一、工程概况
本工程为万科浑南金域蓝湾项目南区一期住宅项目,分为一个地下车库和3个高层建筑,2个多层洋房。高层基础采用筏板基础,地库采用独立基础配构造底板,地库顶板采用无梁板结构形式。高层建筑形式为剪力墙结构。其中27#建筑层数为25层,25#、26#建筑层数6层,28#楼建筑层数15层,29#楼建筑层数22层。
模板采用黑漆清水模板及多层板。墙柱模板采用18mm厚黑漆清水模板、地下室顶板采用多层板。
支模程序为:柱或墙体钢筋绑扎→柱或墙体模板组合→柱或墙体模板校正、加固→梁及现浇板支撑体系→梁及现浇板模板铺设→梁及板钢筋绑扎。
二、地下室支撑体系及板模板
地下室结构采用无梁板结构,结构板厚度450mm顶板厚度地下室分整体为两个标高,地下室顶板顶标高分别为-2.45米及-3.45米,支撑体系的立杆分别坐落在-6.25米及-8.2米的筏板上,模板的支撑体系采用碗口式脚手架,纵横间距为900mm,步距按1.5米设置,顶板托梁采用50*80双拼方立摆,托梁下采用直径42mm(L=600mm)
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示意图片
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三、主楼柱、墙模板
柱模板采用黑漆清水模板,矩形柱外部用松木方加固,柱模板采用对拉螺栓加固。柱模板校正在现浇板支撑体系组合完成后进行,利用现浇板支撑体系(满堂脚手架)将柱模板用钢管卡固,与现浇板支撑体系用扣件连接在一起。
2根加固钢管中间用对拉螺栓拉紧与梁板支撑体系水平钢管连接60*90松木方立方使用净间距20mm厚清水模板20钢套管内穿14对拉螺栓与梁板支撑体系水平钢管连接柱模板加固示意图
墙体模板采用清水黑漆板,对拉螺栓拉结。墙体模板大量采用整张清水黑漆板(2440×1220),新板进场后,在板上钻孔(Ф14),距边210为孔中心,孔间距为400,这样无论横向还是竖向,组合模板时孔的间距均为400mm,用以高密度的拉接保证墙体的平整度。墙体模板组合时,边角采用窄条竹胶板找齐,当窄条宽度超过200时,应加设螺栓孔,横向必须与整板的孔对齐。墙体两侧模板组合方式对称,螺栓孔对齐。两侧模板中间用2mm壁厚直径16钢套管(或20UPVC管)支撑顶住,与螺栓孔对齐,¢14的高强对拉螺栓从管内穿过形成内顶外拉形式。模板外侧先立竖向立楞(50×50方钢),净间距不大于100,然后用穿墙螺栓将横向备楞紧固在竖向木楞外侧,横向备楞采用脚手架钢管。墙体模板至此已经组合完成。
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改革后墙模板工艺照片:
墙模板龙骨采用方钢 接缝处使用方木封边接缝 模板阴阳角加固示意图:
角部立楞钢管卡子正面下管混凝土墙柱侧面上管侧面立楞角部立楞正面上管混凝土墙柱侧面上管侧面立楞角部立楞正面下管混凝土墙柱侧面下管侧面立楞正面正面正面侧面正面下管与侧面上管相卡死1侧面正面上管与侧面上管相顶死2侧面正面上管与侧面下管相顶死3同一水平两根加固钢管示意图说明:柱墙的阴阳角加固的钢管上下两根(在同一水平的)正面和侧面必须交替衔接,用钢管卡子卡死。(以阴角举例:阴角两面模板分正面和侧面两个面。①正面的下管伸至侧面模板且紧贴正面阴角立楞。⑵侧面上管伸至正面模板与正面下管相交用扣件卡死。③正面上管与侧面上管相顶死,不留余地。④侧面下管与正面下管相顶死,不留余地。其它竖向水平各道加固钢管角部设置以此类推。)
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剪力墙端部加固 剪力墙阴角加固
墙体模板校正尽量在现浇板支撑体系完成后利用现浇板支撑体系校正。并与现浇板用钢管连接形成整体。
套管顶撑竹胶板20UPVC套管或2mm壁厚16钢套管兼做顶撑间距400混凝土墙12mm厚竹胶板60*90松木方间净距100mm1寸5钢管14高强对拉螺栓混凝土墙1寸5钢管60*90松木方14对拉螺栓剪力墙墙模板施工示意图
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斜撑杆加固:
为了保证墙体的垂直度和平整度,墙模在加固时,墙长超出3米按水平间距不大于2米加设斜撑杆,墙长小于3米加设2个斜撑杆。见示意图:
参照图片
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三、梁
梁模采用采用清水黑漆板。梁均用水平对拉螺栓及钢筋撑头一拉一顶加固牢靠,梁侧面均加100×100松木方加固,梁底用两根100×100松木托平,下用双钢管支柱加小横梁杆托起,支柱间距尽量利用现浇板支撑体系,较大梁间距应减至现浇板立柱间距的1/2(具体应经过详细计算),且用水平拉杆加固,水平拉杆采用钢脚手杆。梁帮加固用小短管支撑,另一端扣于立柱上,梁跨超过4m,按1-3‰起拱。上反梁均用马凳铁支吊模,马凳铁用Φ16钢筋制作,沿梁两侧每1米一个。
梁加固腹板高度超出400mm时应设对拉螺栓,对拉螺栓的水平间距不应大于500mm。
与剪力墙和小墙肢相接的梁侧模加固备楞先竖后横,且与剪力墙或小墙肢相连通。
四、板
(1)、现浇板模采用采用多层板。 1、支撑体系设计:
①、层高按最高层高3m考虑,钢管支撑立杆间距按1000mm纵横向布置,
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水平杆距立杆顶部500mm按立杆间距纵横向布置。立杆设置完后必须纵横向成一条直线(梁立杆除外)。在立杆下部距地面300mm处纵横向布置扫地杆,纵向按间距1000mm,横向按间距2000mm,保证立杆底部牢固。然后立杆顶安装丝杠,丝杠上部铁托不平或翘曲的不允许用,按标高线将丝杠调水平,在丝杠上纵向放置方木,然后横向放置方木,横向方木间距200mm,纵横向拉线绳调整丝杠,将方木上部调水平,最后方木上铺大板。板跨超过4m均按1-3‰起拱。
②、硬支撑体系::地下室及地上层高3m楼层,使用碗口架支撑体系,地下室无梁板按纵横间距600设置,楼层现浇板横竖间距按1.2米考虑设置,纵向和横向水平拉杆竖向间距按900设置,在立杆顶上设置调节丝杠,丝杠上主楞60*90方木立摆,副楞在主楞上,60*90方木平摆,间距300mm,最后在方木上铺大板。
2、材料要求:
方木必须用压刨刨平,特别是立方尺寸必须一致,大板必须每个房间用同一种材料,多层板及清水板不允许混用。板锯开后,立即在模板锯口侧面刷漆 ,以保证其遇水膨胀而造成相邻模板平整度超差问题。
(2)、固定在模板上的预埋件和预留孔洞均不得遗漏,安装必须牢固,位置准确,其允许偏差如下:
预埋钢板中心线位置 3mm 预埋管、预留孔中心线位置 3mm 预埋螺栓中心线位置 2mm 预埋螺栓外露长度 +10mm 0mm 预留洞中心线 10mm 预留洞截面内部尺寸 +10mm 0mm 现浇结构模板安装的允许偏差,规定如下:
轴线位置: 5mm 底模上表面标高 ±5mm 截面内部尺寸(基础) ±10mm
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(柱、墙、梁) +4mm -5mm 层高垂直(全高≤5m) 6mm
(全高>5m) 8mm 相邻两板表面高低差 2mm 表面平整(2m长度上) 5mm
五、关于清水混凝土天棚的施工措施
由于装修天棚采用不抹灰,所以对现浇板模板平整度须严格控制。模板平整度的控制:模板立管支撑间距不得大于模板设计要求,立管支撑上水平铺设的方木间距不得大于300mm,且方木铺设前需抄平。混凝土施工前,专人检查立管支撑是否牢固。模板采用复合竹胶模板,较旧的模板接缝用刨锯机将板边刨平刨直,以使模板接缝宽度不大于1mm,且接缝用胶带封死。板模的水平度以及平整度应严格控制,在模板铺设后应再次抄平,使板两端高差不得超过2mm,平整度不得超过2mm。板模板与梁模板之间的接缝(即棚边)为此项工程薄弱环节,接缝的好坏会直接影响天棚成形的质量,会给今后装修造成影响,所以,需要严格控制,此接缝必须平直,且需用胶带封死。
六、安全措施 一、模板安装
1、模板应支撑在坚实的地基上,并应有足够的支撑面积,严禁受力后地基产生下沉。
2、模板在荷载的作用下,应具有足够的强度、刚度、稳定性。并应保证结构各部分形状、尺寸和位置的正确性。
3、模板接缝应严密不得漏浆,并应保证单体构件连接处有必要的紧密性和可靠性。
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4、模板安装必须按模板的施工设计进行,严禁改动。
5、模板及其支撑系统在安装过程中,必须设置临时固定设施,严禁倾覆。 6、支柱全部安装完毕后,应及时沿横向、纵向加设水平撑和垂直剪刀撑,并与支柱固定牢固。当支柱高度小于4米时,水平撑应设上下两道,两道水平撑之间纵横向加设剪刀撑。然后支柱每增高2米,在增加一道水平撑,水平撑之间还需增加剪刀撑一道。
7、安装柱模板时,不允许用柱子钢筋代替临时支撑。
8、模板安装完后,应对其进行全面检查,确属安全可靠后,方可进行下一工序的工作。
二、模板拆除
1、拆模前应以混凝土强度报告为依据,办理拆除模板手续,经监理或甲方代表签字后方可拆除。
2、工作前应检查所用工具是否牢固,板手等工具必须系挂在身上,工作时思想要集中,防止钉子扎脚和空中滑落。
3、拆模时如发现混凝土有影响结构安全质量问题,应停止拆模,报告施工员经处理后方可拆模。
4、严禁作业人员站在正在拆除的模板上,拆模时必须严格按操作流程进行,一般是后安装的先拆,先安装的后拆。严禁作业人员在同一垂直面上拆除模板。
5、已拆除的模板应及时运走,或妥善堆放,严禁操作人员扶空、踏空。 6、拆除3米以上的模板时应搭设脚手架或操作平台,并设防护栏杆。 7、拆除应逐块卸,不得成片松动。撬落或拉倒。 8、拆除楼板底模时应设临时支撑,防止大片模板坠落。
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七、模板计算书
板模板(碗扣式支撑)计算书
一、 综合说明
板计算取地下室450mm厚无梁板、架高3.3米进行支撑体系验算。
由于其中模板支撑架高3.3米,为确保施工安全,编制本专项施工方案。设计范围包括:楼板,长×宽=6m×4m,厚0.45m。
特别说明:碗扣式模板支架目前尚无规范,本计算书参考扣件式规范的相关规定进行计算。据研究,碗扣式模板支架在有上碗扣的情况下,其承载力可比扣件式提高15%左右,在计算中暂不做调整,但在搭设过程中要注意检查,支模架的上碗扣不能缺失。
(一)模板支架选型
根据本工程实际情况,结合施工单位现有施工条件,经过综合技术经济比较,选择碗扣式钢管脚手架作为模板支架的搭设材料,进行相应的设计计算。
(二)编制依据
1、中华人民共和国行业标准,《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)。
2、《建筑施工安全手册》(杜荣军 主编)。 3、建设部 《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)。 4、本工程相关图纸,设计文件。
二、搭设方案
(一)基本搭设参数
模板支架高H为3.3m,立杆步距h(上下水平杆轴线间的距离)取1.5m,立杆纵距la取0.9m,横距lb取0.9m。立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的自由长度a取0.1m。整个支架的简图如下所示。
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模板底部的方木,截面宽60mm,高80mm,布设间距0.25m。 (二)材料及荷载取值说明
本支撑架使用 Φ51×3钢管,钢管壁厚不得小于3mm,钢管上严禁打孔;采用的扣件,应经试验,在螺栓拧紧扭力矩达65N·m时,不得发生破坏。
模板支架承受的荷载包括模板及支架自重、新浇混凝土自重、钢筋自重,以及施工人员及设备荷载、振捣混凝土时产生的荷载等。
三、板模板支架的强度、刚度及稳定性验算
荷载首先作用在板底模板上,按照\"底模→底模方木/钢管→横向水平钢管→可调托座→立杆→基础\"的传力顺序,分别进行强度、刚度和稳定性验算。其中,取与底模方木平行的方向为纵向。
(一)板底模板的强度和刚度验算 模板按三跨连续梁计算,如图所示:
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(1)荷载计算
模板的截面抵抗矩为:W=900×182/6=4.86×104mm3; 模板自重标准值:x1=0.3×0.9 =0.27kN/m;
新浇混凝土自重标准值:x2=0.45×24×0.9 =9.72kN/m; 板中钢筋自重标准值:x3=0.45×1.1×0.9 =0.446kN/m; 施工人员及设备活荷载标准值:x4=1×0.9 =0.9kN/m; 振捣混凝土时产生的荷载标准值:x5=2×0.9=1.8kN/m。
以上1、2、3项为恒载,取分项系数1.35,4、5项为活载,取分项系数1.4,则底模的荷载设计值为:
g1 =(x1+x2+x3)×1.35=(0.27+9.72+0.446)×1.35=14.088kN/m; q1 =(x4+x5)×1.4=(0.9+1.8)×1.4 =3.78kN/m;
对荷载分布进行最不利布置,最大弯矩取跨中弯矩和支座弯矩的较大值。
跨中最大弯矩计算简图 跨中最大弯矩计算公式如下:
M1max = 0.08g1lc2+0.1q1lc2 = 0.08×14.088×0.252+0.1×3.78×0.252=0.094kN·m
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支座最大弯矩计算简图 支座最大弯矩计算公式如下:
M2max= -0.1g1lc2-0.117q1lc2= -0.1×14.088×0.252-0.117×3.78×0.252= -0.116kN·m;
经比较可知,荷载按照图2进行组合,产生的支座弯矩最大。Mmax=0.116kN·m;
(2)底模抗弯强度验算
取Max(M1max,M2max)进行底模抗弯验算,即 σ =M/W 底模面板的受弯强度计算值σ =2.38N/mm2 小于抗弯强度设计值 fm =15N/mm2,满足要求。 (3)底模抗剪强度计算。 荷载对模板产生的剪力为 Q=0.6g1lc+0.617q1lc=0.6×14.088×0.25+0.617×3.78×0.25=2.696kN; 按照下面的公式对底模进行抗剪强度验算: τ = 3Q/(2bh)≤fv τ =3×2696.254/(2×900×18)=0.25N/mm2; 所以,底模的抗剪强度τ =0.25N/mm2小于 抗剪强度设计值fv =1.4N/mm2满足要求。 (4)底模挠度验算 模板弹性模量E=6000 N/mm2; 模板惯性矩 I=900×183/12=4.374×105 mm4; 根据JGJ130-2001,刚度验算时采用荷载短期效应组合,取荷载标准值计算,不乘分项系数,因此,底模的总的变形按照下面的公式计算: 14 νmax=0.677(x1+x2+x3)lc4/(100EI)+0.990(x14+x5)lc4/(100EI) (二)底模方木的强度和刚度验算 按三跨连续梁计算 (1)荷载计算 模板自重标准值:x1=0.3×0.25=0.075kN/m; 新浇混凝土自重标准值:x2=0.45×24×0.25=2.7kN/m; 板中钢筋自重标准值:x3=0.45×1.1×0.25=0.124kN/m; 施工人员及设备活荷载标准值:x4=1×0.25=0.25kN/m; 振捣混凝土时产生的荷载标准值:x5=2×0.25=0.5kN/m; 以上1、2、3项为恒载,取分项系数1.35,4、5项为活载,取分项系数1.4,则底模的荷载设计值为: g2 =(x1+x2+x3)×1.35=(0.075+2.7+0.124)×1.35=3.913kN/m; q2 =(x4+x5)×1.4=(0.25+0.5)×1.4=1.05kN/m; 支座最大弯矩计算简图 支座最大弯矩计算公式如下: Mmax= -0.1×g2×la2-0.117×q2×la2= -0.1×3.913×0.92-0.117×1.05×0.92=-0.416kN·m; (2)方木抗弯强度验算 方木截面抵抗矩 W=bh2/6=60×802/6=6.4×104 mm3; σ =M/W 15 底模方木的受弯强度计算值σ =6.508N/mm2 小于抗弯强度设计值fm =13N/mm2 ,满足要求。 (3)底模方木抗剪强度计算 荷载对方木产生的剪力为 Q=0.6g2la+0.617q2la=0.6×3.913×0.9+0.617×1.05×0.9=2.696kN; 按照下面的公式对底模方木进行抗剪强度验算: τ = 3Q/(2bh)≤fv τ =3×2696.254/(2×60×80)=0.843N/mm2; 所以,底模方木的抗剪强度τ =0.843N/mm2小于抗剪强度设计值fv=1.3N/mm2满足要求。 (4)底模方木挠度验算 方木弹性模量 E=9000 N/mm2; 方木惯性矩 I=60×803/12=2.56×106 mm4; 根据JGJ130-2001,刚度验算时采用荷载短期效应组合,取荷载标准值计算,不乘分项系数,因此,方木的总的变形按照下面的公式计算: νmax=0.521×(x1+x2+x3)×la4/(100×E×I)+0.192×(x4+x5)×la4/(100×E×I)=0.471 mm; 底模方木的挠度计算值νmax=0.471mm 小于 挠度设计值[ν] =min(900/150,10)mm ,满足要求。 (三)托梁材料计算 根据JGJ130-2001,板底托梁按三跨连续梁验算,承受本身自重及上部方木小楞传来的双重荷载,如图所示。 (1)荷载计算 16 材料自重:0.0384kN/m;(材料自重,近似取钢管的自重,此时,偏于保守) 方木所传集中荷载:取(二)中方木内力计算的中间支座反力值,即 p=1.1g2la+1.2q2la=1.1×3.913×0.9+1.2×1.05×0.9=5.008kN; 按叠加原理简化计算,托梁的内力和挠度为上述两荷载分别作用之和。 (2)强度与刚度验算 托梁计算简图、内力图、变形图如下: 托梁采用:木方 : 100×80mm; W=106.667 ×103mm3; I=426.667 ×104mm4; 托梁计算简图 托梁计算弯矩图(kN·m) 17 托梁计算变形图(mm) 托梁计算剪力图(kN) 中间支座的最大支座力 Rmax = 19.911 kN ; 托梁的最大应力计算值 σ = 1.643×106/106.667×103=15.408 N/mm2; 托梁的最大挠度 νmax = 2.347 mm ; 托梁的抗弯强度设计值 fm=13 N/mm2; 托梁的最大应力计算值 σ =15.408 N/mm2 大于方木抗弯强度设计值 fm=15.5 N/mm2,满足要求! 托梁的最大挠度计算值 νmax=2.347小于最大允许挠度 [ν]=min(900/150,10) mm,满足要求! (四)立杆稳定性验算 18 立杆计算简图 1、不组合风荷载时,立杆稳定性计算 (1)立杆荷载 作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。 1.静荷载标准值包括以下内容: (1)支架的自重(kN): NG1=3.55×3.3=11.715kN; (2)模板的自重(kN): NG2=0.075×0.9×0.9=0.061kN; NG3=24×0.45×0.9×0.9=8.748kN; 静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=20.524kN; 2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载: (1)活荷载标准值: NQ=(0.25+0.5)×0.9×0.9=0.608kN 3.立杆的轴向压力设计值计算公式: N=1.2NG+1.4NQ=1.2×20.524+1.4×0.608=25.479kN (2)立杆稳定性验算。按下式验算 σ =1.05N/(φAKH)≤f φ --轴心受压立杆的稳定系数,根据长细比λ按《规程》附录C采用; A --立杆的截面面积,取4.52×102mm2; KH --高度调整系数,建筑物层高超过4m时,按《规程》5.3.4采用; 19 计算长度l0按下式计算的结果取大值: l0=h+2a=1.5+2×0.1=1.7m; l0=kμh=1.167×1.427×1.5=2.498m; 式中:h-支架立杆的步距,取1.5m; a --模板支架立杆伸出顶层横向水平杆中心线至模板支撑点的长度,取0.1m; μ--模板支架等效计算长度系数,参照《规程》附表D-1,取1.427; k --计算长度附加系数,按《规程》附表D-2取值为1.167; 故l0取2.498m; λ=l0/i=2.498×103 /17=147; 查《规程》附录C得 φ= 0.32; KH=1; σ =1.05×N/(φAKH)=1.05×25.479×103 /(0.32×4.52×102×1)=184.962N/mm2; 立杆的受压强度计算值σ =184.962N/mm2 小于立杆的抗压强度设计值 f =205 N/mm2 ,满足要求。 2、组合风荷载时,立杆稳定性计算 (1)立杆荷载。根据《规程》,支架立杆的轴向力设计值Nut取不组合风荷载时立杆受压荷载总设计值计算。由前面的计算可知: Nut=1.2NG+0.85×1.4NQ=25.351kN; 风荷载标准值按下式计算: Wk=0.7μzμsWo=0.7×0.74×0.273×0.45=0.064kN/m2; 其中 w0 -- 基本风压(kN/m2),按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:w0 = 0.45 kN/m2; μz -- 风荷载高度变化系数,按照《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用:μz= 0.74 ; μs -- 风荷载体型系数:取值为0.273; Mw=0.85×1.4×Mwk=0.85×1.4×Wk×la×h2/10=0.85×1.4×0.064×0.9×1.52/10=0.015kN·m; (2)立杆稳定性验算 20 σ =1.05Nut/(φAKH)+Mw/W≤f σ =1.05×Nut/(φAKH)+Mw/W=1.05×25.351×103/(0.32×4.52×102×1)+0.015×106 /(5.13×103)=187.025N/mm2; 立杆的受压强度计算值σ =187.025N/mm2 小于立杆的抗压强度设计值 f =205 N/mm2 ,满足要求。 (五)立杆的地基承载力计算 立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求 p ≤ fg 地基承载力设计值: fg = fgk×kc = 120×1=120 kPa; 其中,地基承载力标准值:fgk= 120 kPa ; 脚手架地基承载力调整系数:kc = 1 ; 立杆基础底面的平均压力:p = 1.05N/A =1.05×25.351/0.25=106.476 kPa ; 其中,上部结构传至基础顶面的轴向力设计值 :N = 26.619 kN; 基础底面面积 :A = 0.25 m2 。 p=106.476kPa ≤ fg=120 kPa 。地基承载力满足要求! (六)拆模时间计算 参考《建筑施工安全手册》(杜荣军主编,中国建筑工业出版社出版社出版),各楼层层高、楼面设计荷载、楼板板厚均按相同计。 1、支架所受各类荷载的取值: 附加在每根立杆上的楼盖自重荷载为:N板i=1.35×0.45×0.9×0.9×(24+1.1)=12.351kN; 模板自重为:N模i=1.35×0.3×0.9×0.9=0.328kN; 支架自重为:N支gi=1.35×0.15×3.3=0.668kN; 混凝土浇筑施工荷载为:N浇i=1.4×(1+2)×0.9×0.9=3.402kN; 楼盖总的设计荷载为:NQ=1.4×2.5×0.9×0.9+ 12.351 =15.186kN; 2、浇筑层的荷载计算(设当前浇筑层为第i层): 浇筑层荷载强度达到0.000/14.300×100%=0%设计强度, N支i = N板i+N模i+N支gi+N浇i=12.351+0.328+0.668+3.402=16.749kN; 21 3、下一层立杆的荷载计算: 下一层荷载强度达到10.000/14.300×100%=69.93%设计强度, N支i-1=N支i+N模i+N支gi+αN板i=16.749+0.328+0.668+1×12.351=30.097kN; 其中,α为楼盖荷载计入比例,α=1。 4、下二层立杆的荷载计算: 下二层荷载强度达到15.000/14.300×100%=104.895%设计强度, N支i-2=N支i-1+N支gi+αN板i-NQ=30.097+0.668+0.15×12.351-15.186=17.432kN; 其中,α为楼盖荷载计入比例,α=0.15。 0.4N支i-2< NQ,下三层的模板支架可以试拆除。 拆除后下二层的立杆荷载由下三层的楼盖分担60%,分担后的下三层楼盖承担的荷载为0.6 N支i-2 高支撑架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)等规范编制。 梁段:选地下室最大梁截面0.35*1.45进行计算 22 23 一、参数信息 1.模板支撑及构造参数 梁截面宽度 B(m):0.35;梁截面高度 D(m):1.45; 混凝土板厚度(mm):450.00;立杆沿梁跨度方向间距La(m):0.50; 立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):0.10; 立杆步距h(m):1.50;板底承重立杆横向间距或排距Lb(m):1.50; 梁支撑架搭设高度H(m):3.30;梁两侧立杆间距(m):0.60; 承重架支撑形式:梁底支撑小楞垂直梁截面方向; 梁底增加承重立杆根数:0; 采用的钢管类型为Φ48×3.5; 立杆承重连接方式:双扣件,考虑扣件质量及保养情况,取扣件抗滑承载力折减系数:1.00; 2.荷载参数 新浇混凝土重力密度(kN/m3):24.00;模板自重(kN/m2):0.30;钢筋自重(kN/m3):1.50; 施工均布荷载标准值(kN/m2):2.0;新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):17.8; 24 振捣混凝土对梁底模板荷载(kN/m2):2.0;振捣混凝土对梁侧模板荷载(kN/m2):4.0; 3.材料参数 木材品种:柏木;木材弹性模量E(N/mm2):9000.0; 木材抗压强度设计值fc(N/mm):16.0; 木材抗弯强度设计值fm(N/mm2):17.0;木材抗剪强度设计值fv(N/mm2):1.7; 面板材质:胶合面板;面板厚度(mm):20.00; 面板弹性模量E(N/mm2):6000.0;面板抗弯强度设计值fm(N/mm2):13.0; 4.梁底模板参数 梁底方木截面宽度b(mm):60.0;梁底方木截面高度h(mm):80.0; 梁底纵向支撑根数:4; 5.梁侧模板参数 主楞间距(mm):500;次楞根数:4; 主楞竖向支撑点数量:5; 固定支撑水平间距(mm):500; 竖向支撑点到梁底距离依次是:150mm,300mm,450mm,600mm,900mm; 主楞材料:木方; 宽度(mm):60.00;高度(mm):80.00; 主楞合并根数:2; 次楞材料:木方; 宽度(mm):60.00;高度(mm):80.00; 二、梁侧模板荷载计算 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,并取其中的较小值: F=0.22γtβ1β2V1/2 F=γH 其中 γ -- 混凝土的重力密度,取24.000kN/m3; 25 t -- 新浇混凝土的初凝时间,取2.000h; T -- 混凝土的入模温度,取20.000℃; V -- 混凝土的浇筑速度,取1.500m/h; H -- 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取0.750m; β1-- 外加剂影响修正系数,取1.200; β2-- 混凝土坍落度影响修正系数,取1.150。 分别计算得 17.848 kN/m2、18.000 kN/m2,取较小值17.848 kN/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振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。 次楞的根数为4根。面板按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。 面板计算简图(单位:mm) 1.强度计算 材料抗弯强度验算公式如下: σ = M/W < [f] 其中,W -- 面板的净截面抵抗矩,W = 50×2×2/6=33.33cm3; M -- 面板的最大弯矩(N·mm); σ -- 面板的弯曲应力计算值(N/mm2) [f] -- 面板的抗弯强度设计值(N/mm2); 按照均布活荷载最不利布置下的三跨连续梁计算: 26 M = 0.1q1l2+0.117q2l2 其中 ,q -- 作用在模板上的侧压力,包括: 新浇混凝土侧压力设计值: q1= 1.2×0.5×17.85=10.709kN/m; 振捣混凝土荷载设计值: q2= 1.4×0.5×4=2.8kN/m; 计算跨度: l = (1450-450)/(4-1)= 333.33mm; 面板的最大弯矩 M= 0.1×10.709×[(1450-450)/(4-1)]2 + 0.117×2.8×[(1450-450)/(4-1)]2= 1.55×105N·mm; 面板的最大支座反力为: N=1.1q1l+1.2q2l=1.1×10.709×[(1450-450)/(4-1)]/1000+1.2×2.800×[(1450-450)/(4-1)]/1000=5.047 kN; 经计算得到,面板的受弯应力计算值: σ = 1.55×105 / 3.33×104=4.7N/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 =4.7N/mm2 小于 面板的抗弯强度设计值 [f]=13N/mm2,满足要求! 2.挠度验算 ν =0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250 q--作用在模板上的新浇筑混凝土侧压力线荷载设计值: q = q1= 10.709N/mm; l--计算跨度: l = [(1450-450)/(4-1)]=333.33mm; E--面板材质的弹性模量: E = 6000N/mm2; I--面板的截面惯性矩: I = 50×2×2×2/12=33.33cm4; 面板的最大挠度计算值: ν= 0.677×10.709×[(1450-450)/(4-1)]4/(100×6000×3.33×105) = 0.448 mm; 面板的最大容许挠度值:[ν] = l/250 =[(1450-450)/(4-1)]/250 = 1.333mm; 面板的最大挠度计算值 ν=0.448mm 小于 面板的最大容许挠度值 [ν]=1.333mm,满足要求! 四、梁侧模板支撑的计算 1.次楞计算 27 次楞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。 次楞均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到: q = 5.047/0.500= 10.093kN/m 本工程中,次楞采用木方,宽度60mm,高度80mm,截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为: W = 1×6×8×8/6 = 64cm3; I = 1×6×8×8×8/12 = 256cm4; E = 9000.00 N/mm2; 计算简图 28 剪力图(kN) 弯矩图(kN·m) 变形图(mm) 经过计算得到最大弯矩 M = 0.252 kN·m,最大支座反力 R= 5.551 kN,最大变形 ν= 0.188 mm (1)次楞强度验算 强度验算计算公式如下: σ = M/W<[f] 经计算得到,次楞的最大受弯应力计算值 σ = 2.52×105/6.40×104 = 3.9 29 N/mm2; 次楞的抗弯强度设计值: [f] = 17N/mm2; 次楞最大受弯应力计算值 σ = 3.9 N/mm2 小于 次楞的抗弯强度设计值 [f]=17N/mm2,满足要求! (2)次楞的挠度验算 次楞的最大容许挠度值: [ν] = 500/400=1.25mm; 次楞的最大挠度计算值 ν=0.188mm 小于 次楞的最大容许挠度值 [ν]=1.25mm,满足要求! 2.主楞计算 主楞承受次楞传递的集中力,取次楞的最大支座力5.551kN,按照集中荷载作用下的多跨连续梁计算。 本工程中,主楞采用木方,宽度60mm,高度80mm,截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为: W = 2×6×8×8/6 = 128cm3; I = 2×6×8×8×8/12 = 512cm4; E = 9000.00 N/mm2; 主楞计算简图 30 主楞弯矩图(kN·m) 主楞变形图(mm) 经过计算得到最大弯矩 M= 0.416 kN·m,最大支座反力 R= 5.883 kN,最大变形 ν= 0.131 mm (1)主楞抗弯强度验算 σ = M/W<[f] 经计算得到,主楞的受弯应力计算值: σ = 4.16×105/1.28×105 = 3.3 N/mm2;主楞的抗弯强度设计值: [f] = 17N/mm2; 主楞的受弯应力计算值 σ =3.3N/mm2 小于 主楞的抗弯强度设计值 [f]=17N/mm2,满足要求! (2)主楞的挠度验算 根据连续梁计算得到主楞的最大挠度为 0.131 mm 主楞的最大容许挠度值: [ν] = 300/400=0.75mm; 主楞的最大挠度计算值 ν=0.131mm 小于 主楞的最大容许挠度值 [ν]=0.75mm,满足要求! 五、梁底模板计算 31 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。 强度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。 本算例中,面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 500×20×20/6 = 3.33×104mm3; I = 500×20×20×20/12 = 3.33×105mm4; 1.抗弯强度验算 按以下公式进行面板抗弯强度验算: σ = M/W<[f] 钢筋混凝土梁和模板自重设计值(kN/m): q1=1.2×[(24.00+1.50)×1.45+0.30]×0.50=22.365kN/m; 施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值(kN/m): q2=1.4×(2.00+2.00)×0.50=2.800kN/m; q=22.365+2.800=25.165kN/m; 最大弯矩及支座反力计算公式如下: Mmax=0.1q1l2+0.117q2l2= 0.1×22.365×116.6672+0.117×2.8×116.6672=3.49×104N·mm; RA=RD=0.4q1l+0.45q2l=0.4×22.365×0.117+0.45×2.8×0.117=1.191kN RB=RC=1.1q1l+1.2q2l=1.1×22.365×0.117+1.2×2.8×0.117=3.262kN 32 σ =Mmax/W=3.49×104/3.33×104=1N/mm2; 梁底模面板计算应力 σ =1 N/mm2 小于 梁底模面板的抗弯强度设计值 [f]=13N/mm2,满足要求! 2.挠度验算 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:ν= 0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250 其中,q--作用在模板上的压力线荷载:q =q1/1.2=18.638kN/m; l--计算跨度(梁底支撑间距): l =116.67mm; E--面板的弹性模量: E = 6000.0N/mm2; 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= 0.677×22.365×116.74/(100×6000×3.33×105)=0.014mm; 面板的最大挠度计算值: ν=0.014mm 小于 面板的最大允许挠度值:[ν] =0.467mm,满足要求! 六、梁底支撑的计算 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.荷载的计算: 梁底支撑小楞的均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到: q=3.262/0.5=6.524kN/m 2.方木的支撑力验算 33 方木计算简图 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=6×8×8/6 = 64 cm3; I=6×8×8×8/12 = 256 cm4; 方木强度验算: 计算公式如下: 最大弯矩 M =0.1ql2= 0.1×6.524×0.52 = 0.163 kN·m; 最大应力 σ= M / W = 0.163×106/64000 = 2.5 N/mm2; 抗弯强度设计值 [f] =13 N/mm2; 方木的最大应力计算值 2.5 N/mm2 小于 方木抗弯强度设计值 13 N/mm2,满足要求! 方木抗剪验算: 截面抗剪强度必须满足: τ = 3V/(2bh0) 其中最大剪力: V =0.6×6.524×0.5 = 1.957 kN; 方木受剪应力计算值 τ = 3×1.957×1000/(2×60×80) = 0.612 N/mm2; 方木抗剪强度设计值 [τ] = 1.7 N/mm2; 方木的受剪应力计算值 0.612 N/mm2 小于 方木抗剪强度设计值 1.7 N/mm2,满足要求! 方木挠度验算: 计算公式如下: ν = 0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250 方木最大挠度计算值 ν= 0.677×6.524×5004 /(100×9000×256×104)=0.12mm; 34 方木的最大允许挠度 [ν]=0.500×1000/250=2.000 mm; 方木的最大挠度计算值 ν= 0.12 mm 小于 方木的最大允许挠度 [ν]=2 mm,满足要求! 3.支撑小横杆的强度验算 梁底模板边支撑传递的集中力: P1=RA=1.191kN 梁底模板中间支撑传递的集中力: P2=RB=3.262kN 梁两侧部分楼板混凝土荷载及梁侧模板自重传递的集中力: P3=(0.600-0.350)/4×0.500×(1.2×0.450×24.000+1.4×2.000)+1.2×2×0.500×(1.450-0.450)×0.300=0.853kN 简图(kN·m) 35 剪力图(kN) 弯矩图(kN·m) 36 变形图(mm) 经过连续梁的计算得到: 支座力: N1=N2=5.305 kN; 最大弯矩 Mmax=1.043 kN·m; 最大挠度计算值 Vmax=1.538 mm; 最大应力 σ=1.043×106/5080=205.4 N/mm2; 支撑抗弯设计强度 [f]=205 N/mm2; 支撑小横杆的最大应力计算值205.4 N/mm2 大于 支撑小横杆的抗弯设计强度 205 N/mm2,满足要求! 七、梁跨度方向钢管的计算 梁底支撑纵向钢管只起构造作用,无需要计算 八、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,扣件抗滑承载力系数1.00,该工程实际的双扣件承载力取值为16.00kN 。 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): R ≤ Rc 其中 Rc -- 扣件抗滑承载力设计值,取16.00 kN; 37 R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值; 计算中R取最大支座反力,根据前面计算结果得到 R=5.305 kN; R < 16.00 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! 九、立杆的稳定性计算: 立杆的稳定性计算公式 σ = N/(φA)≤[f] 1.梁两侧立杆稳定性验算: 其中 N -- 立杆的轴心压力设计值,它包括: 横向支撑钢管的最大支座反力: N1 =5.305 kN ; 脚手架钢管的自重: N2 = 1.2×0.129×3.3=0.511 kN; 楼板混凝土、模板及钢筋的自重: N3=1.2×[(1.50/2+(0.60-0.35)/4)×0.50×0.30+(1.50/2+(0.60-0.35)/4)×0.50×0.450×(1.50+24.00)]=5.740 kN; 施工荷载与振捣混凝土时产生的荷载设计值: N4=1.4×(2.000+2.000)×[1.500/2+(0.600-0.350)/4]×0.500=2.275 kN; N =N1+N2+N3+N4=5.305+0.511+5.74+2.275=13.832 kN; φ-- 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 查表得到; i -- 计算立杆的截面回转半径 (cm):i = 1.58; A -- 立杆净截面面积 (cm2): A = 4.89; W -- 立杆净截面抵抗矩(cm3):W = 5.08; σ -- 钢管立杆轴心受压应力计算值 ( N/mm2); [f] -- 钢管立杆抗压强度设计值:[f] =205 N/mm2; lo -- 计算长度 (m); 根据《扣件式规范》,立杆计算长度lo有两个计算公式lo=kμh和lo=h+2a, 为安全计,取二者间的大值,即: lo = Max[1.155×1.7×1.5,1.5+2×0.1]= 2.945 m; k -- 计算长度附加系数,取值为:1.155 ; μ -- 计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3,μ=1.7; a -- 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.1m; 38 得到计算结果: 立杆的计算长度 lo/i = 2945.25 / 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=13831.549/(0.207×489) = 136.6 N/mm2; 钢管立杆稳定性计算 σ = 136.6 N/mm2 小于 钢管立杆抗压强度的设计值 [f] = 205 N/mm2,满足要求! 赤峰宏基建筑(集团)有限公司 万科浑南金域蓝湾南区一期项目部 2010-10-10 39 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容