梁模板(扣件钢管架)计算书
梁段:L16a。
一、参数信息
1.模板支撑及构造参数
梁截面宽度 B(m): ;
梁截面高度 D(m): 1m;
混凝土板厚度(mm): 120mm;
立杆纵距(沿梁跨度方向间距)La(m): ;
立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m): ;
脚手架步距(m): ;
梁支撑架搭设高度H(m):;
梁两侧立柱间距(m): ;
承重架支设: 多根承重立杆,钢管支撑垂直梁截面;
立杆横向间距或排距Lb(m): ;
采用的钢管类型为Φ48×;
扣件连接方式: 单扣件,考虑扣件质量及保养情况,取扣件抗滑承载力折减系数: 2.荷载参数
模板自重(kN/m2): m2;
;
钢筋自重(kN/m3): m3;
施工均布荷载标准值(kN/m2): m2;
新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2): 18kN/m2;
倾倒混凝土侧压力(kN/m2): 2kN/m2;
振捣混凝土荷载标准值(kN/m2): 2kN/m2;
3.材料参数
木材品种:杉木;
木材弹性模量E(N/mm2):10000N/mm2;
木材抗弯强度设计值fm(N/mm2):16N/mm2;
木材抗剪强度设计值fv(N/mm2):mm2;
面板类型:胶合面板;
钢材弹性模量E(N/mm2):210000;
钢材抗弯强度设计值fm(N/mm2):205N/mm2;
面板弹性模量E(N/mm2):9500N/mm2;
面板抗弯强度设计值fm(N/mm2):13N/mm2;
4.梁底模板参数
梁底纵向支撑根数:2;
面板厚度(mm):12mm;
5.梁侧模板参数
主楞间距(mm):500mm;
次楞间距(mm):300mm;
穿梁螺栓水平间距(mm):600mm;
穿梁螺栓竖向间距(mm):300mm;
穿梁螺栓直径(mm):M14mm;
主楞龙骨材料:木楞,截面类型:矩形
宽度:40mm,高度:80mm;
主楞根数:2
次楞龙骨材料:木楞,截面类型:矩形
宽度:40mm,高度:80mm;
次楞根数:2
二、梁模板荷载标准值计算
1.梁侧模板荷载
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,并取其中的较小值:
其中 γ -- 混凝土的重力密度,取m3;
t -- 新浇混凝土的初凝时间,可按现场实际值取,输入0时系统按200/(T+15)计算,得;
T -- 混凝土的入模温度,取℃;
V -- 混凝土的浇筑速度,取h;
H -- 模板计算高度,取;
β1-- 外加剂影响修正系数,取;
β2-- 混凝土坍落度影响修正系数,取。
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;
分别为 kN/m2、 kN/m2,取较小值 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
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。计算的原则是按照龙骨的间
距和模板面的大小,按支撑在内楞上的三跨连续梁计算。
面板计算简图
1.抗弯验算
其中, σ-- 面板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M -- 面板的最大弯距;
[f]-- 面板的抗弯强度设计值(N/mm2);
按以下公式计算面板跨中弯矩:
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 = ××18× = m;
倾倒混凝土侧压力设计值: q2 = ××2× = m;
q = q1+q2 = + = kN/m;
计算跨度(内楞间距): l = 300mm;
面板的最大弯距 M = ×× = ×;
经计算得到,面板的受弯应力计算值: σ = ×104 / ×104 = 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 = 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
q -- 作用在模板上的侧压力线荷载标准值: q = 18× = mm;
l -- 计算跨度(内楞间距): l = 300mm;
E -- 面板材质的弹性模量: E = 9500N/mm2;
面板的最大容许挠度值:[ω] = 300/250 = ;
面板的最大挠度计算值 ω = 小于 面板的最大容许挠度值 [ω] = ,满足要求!
四、梁侧模板内外楞的计算
1.内楞计算
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,内龙骨采用木楞,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
截面类型为:矩形,宽度:40mm,高度:80mm;
内钢楞截面抵抗矩 W = ;
内钢楞截面惯性矩 I = ;
内楞计算简图
(1).内楞强度验算
强度验算计算公式如下:
其中, σ-- 内楞弯曲应力计算值(N/mm2);
M -- 内楞的最大弯距;
W -- 内楞的净截面抵抗矩;
[f]-- 内楞的强度设计值(N/mm2)。
按以下公式计算内楞跨中弯矩:
内楞计算跨度(外楞间距): l = 500mm;
内楞的最大弯距: M = ××5002 = ×;
经计算得到,内楞的最大受弯应力计算值 σ = ×104/×104 = N/mm2;
内楞的抗弯强度设计值: [f] = mm2;
内楞最大受弯应力计算值 σ = N/mm2内楞的抗弯强度设计值 小于 [f] = mm2,满足要求!
(2).内楞的挠度验算
其中 E -- 面板材质的弹性模量: mm2;
q -- 作用在模板上的侧压力线荷载标准值: q = 18×300/1000/2 = N/mm;
l -- 计算跨度(外楞间距):l = 500mm;
I -- 木楞的截面惯性矩:I = ×106N/mm2;
内楞的最大容许挠度值: [ω] = 500 /250 = ;
内楞的最大挠度计算值 ω = 小于 内楞的最大容许挠度值 [ω] = ,满足要求!
2.外楞计算
外楞(木或钢)承受内楞传递的荷载,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,外龙骨采用木楞,截面类型为:矩形,宽度:40mm,高度:80mm;
W = 40×80×80/6 = ;
I = 40×80×80×80/12 = ;
外楞计算简图
(1).外楞抗弯强度验算
其中 σ-- 外楞受弯应力计算值(N/mm2)
M -- 外楞的最大弯距;
W -- 外楞的净截面抵抗矩;
[f]--外楞的强度设计值(N/mm2)。
最大弯矩M按下式计算:
外楞计算跨度(对拉螺栓竖向间距): l = 300mm;
外楞的最大弯距:M = ××300 = ×
经计算得到,外楞的受弯应力计算值: σ = ×104/×104 = N/mm2;
外楞的抗弯强度设计值: [f] = mm2;
外楞的受弯应力计算值 σ = mm2小于 外楞的抗弯强度设计值 [f] = mm2,满足要求!
(2).外楞的挠度验算
其中 E -- 外楞的弹性模量,其值为 mm2;
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l -- 计算跨度(拉螺栓间距):l = 300mm;
I -- 木楞的截面惯性矩:I = ×106mm4;
外楞的最大挠度计算值: ω = ××103×3003/(100×××106
外楞的最大容许挠度值: [ω] = ;
外楞的最大挠度计算值 ω = 小于 外楞的最大容许挠度值 [ω] = 五、穿梁螺栓的计算
验算公式如下:
其中 N -- 穿梁螺栓所受的拉力;
,满足要求!
A -- 穿梁螺栓有效面积 (mm2);
f -- 穿梁螺栓的抗拉强度设计值,取 N/mm2;
查表得:
穿梁螺栓的直径: M14 mm;
穿梁螺栓有效直径: mm;
穿梁螺栓有效面积: A = mm2;
穿梁螺栓所受的最大拉力: N = 18×600/1000×300/1000×2 = kN。
穿梁螺栓最大容许拉力值: [N] = ×1000 = kN;
穿梁螺栓所受的最大拉力 N = 小于 穿梁螺栓最大容许拉力值 [N] = ,满足要求!
六、梁底模板计算
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,按支撑在底撑上的单跨连续梁计算。
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 = ×1000×18×18/6 = ×104mm3;
1.抗弯强度验算
按以下公式进行面板抗弯强度验算:
其中, σ-- 梁底模板的弯曲应力计算值(N/mm2);
M -- 计算的最大弯矩 ;
l -- 计算跨度(梁底支撑间距): l = (2-1) = ;
q -- 作用在梁底模板的均布荷载设计值(kN/m);
新浇混凝土及钢筋荷载设计值:
模板结构自重荷载:
q2:××× = m;
振捣混凝土时产生的荷载设计值:
q3: ×2×× = m;
q = q1 + q2 + q3 = ++ = m;
跨中弯矩计算公式如下:
Mmax = ×× = ;
σ = ×106/×104 = mm2;
梁底模面板计算应力 σ = N/mm2小于 梁底模面板的抗压强度设计值 [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:
其中,q -- 作用在模板上的压力线荷载:
l = (2-1) = ;
E -- 面板的弹性模量: E = 9500N/mm2;
面板的最大允许挠度值:[ω] = 250 = ;
面板的最大挠度计算值: ω = 小于 面板的最大允许挠度值:[ω] = ,满足要求!
七、梁底支撑的计算
本工程梁底支撑采用钢管。
由于钢管两头直径不能一致,因此考虑到最不利的因素只能以原木两头直径中较小端
直径作为原木的计算直径。支撑钢管搁置在支撑钢管上应平整且受力均匀;如通过楔形垫块或其他方法进行水平调整,应保证其充分的稳定性。本工况在国家规范中没有作出具体规定及计算方式,故本计算书不作为依据只作参考。
1.荷载的计算:
(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m):
(2)模板的自重线荷载(kN/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)× = kN/m;
2.钢管的支撑力验算
静荷载设计值 q = ×+× = kN/m;
活荷载设计值 P = × = m;
钢管计算简图
钢管按照三跨连续梁计算。
本算例中,钢管的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = cm3;
I = cm4;
钢管强度验算:
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 = + = kN/m;
最大弯距 M = = ××× = ;
最大应力 σ = M / W = ×106/ = N/mm2;
抗弯强度设计值 [f] = 205 N/mm2;
钢管的最大应力计算值 N/mm2小于 钢管抗弯强度设计值 205 N/mm2,满足要求!
钢管抗剪验算:
最大剪力的计算公式如下:
截面抗剪强度必须满足:
其中最大剪力: V = ×× = kN;
钢管的截面面积矩 A = N/mm2;
钢管方受剪应力计算值 T = 2× = N/mm2;
钢管抗剪设计值 [t] = N/mm2;
钢管的受剪应力计算值 N/mm2 小于 钢管抗剪强度设计值 N/mm2,满足要求!
钢管挠度验算:
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 = + = kN/m;
钢管的最大允许挠度 [ω] = ×1000/250 = mm;
钢管的最大挠度计算值 ω = mm 小于 钢管的最大允许挠度 [ω] = 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
荷载计算公式如下:
(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m2):
q1 = (24+ × = kN/m2;
(2)模板的自重(kN/m2):
q2 = kN/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):
mm,满足要
q3 = + 2) = kN/m2;
q = × + )+ × = kN/m2;
梁底支撑根数为 n,立杆梁跨度方向间距为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 。
当n = 2时:
当n>2时:
计算简图(kN)
支撑钢管变形图
支撑钢管弯矩图
经过连续梁的计算得到:
支座反力 RA = RB = kN;
最大弯矩 Mmax = ;
最大挠度计算值 Vmax = mm;
支撑钢管的最大应力 σ = ×106/ = N/mm2
支撑钢管的抗压设计强度 [f] = N/mm2;
支撑钢管的最大应力计算值 N/mm2小于 支撑钢管的抗压设计强度 N/mm2,满足要求!
八、梁底纵向钢管计算
纵向钢管只起构造作用,通过扣件连接到立杆。
九、扣件抗滑移的计算:
按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为,按照扣件抗滑承载力系数,该工程实际的旋转单扣件承载力取值为。
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 kN;
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 = R 小于 kN , 单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:
立杆的稳定性计算公式
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:
横杆的最大支座反力: N1 = kN ;
脚手架钢管的自重: N2 = ×× = kN;
;
kN
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楼板钢筋混凝土自重荷载:
N = +++ = 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 = ;
A -- 立杆净截面面积 (cm2): A = ;
W -- 立杆净截面抵抗矩(cm3):W = ;
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] = N/mm2;
lo-- 计算长度 (m);
如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架,按下式计算
lo = k1uh (1)
k1 -- 计算长度附加系数,取值为: ;
u -- 计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3,u = ;
上式的计算结果:
立杆计算长度 Lo = k1uh = ×× = m;
Lo/i = / = ;
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 = ;
钢管立杆稳定性计算 σ = N/mm2小于 钢管立杆抗压强度的设计值 [f] = N/mm2,满足要求!
2.梁底受力最大的支撑立杆稳定性验算:
其中 N -- 立杆的轴心压力设计值,它包括:
梁底支撑最大支座反力: N1 = kN ;
脚手架钢管的自重: N2 = ×× = kN;
N = + = 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 = ;
A -- 立杆净截面面积 (cm2): A = ;
W -- 立杆净截面抵抗矩(cm3):W = ;
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] = N/mm2;
lo-- 计算长度 (m);
如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架,按下式计算 lo = k1uh (1)
k1 -- 计算长度附加系数,取值为: ;
u -- 计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3,u = 上式的计算结果:
;
立杆计算长度 Lo = k1uh = ×× = m;
Lo/i = / = ;
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 = ;
钢管立杆稳定性计算 σ = N/mm2,满足要求!
N/mm2小于 钢管立杆抗压强度的设计值 [f] =
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