結構模板支撐體系計算設計方案
晏公花園安置房工程 ;工程建設地點:無為縣東二環(鎖埂路東側,肖河路西側);屬於框剪結構;地上18層;地下1層;建築高度:52.
65m;標準層層高:2.9m ;總建築面積:
220000平方公尺;總工期:900天。
本工程由無為縣重點工程建設管理局投資建設,南通建工集團組織施工;由陳戎擔任專案經理,王軼西擔任技術負責人。
結構梁斷面最大尺寸為400×1000,普通梁為200×600;結構板厚120mm、180 mm、300 mm;結構標準層層高分別為2.9公尺;柱斷面最大尺寸為600×600;剪力牆厚度為300。
模板支撐體系的計算依據《建築施工扣件式鋼管腳手架安全技術規範》(jgj130-2011)、《混凝土結構設計規範》gb50010-2010、《建築結構荷載規範》(gb 50009-2012)、《鋼結構設計規範》(gb 50017-2011)等規範編制。
本方案僅計算設計模板支撐體系,其餘施工工藝、計畫、安全保證措施等參見本工程施工組織設計。
牆模板的背部支撐由兩層龍骨(木楞或鋼楞)組成:直接支撐模板的為次龍骨,即內龍骨;用以支撐內層龍骨的為主龍骨,即外龍骨。組裝牆體模板時,通過穿牆螺栓將牆體兩側模板拉結,每個穿牆螺栓成為主龍骨的支點。
根據《建築施工手冊》,當採用容量為0.2~0.8m3 的運輸器具時,傾倒混凝土產生的荷載標準值為3.00kn/m2;
一、引數資訊
1.基本引數
次楞間距(mm):300;穿牆螺栓水平間距(mm):600;
主楞間距(mm):500;穿牆螺栓豎向間距(mm):500;
對拉螺栓直徑(mm):m12;
2.主楞資訊
主楞材料:圓鋼管;主楞合併根數:2;
直徑(mm):48.00;壁厚(mm):3.00;
3.次楞資訊
次楞材料:木方;次楞合併根數:2;
寬度(mm):50.00;高度(mm):90.00;
4.面板引數
面板型別:膠合面板;面板厚度(mm):18.00;
面板彈性模量(n/mm2):6000.00;面板抗彎強度設計值fc(n/mm2):13.00;
面板抗剪強度設計值(n/mm2):1.50;
5.木方和鋼楞
方木抗彎強度設計值fc(n/mm2):13.00;方木彈性模量e(n/mm2):9000.00;
方木抗剪強度設計值ft(n/mm2):1.50;
鋼楞彈性模量e(n/mm2):206000.00;鋼楞抗彎強度設計值fc(n/mm2):205.00;
牆模板設計簡圖
二、牆模板荷載標準值計算
按《施工手冊》,新澆混凝土作用於模板的最大側壓力,按下列公式計算,並取其中的較小值:
f=0.22γtβ1β2v1/2
f=γh
其中 γ -- 混凝土的重力密度,取24.000kn/m3;
t -- 新澆混凝土的初凝時間,取2.000h;
t -- 混凝土的入模溫度,取20.000℃;
v -- 混凝土的澆築速度,取2.500m/h;
h -- 模板計算高度,取3.000m;
β1-- 外加劑影響修正係數,取1.200;
β2-- 混凝土坍落度影響修正係數,取0.850。
分別計算得 17.031 kn/m2、72.000 kn/m2,取較小值17.031 kn/m2作為本工程計算荷載。
計算中採用新澆混凝土側壓力標準值 f1=17.031kn/m2;
傾倒混凝土時產生的荷載標準值 f2= 3 kn/m2。
三、牆模板面板的計算
面板為受彎結構,需要驗算其抗彎強度和剛度。根據《建築施工手冊》,強度驗算要考慮新澆混凝土側壓力和傾倒混凝土時產生的荷載;撓度驗算只考慮新澆混凝土側壓力。 計算的原則是按照龍骨的間距和模板面的大小,按支撐在次楞上的三跨連續梁計算。
面板計算簡圖
1.抗彎強度驗算
彎矩計算公式如下:
m=0.1q1l2+0.117q2l2
其中, m--面板計算最大彎矩(n·mm);
l--計算跨度(次楞間距): l =300.0mm;
新澆混凝土側壓力設計值q1: 1.2×17.031×0.500×0.900=9.197kn/m;
傾倒混凝土側壓力設計值q2: 1.4×3.00×0.50×0.90=1.890kn/m;
其中0.90為按《施工手冊》取的臨時結構折減係數。
面板的最大彎矩:m =0.1×9.197×300.02+0.117×1.890×300.02= 1.03×105n·mm;
按以下公式進行面板抗彎強度驗算:
σ = m/w< f
其中, σ --面板承受的應力(n/mm2);
m --面板計算最大彎矩(n·mm);
w --面板的截面抵抗矩 :
w = bh2/6 = 500×18.0×18.0/6=2.70×104 mm3;
f --面板截面的抗彎強度設計值(n/mm2); f=13.000n/mm2;
面板截面的最大應力計算值:σ = m/w = 1.03×105 / 2.70×104 = 3.8n/mm2;
面板截面的最大應力計算值 σ =3.8n/mm2 小於面板截面的抗彎強度設計值 [f]=13n/mm2,滿足要求!
2.抗剪強度驗算
計算公式如下:
v=0.6q1l+0.617q2l
其中,v--面板計算最大剪力(n);
l--計算跨度(次楞間距): l =300.0mm;
新澆混凝土側壓力設計值q1: 1.2×17.031×0.500×0.900=9.197kn/m;
傾倒混凝土側壓力設計值q2: 1.4×3.00×0.50×0.90=1.890kn/m;
面板的最大剪力:v = 0.6×9.197×300.0 + 0.617×1.890×300.0 = 2005.3n;
截面抗剪強度必須滿足:
τ= 3v/(2bhn)≤fv
其中, τ--面板截面的最大受剪應力(n/mm2);
v--面板計算最大剪力(n):v = 2005.3n;
b--構件的截面寬度(mm):b = 500mm ;
hn--面板厚度(mm):hn = 18.0mm ;
fv--面板抗剪強度設計值(n/mm2):fv = 1.500 n/mm2;
面板截面的最大受剪應力計算值: τ =3×2005.3/(2×500×18.0)=0.334n/mm2;
面板截面抗剪強度設計值: [fv]=1.500n/mm2;
面板截面的最大受剪應力計算值 τ=0.334n/mm2 小於面板截面抗剪強度設計值 [τ]=1.5n/mm2,滿足要求!
3.撓度驗算
根據《建築施工手冊》,剛度驗算採用標準荷載,同時不考慮振動荷載作用。
撓度計算公式如下:
ν=0.677ql4/(100ei)≤[ν]=l/250
其中,q--作用在模板上的側壓力線荷載: q = 17.03×0.5 = 8.516n/mm;
l--計算跨度(次楞間距): l = 300mm;
e--面板的彈性模量: e = 6000n/mm2;
i--面板的截面慣性矩: i = 50×1.8×1.8×1.8/12=24.3cm4;
面板的最大允許撓度值:[ν] = 1.2mm;
面板的最大撓度計算值: ν= 0.677×8.52×3004/(100×6000×2.43×105) = 0.32 mm;
面板的最大撓度計算值: ν=0.32mm 小於等於面板的最大允許撓度值 [ν]=1.2mm,滿足要求!
四、牆模板主次楞的計算
(一).次楞直接承受模板傳遞的荷載,按照均布荷載作用下的三跨連續梁計算。
本工程中,次楞採用木方,寬度50mm,高度90mm,截面慣性矩i和截面抵抗矩w分別為:
w = 5×9×9/6×2= 135cm3;
i = 5×9×9×9/12×2= 607.5cm4;
次楞計算簡圖
1.次楞的抗彎強度驗算
次楞最大彎矩按下式計算:
m = 0.1q1l2+0.117q2l2
其中, m--次楞計算最大彎矩(n·mm);
l--計算跨度(主楞間距): l =500.0mm;
新澆混凝土側壓力設計值q1: 1.2×17.031×0.300×0.900=5.518kn/m;
傾倒混凝土側壓力設計值q2: 1.4×3.00×0.30×0.90=1.134kn/m,其中,0.90為折減係數。
次楞的最大彎矩:m =0.1×5.518×500.02+0.117×1.134×500.02= 1.71×105n·mm;
次楞的抗彎強度應滿足下式:
σ = m/w< f
其中, σ --次楞承受的應力(n/mm2);
m --次楞計算最大彎矩(n·mm);
w --次楞的截面抵抗矩,w=1.35×105mm3;
f --次楞的抗彎強度設計值; f=13.000n/mm2;
次楞的最大應力計算值:σ = 1.71×105/1.35×105 = 1.3 n/mm2;
次楞的抗彎強度設計值: [f] = 13n/mm2;
次楞的最大應力計算值 σ = 1.3 n/mm2 小於次楞的抗彎強度設計值 [f]=13n/mm2,滿足要求!
2.次楞的抗剪強度驗算
最大剪力按均布荷載作用下的三跨連續梁計算,公式如下:
v=0.6q1l+0.617q2l
其中, v-次楞承受的最大剪力;
l--計算跨度(主楞間距): l =500.0mm;
新澆混凝土側壓力設計值q1: 1.2×17.031×0.300×0.900/2=2.759kn/m;
傾倒混凝土側壓力設計值q2: 1.4×3.00×0.30×0.90/2=0.567kn/m,其中,0.90為折減係數。
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