某钢管支撑大跨度、高支模架模板专项施工方案

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某钢管支撑大跨度、高支模架模板专项施工方案

次楞龙骨材料:木楞,宽度60mm,高度80mm;

二、梁模板荷载标准值计算

TB/T 2333-2010标准下载强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。

按《施工手册》,新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的

根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F;

分别计算得50.994kN/m2、40.800kN/m2,取较小值40.800kN/m2作为本工程计算荷载。

三、梁侧模板面板的计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。

面板计算简图(单位:mm)

跨中弯矩计算公式如下:

按以下公式计算面板跨中弯矩:

新浇混凝土侧压力设计值:q1=1.2×1×40.8×0.9=44.06kN/m;

倾倒混凝土侧压力设计值:q2=1.4×1×2×0.9=2.52kN/m;

q=q1+q2=44.06+2.52=46.584kN/m;

计算跨度(内楞间距):l=350mm;

面板的最大弯距M=0.125×46.584×3502=3.64×105N·mm;

经计算得到,面板的受弯应力计算值:σ=3.64×105/7.35×104=4.952N/mm2;

面板的抗弯强度设计值:[f]=13N/mm2;

面板的受弯应力计算值σ=4.952N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求!

面板的最大挠度计算值:ν=5×46.58×2504/(384×9500×4.86×105)=0.513mm;

面板的最大容许挠度值:[ν]=l/250=250/250=1mm;

面板的最大挠度计算值ν=0.513mm小于面板的最大容许挠度值[ν]=1mm,满足要求!

四、梁侧模板内外楞的计算

内楞(木或钢)直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

本工程中,龙骨采用木楞,截面宽度60mm,截面高度80mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=6×82×1/6=64cm3;

I=6×83×1/12=256cm4;

强度验算计算公式如下:

按以下公式计算内楞跨中弯矩:

其中,作用在内楞的荷载,q=(1.2×40.8×0.9+1.4×2×0.9)×1=46.58kN/m;

内楞计算跨度(外楞间距):l=300mm;

内楞的最大弯距:M=0.101×46.58×300.002=4.23×105N·mm;

最大支座力:R=1.1×46.584×0.3=12.811kN;

经计算得到,内楞的最大受弯应力计算值σ=4.23×105/6.40×104=6.616N/mm2;

内楞的抗弯强度设计值:[f]=15N/mm2;

内楞最大受弯应力计算值σ=6.616N/mm2小于内楞的抗弯强度设计值[f]=15N/mm2,满足要求!

(2).内楞的挠度验算

内楞的最大挠度计算值:ν=0.677×46.58×5004/(100×10000×2.56×106)=0.77mm;

内楞的最大容许挠度值:[ν]=500/250=2mm;

内楞的最大挠度计算值ν=0.77mm小于内楞的最大容许挠度值[ν]=2mm,满足要求!

外楞(木或钢)承受内楞传递的集中力,取内楞的最大支座力8.455kN,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。

本工程中,外龙骨采用2根木楞,截面宽度80mm,截面高度100mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=8×102×2/6=266.67cm3;

I=8×103×2/12=1333.33cm4;

(1).外楞抗弯强度验算

根据三跨连续梁算法求得最大的弯矩为M=F×a=3.267kN·m;

其中,F=1/4×q×h=9.333,h为梁高为1.7m,a为次楞间距为350mm;

经计算得到,外楞的受弯应力计算值:σ=3.27×106/2.67×105=12.25N/mm2;

外楞的抗弯强度设计值:[f]=15N/mm2;

外楞的受弯应力计算值σ=12.25N/mm2小于外楞的抗弯强度设计值[f]=15N/mm2,满足要求!

(2).外楞的挠度验算

外楞的最大挠度计算值:

ν=1.615×9333.000×500.003/(100×10000.000×13333333.333)=0.141mm;

根据连续梁计算得到外楞的最大挠度为0.141mm

外楞的最大容许挠度值:[ν]=500/250=2mm;

外楞的最大挠度计算值ν=0.141mm小于外楞的最大容许挠度值[ν]=2mm,满足要求!

穿梁螺栓的直径:12mm;

穿梁螺栓有效直径:9.85mm;

穿梁螺栓有效面积:A=76mm2;

穿梁螺栓所受的最大拉力:N=(1.2×18+1.4×2)×0.5×1.055=12.871kN。

穿梁螺栓最大容许拉力值:[N]=170×76/1000=12.92kN;

穿梁螺栓所受的最大拉力N=12.871kN小于穿梁螺栓最大容许拉力值[N]=12.92kN,满足要求!

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和挠度。计算的原则是按照模板底支撑的间距和模板面的大小,按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。

本算例中,面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=800×18×18/6=4.32×104mm3;

I=800×18×18×18/12=3.89×105mm4;

按以下公式进行面板抗弯强度验算:

新浇混凝土及钢筋荷载设计值:

q1:1.2×(24.00+1.50)×0.80×1.70×0.90=37.45kN/m;模板结构自重荷载:

q2:1.2×0.35×0.80×0.90=0.30kN/m;

振捣混凝土时产生的荷载设计值:

q3:1.4×2.00×0.80×0.90=2.02kN/m;

q=q1+q2+q3=37.45+0.30+2.02=39.77kN/m;0.9为荷载折减系数,

跨中弯矩计算公式如下:

Mmax=0.10×39.773×0.1172=0.054kN·m;

σ=0.054×106/4.32×104=1.253N/mm2;

梁底模面板计算应力σ=1.253N/mm2小于梁底模面板的抗压强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求!

根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用标准荷载,同时不考虑振动荷载作用。

最大挠度计算公式如下:

q=((24.0+1.50)×1.700+0.35)×0.80=34.96KN/m;

面板的最大允许挠度值:[ν]=116.67/250=0.467mm;

面板的最大挠度计算值:ν=0.677×34.96×116.74/(100×9500×3.89×105)=0.012mm;

面板的最大挠度计算值:ν=0.012mm小于面板的最大允许挠度值:[ν]=116.7/250=0.467mm,满足要求!

本工程梁底支撑采用方木。

强度及抗剪验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。

(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m):

q1=(24+1.5)×1.7×0.117=5.057kN/m;

(2)模板的自重线荷载(kN/m):

q2=0.35×0.117×(2×1.7+0.35)/0.35=0.438kN/m;

(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m):

经计算得到,活荷载标准值P1=(2.5+2)×0.117=0.525kN/m;

静荷载设计值q=1.2×5.057+1.2×0.438=6.594kN/m;

活荷载设计值P=1.4×0.525=0.735kN/m;

方木按照三跨连续梁计算。

本算例中,方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=8×10×10/6=133.33cm3;

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的设计值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:

线荷载设计值q=6.594+0.735=7.329kN/m;

最大弯距M=0.1ql2=0.1×7.329×0.16×0.16=0.019kN.m;

最大应力σ=M/W=0.019×106/133333.3=0.141N/mm2;

抗弯强度设计值[f]=13N/mm2;

方木的最大应力计算值0.141N/mm2小于方木抗弯强度设计值13N/mm2,满足要求!

截面抗剪强度必须满足:

其中最大剪力:V=0.6×7.329×0.16=3.518kN;

方木受剪应力计算值τ=3×3517.92/(2×80×100)=0.66N/mm2;

方木抗剪强度设计值[τ]=1.6N/mm2;

方木的受剪应力计算值0.66N/mm2小于方木抗剪强度设计值1.6N/mm2,满足要求!

最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和,计算公式如下:

q=5.057+0.438=5.495kN/m;

方木的最大允许挠度[ν]=0.160×1000/250=0.640mm;

方木的最大挠度计算值ν=0mm小于方木的最大允许挠度[ν]=0.64mm,满足要求!

3.支撑钢管的强度验算

支撑钢管按照简支梁的计算如下

(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m2):

q1=(24.000+1.500)×1.700=43.350kN/m2;

(2)模板的自重(kN/m2):

q2=0.350kN/m2;

(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m2):

q3=(2.500+2.000)=4.500kN/m2;

q=1.2×(43.350+0.350)+1.4×4.500=58.740kN/m2;

梁底支撑根数为n,梁底小横杆支撑间距为a,梁宽为b,梁高为h,梁底支撑传递给钢管的集中力为P,梁侧模板传给钢管的集中力为N。

经过连续梁的计算得到:

支座反力RA=RB=1.759kN;

最大弯矩Mmax=0.348kN.m;

最大挠度计算值Vmax=0.512mm;

最大应力σ=0.348×106/5080=68.463N/mm2;

支撑抗弯设计强度[f]=205N/mm2;

支撑钢管的最大应力计算值68.463N/mm2小于支撑钢管的抗弯设计强度205N/mm2,满足要求!

八、梁跨度方向钢管的计算

作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载,施工活荷载等,通过方木的集中荷载传递。

1.梁两侧支撑钢管的强度计算:

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算;集中力P=1.759KN.

支撑钢管计算弯矩图(kN·m)

支撑钢管计算变形图(mm)

支撑钢管计算剪力图(kN)

最大弯矩Mmax=0.676kN·m;

最大变形Vmax=1.203mm;

最大支座力Rmax=9.639kN;

最大应力σ=0.676×106/(5.08×103)=132.982N/mm2;

支撑钢管的抗压强度设计值[f]=205N/mm2;

支撑钢管的最大应力计算值132.982N/mm2小于支撑钢管的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度Vmax=1.203mm小于800/150与10mm,满足要求!

九、扣件抗滑移的计算:

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编,P96页,双扣件承载力设计值取16.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80,该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN。

纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):

计算中R取最大支座反力,根据前面计算结果得到R=9.639kN;

R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

十、立杆的稳定性计算:

1.梁两侧立杆稳定性验算:

纵向钢管的最大支座反力:N1=9.639kN;

脚手架钢管的自重:N2=1.2×0.129×7.9=1.224kN;

楼板钢筋混凝土自重荷载:

N=9.639+1.224+0.176+1.542=12.582kN;

考虑到高支撑架的安全因素,适宜由下式计算

lo=k1k2(h+2a)

立杆计算长度Lo=k1k2(h+2a)=1.167×1.01×(1.5+0.5×2)=2.947m;

Lo/i=2946.675/15.8=186;

由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.207;

钢管立杆受压应力计算值;σ=12581.741/(0.207×489)=124.297N/mm2;

钢管立杆稳定性计算σ=124.297N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2,满足要求!考虑安全在梁底增加一根立杆.

十一、梁模板高支撑架的构造和施工要求[工程经验]:

除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外,还要考虑以下内容

1.模板支架的构造要求:

a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双立杆;

b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆,确保两方向足够的设计刚度;

c.梁和楼板荷载相差较大时,可以采用不同的立杆间距,但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。

a.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时,可以采用等步距设置;

b.当中部有加强层或支架很高,轴力沿高度分布变化较大,可采用下小上大的变步距设置,但变化不要过多;

3.整体性构造层的设计:

a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时,需要设置整体性单或双水平加强层;

斜杆层数要大于水平框格总数的1/3;

d.在任何情况下,高支撑架的顶部和底部(扫地杆的设置层)必须设水平加强层。

a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑;

5.顶部支撑点的设计:

a.最好在立杆顶部设置支托板,其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm;

b.顶部支撑点位于顶层横杆时,应靠近立杆,且不宜大于200mm;

c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算,当设计荷载N≤12kN时DB37/T 3329-2018 建筑陶瓷制品制造行业企业安全生产风险分级管控体系实施指南,可用双扣件;大于12kN时应用顶托方式。

6.支撑架搭设的要求:

a.严格按照设计尺寸搭设,立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置;

b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求;

d.地基支座的设计要满足承载力的要求。

a.精心设计混凝土浇筑方案,确保模板支架施工过程中均衡受载,最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式;

b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载,对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施,钢筋等材料不能在支架上方堆放;

c.浇筑过程中DB4401/T 19-2019标准下载,派人检查支架和支承情况,发现下沉、松动和变形情况及时解决。

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