工程铝模计算
楼面板的计算包括楼面板(D)、龙骨(MB、EB)、顶头(PH)、墙边顶角(SN)和龙骨与顶头连接构件(BB)等部分。楼面模板施工荷载路径为楼板混凝土→铝面板→次肋(DRX)、边框(PRDX)→龙骨→龙骨与顶头连接构件(BB)→顶头(DP)。
在荷载计算方面,恒荷载G包括模板自重(含配件)0.5KN/m²和板混凝土容重25.1KN/m³;活荷载Q包括施工荷载2.5KN/m²和施工荷载(布料机上料)4KN/m²。根据组合荷载设计值,得到q=1.35×(0.5+25.1×0.15)+1.4×2.5=9.26KN/m²。
顶板(D)的计算假设构件按简支梁进行受力分析,并按照最不利的假设计算。边框(PRDX)的荷载计算宽度为板宽的一半,即400/2.根据《混凝土结构工程施工规范》GB-2011第4.3.6条计算模板的荷载基本组合的效应设计值,得到顶板面荷载为q=9.26KN/m²;边框线荷载qa=9.26×(0.4/2)=1.85KN/m;边框的最大弯矩M.max=qaL²/8=0.28KN.m;弯曲应力σ=M/W=0.28×10⁶/7624=36.73N/mm²<屈服强度200N/mm²,满足要求。根据《建筑施工模板安全技术规范》162-2008的
规定,验算模板及其支架的刚度时,其最大变形不得超过模板构件计算跨度的L/250.对于简支梁在这些条件下的最大挠度荷载由如下方程式得出:挠度计算线荷载q2=(0.5+25.1×0.15)×0.4/2=0.854KN/m;挠度
d=5q2L⁴/384EI=1.08mm<1100/250=4.4mm,满足要求。楼面板的次肋DRX的长度是400mm,支持最大范围的荷载宽度为400mm宽,次肋上的线荷载为
qa=[1.35×(0.5+25.1×0.15)+1.4×2.5]×0.4=3.7KN/m。
次肋受力简图如图3所示。根据公式
M.max=qaL²/8=3.7×0.4²/8=0.28KN.m,可以得到次肋的最大弯矩。弯曲应力公式为σ=M/W=0.28×10⁶/3741=74.85N/mm²,小于屈服强度200N/mm²,因此满足要求。
根据《建筑施工模板安全技术规范》162-2008的规定,验算模板及其支架的刚度时,其最大变形不得超过模板构件计算跨度的L/250.对于简支梁,在这些条件下的最大挠度荷载由如下方程式得出:挠度计算线荷载
q2=(0.5+25.1×0.15)×0.4=3.7KN/m,挠度公式为d=5q²L⁴/384EI=5×3.7×400⁴/(384××)=0.24mm,小于400/250=1.6mm,因此满足要求。
考虑4mm面板作为四边固定构件,在混凝土竖向荷载的作用下,验算其强度和挠度。根据图4面板受力简图,可以得到弯矩公式M=mqL²和挠度公式d=f.q.L⁴/BB=Eh³/(12-12v²)。由Lₓ/Lᵧ=1查《建筑结构静力手册》得f=0.m=0.0513,L取短向尺寸。截面抵抗矩公式为W=400×4²/.67mm³。荷载方程式为:q=1.35×(0.5+25.1×0.15)+1.4×2.5=9.26KN/m²。最大弯矩公式为M=mqL²=0.0513×9.26×0.4²=0.076KN.m,验算强度公式为σ=M/W=0.076×10⁶×0.4/1066.67=28.5N/mm²,小于屈服强度200N/mm²,因此满足要求。挠度验算取标准值q2=0.5+25.1×0.15=4.27KN/m²,挠度公式为B=Eh³/(12-12v²)=×4³/(12-12×0.3²)=,跨中挠度公式为
d=f.q.L⁴/B=0.×4.27×10⁻³×0.4⁴/=0.34mm,小于400/400=1mm,因此满足要求。
考虑顶板D作为支撑在龙骨上的简支构件,在混凝土竖向荷载的作用下,验算其强度和挠度。根据图5和图6顶板D受力简图,考虑恒荷载和活荷载,其中恒荷载为模板自重(含配件)0.5KN/m²和混凝土板容重25.1KN/m³,活荷载Q为2.5KN/m²(或跨中集中荷载2.5KN)。
根据《混凝土结构工程施工规范》GB-2011第4.3.6条,计算模板的荷载基本组合的效应设计值的荷载方程式为:
q1=[1.35×(0.5+25.1×0.15)+1.4×2.5]×0.4=3.7KN/m。集中荷载设计值(考虑支模后、未浇筑前)为
q2=1.35×0.5×0.4=0.27KN/m,P=1.4×2.5=3.5KN/m。进行强度验算时,施工荷载为均布线荷载时,M1=q1L²/8=0.56KN.m;施工荷载为集中荷载时,
M2=0.27×1.1²/8+3.5×1.1/4=1.003KN.m。验算强度时,σ=M/W=1.003×10⁶/=15.05N/mm²<屈服强度200N/mm²,满足要求。进行挠度验算时,荷载为
qs=(0.5+25.1×0.15)×0.4=1.71KN/m,跨中挠度
d=5q2L⁴/384EI=0.56mm<1100/400=2.75mm,满足要求。
在计算龙骨(MB、EB)时,假设龙骨按简支梁进行受力分析,计算长度为龙骨长度L。虽然假设与实际上受力的情况下不完全一致,但该简化偏于安全。龙骨(MB、EB)的弯曲主要承受到板传递而来的荷载所引起的弯曲作用,龙骨将支撑来自一个范围L1两边的荷载。跨中所受弯矩最大,均布线荷载设计值为q1=[1.35×(0.5+0.15×25.1)+1.4×2.5]×1.2=11.11KN/m。进行强度验算时,Mmax=q1L²/8=1.39KN.m,弯曲应力
σ=Mmax/W=1.39×10⁶/=42.13KN/m²<屈服强度200N/mm²,满足要求。进行挠度验算时,考虑恒荷载标准值,其作用效应的标准线荷载值为:q2=(0.5+25.1×0.15)×1.2=5.124KN/m。跨中挠度d=5q2L⁴/384EI=1.05mm<1000/500=2mm,满足要求。
顶头连接件BB条的计算时,需根据龙骨的荷载计算出BB条所受荷载。在计算过程中,需考虑BB条的强度和挠度。
BB条是一种构件,其以支撑头为嵌固端,两端悬挑。我们可以将其一端的受力效应简化为如图9所示的端部受集中力的悬臂梁。其截面参数为:Ix=mm⁴,Wx=5034mm,截面积A=453mm²。我们计算荷载宽度L₁=1200mm,计算长度Lc=74mm,计算荷载F=q.L₁.L₁/2=(9.26×1.2×1.2)/2=6.67KN。最大弯矩为Mmax=FLc=6.67×0.074=0.49KN/m。最大弯曲应力为σ=Mmax/W=0.49×10⁶/5034=97.34KN/m²,小于屈服强度200N/mm²,因此满足要求。最大剪应力为
Τ=F/A=6.67×10⁶/453=14.72KN/m²,小于115N/mm²,因此也满足要求。最大挠度为
d=FLc³/3EI=6.67×10³×74³/(3××)=0.109mm,小于74/250=0.296mm,因此也满足要求。
龙骨与BB条的固定销钉的半径为R=8mm。我们计算荷载长度L₁=1200mm,计算荷载
F=q.L₁.L₁/2=(9.26×1.2×1.2)/2=6.67KN。最大剪应力为Τ=F/A=6.67×10⁶/201.06=33.17KN/m²,小于抗剪强度125N/mm²,因此也满足要求。
楼面阴角(SN)的计算如图10所示。我们对SN进行抗弯验算,得到
Mmax=[1.35×(0.5+0.15×25.1)+1.4×2.5]×1.2/2×0.1=0.556KN.m/m,SN截面最大正应力
σ=6Mmax/t²=6×0.556×10³/t²=92.67N/mm²,小于200N/mm²,因此满足要求。