承插型盘扣式梁模板支架计算书(塔楼负一层顶板300×1700梁)2013-11-11

依据规范:

《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010

《建筑施工模板安全技术规范》JGJ 162-2008

《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

《钢结构设计规范》GB50017-2003

《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011

计算参数:

盘扣式脚手架立杆钢管强度为300N/mm2，水平杆钢管强度为205.0 N/mm2，钢管强度折减系数取1.00。

模板支架搭设高度为3.3m，

梁截面 B×D=300mm×1700mm，立杆的纵距(跨度方向) l=0.90m，脚手架步距 h=1.80m，

立杆钢管类型选择：B-LG-2500(Φ48×3.2×2500);

横向水平杆钢管类型选择：A-SG-900(Φ48×2.5×840);纵向水平杆钢管类型选择：A-SG-900(Φ48×2.5×840);

横向跨间水平杆钢管类型选择：A-SG-900(Φ48×2.5×840);

梁底增加2道承重立杆。

面板厚度18mm，剪切强度1.4N/mm2，抗弯强度15.0N/mm2，弹性模量6000.0N/mm2。

木方50×100mm，剪切强度1.3N/mm2，抗弯强度13.0N/mm2，弹性模量9000.0N/mm2。

梁底支撑木方长度    0.90m。

梁顶托采用双钢管φ48×3.0mm。

梁底按照均匀布置承重杆2根计算。

模板自重0.20kN/m2，混凝土钢筋自重25.50kN/m3。

倾倒混凝土荷载标准值1.00kN/m2，施工均布荷载标准值2.00kN/m2。

扣件计算折减系数取1.00。

钢管惯性矩计算采用 I=π(D4-d4)/，抵抗距计算采用 W=π(D4-d4)/32D。

一、模板面板计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照三跨连续梁计算。

静荷载标准值 q1 = 25.500×1.700×0.300+0.200×0.300=13.065kN/m

活荷载标准值 q2 = (1.000+2.000)×0.300=0.900kN/m

面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

    W = 30.00×1.80×1.80/6 = 16.20cm3；

    I = 30.00×1.80×1.80×1.80/12 = 14.58cm4；

(1)抗弯强度计算

f = M / W < [f]

其中 f —— 面板的抗弯强度计算值(N/mm2)；

　　 M —— 面板的最大弯距(N.mm)；

　　 W —— 面板的净截面抵抗矩；

   [f] —— 面板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2；

            M = 0.100ql2

其中 q —— 荷载设计值(kN/m)；

经计算得到 M = 0.100×(1.20×13.065+1.40×0.900)×0.300×0.300=0.152kN.m

经计算得到面板抗弯强度计算值 f = 0.152×1000×1000/16200=9.410N/mm2

面板的抗弯强度验算 f < [f],满足要求!

(2)抗剪计算 

T = 3Q/2bh < [T]

其中最大剪力 Q=0.600×(1.20×13.065+1.4×0.900)×0.300=3.049kN

　　截面抗剪强度计算值 T=3×3049.0/(2×300.000×18.000)=0.847N/mm2

　　截面抗剪强度设计值 [T]=1.40N/mm2

面板抗剪强度验算 T < [T]，满足要求!

(3)挠度计算

             v = 0.677ql4 / 100EI < [v] = l / 250

面板最大挠度计算值 v = 0.677×13.065×3004/(100×6000×145800)=0.819mm

面板的最大挠度小于300.0/250,满足要求!

二、梁底支撑木方的计算

（一）梁底木方计算

作用荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。

1.荷载的计算：

(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：

    q1 = 25.500×1.700×0.300=13.005kN/m

(2)模板的自重线荷载(kN/m)：

    q2 = 0.200×0.300×(2×1.700+0.300)/0.300=0.740kN/m

(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kN)：

经计算得到，活荷载标准值 P1 = (2.000+1.000)×0.300×0.300=0.270kN

均布荷载 q = 1.20×13.005+1.20×0.740=16.494kN/m

集中荷载 P = 1.40×0.270=0.378kN

                    木方计算简图

                    木方弯矩图(kN.m)

                    木方剪力图(kN)

变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：

                    变形计算受力图

                    木方变形图(mm)

经过计算得到从左到右各支座力分别为

        N1=2.663kN

        N2=2.663kN

经过计算得到最大弯矩 M= 0.613kN.m

经过计算得到最大支座 F= 2.663kN

经过计算得到最大变形 V= 0.433mm

木方的截面力学参数为

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

    W = 5.00×10.00×10.00/6 = 83.33cm3；

    I = 5.00×10.00×10.00×10.00/12 = 416.67cm4；

(1)木方抗弯强度计算

抗弯计算强度 f = M/W =0.613×106/83333.3=7.36N/mm2

木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

(2)木方抗剪计算

截面抗剪强度必须满足:

T = 3Q/2bh < [T]

截面抗剪强度计算值 T=3×2.663/(2×50×100)=0.799N/mm2

截面抗剪强度设计值 [T]=1.30N/mm2

木方的抗剪强度计算满足要求!

(3)木方挠度计算

最大变形 v =0.433mm

木方的最大挠度小于600.0/250,满足要求!

（二）梁底顶托梁计算

托梁按照集中与均布荷载下多跨连续梁计算。

均布荷载取托梁的自重 q= 0.080kN/m。

                    托梁计算简图

                    托梁弯矩图(kN.m)

                    托梁剪力图(kN)

变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值，受力图与计算结果如下：

                    托梁变形计算受力图

                    托梁变形图(mm)

经过计算得到最大弯矩 M= 0.758kN.m

经过计算得到最大支座 F= 8.833kN

经过计算得到最大变形 V= 0.727mm

顶托梁的截面力学参数为

截面抵抗矩 W = 8.98cm3；

截面惯性矩 I = 21.56cm4；

(1)顶托梁抗弯强度计算

抗弯计算强度 f = M/W =0.758×106/1.05/82.0=80.37N/mm2

顶托梁的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

(2)顶托梁挠度计算

最大变形 v = 0.727mm

顶托梁的最大挠度小于900.0/400,满足要求!

三、双槽钢托梁计算

盘扣式模板支架可采用双槽钢搁置在连接盘上作为支撑模板面板及楞木的托梁。

双槽钢型钢类型选择为[8号槽钢

1、双槽钢托梁受弯承载力计算

双槽钢水平杆上的弯矩按下式计算：

    M = F×c

式中：M－双槽钢弯矩；

　　：F－单根双槽钢托梁承担的竖向荷载一半；

　　：c－模板木楞梁至双槽钢托梁端部水平距离。

双槽钢托梁的受弯承载力应满足：

M / W < f

式中：W－双槽钢的截面模量;

     f－钢材强度取205N/mm2。

      M=8.83×0.15=1.33 kN.m

      M / W = 1.33×50.60×1000 = 26.18N/mm2

双槽钢托梁受弯强度　M / W < f，满足要求!

2、双槽钢托梁挠度计算

双槽钢托梁的挠度应符合下式规定：

 经计算　Vmax = 3.10mm

双槽钢托梁挠度　Vmax < [v]=900/150和10mm，满足要求!

四、立杆的稳定性计算

不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算公式

其中 N —— 立杆的轴心压力设计值，它包括：

        双槽钢托梁的最大支座反力 N1=8.92kN (已经包括组合系数)

        脚手架钢管的自重 N2 = 1.20×0.338=0.406kN

         N = 8.919+0.406=9.325kN

     φ —— 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到；

      i —— 计算立杆的截面回转半径 (cm)；i = 1.59

      A —— 立杆净截面面积 (cm2)； A = 4.50

      W —— 立杆净截面抵抗矩(cm3)；W = 4.73

     σ —— 钢管立杆抗压强度计算值 (N/mm2)；

    [f] —— 钢管立杆抗压强度设计值，[f] = 300.00N/mm2；

      l0 —— 计算长度 (m)；

参照《盘扣式规范》2010，由公式计算 

        顶部立杆段：l0 = h'+2ka                    (1)

        非顶部立杆段：l0 = ηh                        (2) 

     η—— 计算长度修正系数，取值为1.200；

     k —— 计算长度折减系数，可取0.7；

     a —— 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.50m；

l0=2.500m；λ=2500/15.9=157.233,    φ=0.210

     σ=9325/(0.210×450)=87.622N/mm2,立杆的稳定性计算 σ< [f],满足要求!

考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式为：

风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式

                 MW=0.9×1.4Wklah2/10

其中  Wk ——  风荷载标准值(kN/m2)；

        Wk=0.500×1.130×1.088=0.615kN/m2

      h —— 立杆的步距，1.80m；

      la —— 立杆迎风面的间距，0.90m；

      lb —— 与迎风面垂直方向的立杆间距，0.90m；

风荷载产生的弯矩 Mw=0.9×1.4×0.615×0.900×1.800×1.800/10=0.226kN.m；

      Nw —— 考虑风荷载时，立杆的轴心压力最大值；

        立杆Nw=8.919+1.200×0.338+0.9×1.400×0.226/0.900=9.2kN

l0=2.5m；λ=2500/15.9=157.233,    φ=0.210

     σ=92/(0.210×450)+226000/4730=133.532N/mm2,立杆的稳定性计算 σ< [f],满足要求!

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

五、梁模板支架整体稳定性计算

盘扣式模板支架架体高度小于8m，依据规范不需要进行整体抗倾覆验算。

模板支撑架计算满足要求！