高层住宅楼消防连廊模板支架力说学计算.doc

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1、消防连廊模板支架力学计算4.1梁模板支撑架计算（按最不利工况梁的截面200mm500mm计算） 梁模板支架剖面图 梁模板支架平面图A、参数信息1、 模板支撑及构造参数(1) 梁截面宽度 B(m)：0.20；梁截面高度 D(m)：0.50；(2)(3)(4)(5) 立杆步距h(m)：1.20；板底承重立杆横向间距或排距Lb(m)：0.90；(6)(7) 采用的钢管类型为483.5；(8) 立杆承重连接方式：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：0.85；2、 荷载参数(1) 新浇混凝土重力密度(kN/m3)：24.00；(2) 模板自重(kN/m2)：0.35；(3)(4)

2、振捣混凝土对梁底模板荷载(kN/m2)：2.0；(5) 振捣混凝土对梁侧模板荷载(kN/m2)：4.0；3、 材料参数4、5、6、7、 梁底模板参数(1) 梁底方木截面宽度b(mm)：40.0；梁底方木截面高度h(mm)：80.0；(2) 梁底纵向支撑根数：2；8、 梁侧模板参数B、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=0.22t12V1/2 F=H其中 - 混凝土的重力密度，取24.000kN/m3； 2- 混凝土坍落度影响修正系数，取1.150。分别计算得 37.183 kN/m2、14.400 kN/m2，取较小值14.40

3、0 kN/m2作为本工程计算荷载。C、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3根。面板按照均布荷载作用下的两跨连续梁计算。 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：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= 1.20.714.4=12.096kN/m；振捣混凝土荷载设计值: q2= 1.40.74=3.92kN/m；2、3、4、5、 挠度验算 = 0.521ql4/(100EI)=l/250 q-作用在模板上的新浇

4、筑混凝土侧压力线荷载设计值: q = q1= 12.096N/mm； l-计算跨度: l = (500-120)/(3-1)=190mm； E-面板材质的弹性模量: E = 9500N/mm2； I-面板的截面惯性矩: I = 701.81.81.8/12=34.02cm4；D、梁侧模板支撑的计算1、 次楞计算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 = 3.804/0.700= 5.434kN/m本工程中，次楞采用木方，宽度40mm，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 = 1488/6

5、= 42.67cm3；I = 14888/12 = 170.67cm4；E = 9000.00 N/mm2； 计算简图 剪力图(kN) 弯矩图(kNm) 变形图(mm)经过计算得到最大弯矩 M = 0.266 kNm，最大支座反力 R= 4.184 kN，最大变形 = 0.585 mm（1）次楞强度验算（2）次楞的挠度验算次楞的最大容许挠度值: = 700/400=1.75mm；次楞的最大挠度计算值 =0.585mm 小于 次楞的最大容许挠度值 =1.75mm，满足要求！2、 主楞计算 主楞计算简图 主楞弯矩图(kNm) 主楞变形图(mm) 经过计算得到最大弯矩 M= 0.282 kNm，最大

6、支座反力 R= 6.489 kN，最大变形 = 0.061 mm（1）主楞抗弯强度验算（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 0.061 mm主楞的最大容许挠度值: = 245/400=0.612mm；主楞的最大挠度计算值 =0.061mm 小于 主楞的最大容许挠度值 =0.612mm，满足要求！E、梁底模板计算 I = 900181818/12 = 4.37105mm4；底模面板计算简图1、 抗弯强度验算2、3、4、 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：= 5ql4/(384EI)=l/250其中，q-作用在模板上的

7、压力线荷载:q =q1/1.2=11.790kN/m； l-计算跨度(梁底支撑间距): l =200.00mm； E-面板的弹性模量: E = 9500.0N/mm2；面板的最大允许挠度值: =200.00/250 = 0.800mm；面板的最大挠度计算值: = 514.1482004/(38495004.37105)=0.071mm；面板的最大挠度计算值: =0.071mm 小于 面板的最大允许挠度值: =0.8mm，满足要求！F、梁底支撑的计算1、2、 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=1.59/0.7=2.272kN/m3、 方木的支撑力验算方

8、木计算简图(1)(2) 方木强度验算:计算公式如下:(3)(4) 方木抗剪验算：截面抗剪强度必须满足: = 3V/(2bh0)其中最大剪力: V =0.62.2720.9 = 1.227 kN；方木受剪应力计算值 = 31.2271000/(24080) = 0.575 N/mm2；方木抗剪强度设计值 = 1.5 N/mm2；方木的受剪应力计算值 0.575 N/mm2 小于 方木抗剪强度设计值 1.5 N/mm2,满足要求!(5) 方木挠度验算:4、5、6、 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=2.045kN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：P2=(

9、0.700-0.200)/40.900(1.20.12024.000+1.43.000)+1.220.900(0.500-0.120)0.350=1.149kN 简图(kNm) 剪力图(kN) 弯矩图(kNm) 变形图(mm)经过连续梁的计算得到：支座力:G、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8.00kN，扣件抗滑承载力系数0.85，该工程实际的单扣件承载力取值为6.80kN。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 RcH、立杆的稳定性计算:立杆的稳定性计算公式 = N/(A)f梁两侧立杆稳定性验算： 根据扣件式规范，

10、立杆计算长度lo有两个计算公式lo=kh和lo=h+2a， 为安全计，取二者间的大值，即: lo = Max1.1551.71.2,1.2+20.05= 2.356 m； k - 计算长度附加系数，取值为：1.155 ； - 计算长度系数，参照扣件式规范表5.3.3，=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=0.05m; 得到计算结果: 立杆的计算长度 lo/i = 2356.2 / 15.8 = 149 ； 详细资料请见 更多资料请见4.2板模板支撑架计算A、参数信息:1、 模板支架参数横向间距或排距(m):0.70；纵距(m):0.90；步距(m):1.20；立

11、杆上端伸出至模板支撑点长度(m):0.05；模板支架搭设高度(m):2.42；采用的钢管(mm):483.5 ；板底支撑连接方式:方木支撑；立杆承重连接方式:单扣件，取扣件抗滑承载力系数:0.85；2、 荷载参数3、4、5、 材料参数面板采用胶合面板，厚度为18mm；板底支撑采用方木；面板弹性模量E(N/mm2):9500；面板抗弯强度设计值(N/mm2):13；木方弹性模量E(N/mm2):9000.000；木方抗弯强度设计值(N/mm2):13.000；木方抗剪强度设计值(N/mm2):1.500；木方的间隔距离(mm):300.000；木方的截面宽度(mm):40.00；木方的截面高度(

12、mm):80.00； 板模板支架立面图 板支架荷载计算单元B、模板面板计算:模板面板为受弯构件,按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W = 901.82/6 = 48.6 cm3；I = 901.83/12 = 43.74 cm4；模板面板的按照三跨连续梁计算。面板计算简图1、荷载计算2、强度计算计算公式如下:M=0.1ql2其中：q=1.23.015+1.42.7= 7.398kN/m最大弯矩M=0.17.3983002= 66582 Nmm；面板最大应力计算值 =M/W= 66582/48600 = 1.37 N/mm2；面板的抗弯强度设计

13、值 f=13 N/mm2；面板的最大应力计算值为 1.37 N/mm2 f=13 N/mm2,满足要求!3、挠度计算C、模板支撑方木的计算:方木按照三跨连续梁计算，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=bh2/6=488/6 = 42.67 cm3；I=bh3/12=4888/12 = 170.67 cm4；方木楞计算简图（mm）1、荷载的计算：2、强度验算:计算公式如下:M=0.1ql2均布荷载 q = 1.2 q1+ 1.4 q2 = 1.21.005+1.40.9 = 2.466 kN/m；最大弯矩 M = 0.1ql2 = 0.12.4660.92 = 0.2 kNm；方木最大应力计算

14、值 = M /W = 0.2106/42666.67 = 4.682 N/mm2；方木的抗弯强度设计值 f=13.000 N/mm2；方木的最大应力计算值为 4.682 N/mm2 小于方木的抗弯强度设计值 13 N/mm2,满足要求!3、抗剪验算：4、挠度验算:计算公式如下:=0.677ql4/(100EI)=l/250均布荷载 q = q1 = 1.005 kN/m；最大挠度计算值 = 0.6771.0059004 /(10090001706666.667)= 0.291 mm；最大允许挠度 =900/ 250=3.6 mm；方木的最大挠度计算值 0.291 mm 小于 方木的最大允许挠度

15、 3.6 mm,满足要求!D、板底支撑钢管计算:支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P1.726kN; 支撑钢管计算简图 支撑钢管计算弯矩图(kNm) 支撑钢管计算变形图(mm) 支撑钢管计算剪力图(kN) 最大弯矩 Mmax = 0.37 kNm ；E、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8.00kN，扣件抗滑承载力系数0.85，该工程实际的单扣件承载力取值为6.80kN。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6.80 kN； R-纵

16、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,R= 4.357 kN；R 6.80 kN , 单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! F、模板支架立杆荷载设计值(轴力):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：2、3、 活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。活荷载标准值 NQ = (3+2 ) 0.70.9 = 3.15 kN；4、 立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 1.4NQ = 7.375 kN；G、立杆的稳定性计算:根据扣件式规范，立杆计算长度L0有两个计算公式L0=kuh和L0=h+2a，为安全计，取二者

17、间的大值，即L0=max1.1551.71.2，1.2+20.05=2.356； k - 计算长度附加系数，取1.155； - 考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，取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 = 0.05 m；得到计算结果：立杆计算长度 L0=2.356；L0 / i = 2356.2 / 15.8=149 ；由长细比 lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数= 0.312 ；钢管立杆受压应力计算值；=7375.006/(0.312489) = 48.339 N/mm2；立杆稳定性计算 = 48.339 N/mm2 f= 174.25 N/

18、mm2，满足要求！4.3施工脚手架计算A、参数信息:1、 脚手架参数(1)(2) 连接；2、 活荷载参数施工均布荷载(kN/m2):3.000；脚手架用途:结构脚手架；3、 风荷载参数(1) 本工程地处上海，基本风压0.55 kN/m2；(2) 风荷载高度变化系数z，计算连墙件强度时取1.25，计算立杆稳定性时取1.25；(3) 风荷载体型系数s 为0.78；4、 静荷载参数B、大横杆的计算:按照扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)第5.2.4条规定，大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。将大横杆上面的脚手板自重和施工活荷载作为均布荷载计算大横杆的最大

19、弯矩和变形。1、 均布荷载值计算 图1 大横杆设计荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度) 图2 大横杆设计荷载组合简图(支座最大弯矩)2、 强度验算跨中和支座最大弯距分别按图1、图2组合。跨中最大弯距计算公式如下:3、4、5、6、 挠度验算:最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。计算公式如下： max = (0.677q1l4 + 0.990q2l4)/100EI其中：C、小横杆的计算:根据JGJ130-2001第5.2.4条规定，小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，大横杆在小横杆的上面。用大横杆支座的最大反力计算值作为小横杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算小横杆的最大弯矩和变形。

20、1、 荷载值计算大横杆的自重标准值：p1= 0.0381.4 = 0.054 kN；脚手板的自重标准值：P2=0.350.951.4/(2+1)=0.155 kN；活荷载标准值：Q=30.951.4/(2+1) =1.330 kN；集中荷载的设计值: P=1.2(0.054+0.155)+1.4 1.33 = 2.113 kN；小横杆计算简图2、 强度验算最大弯矩考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的标准值最不利分配的弯矩和；均布荷载最大弯矩计算公式如下:3、4、5、6、7、 挠度验算最大挠度考虑为小横杆自重均布荷载与大横杆传递荷载的设计值最不利分配的挠度和；小横杆自重均布荷载引起的最大挠

21、度计算公式如下:qmax = 5ql4/384EID、扣件抗滑力的计算:按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，扣件抗滑承载力系数0.85，该工程实际的单扣件承载力取值为6.80kN。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(建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范5.2.5): R Rc 其中 Rc - 扣件抗滑承载力设计值,取6.80 kN；R - 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；大横杆的自重标准值: P1 = 0.0381.42/2=0.054 kN；小横杆的自重标准值: P2 = 0.0380.95/2=0.018 kN；脚手板的自重标准

22、值: P3 = 0.350.951.4/2=0.233 kN；活荷载标准值: Q = 30.951.4 /2 = 1.995 kN；荷载的设计值: R=1.2(0.054+0.018+0.233)+1.41.995=3.159 kN；R 详细资料请见 更多资料请见F、立杆的稳定性计算: 风荷载标准值按照以下公式计算 Wk=0.7zs0其中 立杆的轴心压力设计值 ：N = 7.909 kN；不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 = N/(A) f立杆的轴心压力设计值 ：N = N= 8.747kN；计算立杆的截面回转半径 ：i = 1.58 cm；计算长度附加系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全

23、技术规范(JGJ130-2001)表5.3.3得 ： k = 1.155 ；计算长度系数参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范(JGJ130-2001)表5.3.3得 ： = 1.5 ；计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定：l0 = 3.118 m；长细比: L0/i = 197 ；轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：= 0.186立杆净截面面积 ： A = 4.89 cm2；立杆净截面模量(抵抗矩) ：W = 5.08 cm3；钢管立杆抗压强度设计值 ：f =0.85205=174.25N/mm2（0.85为钢管强度折减系数）；考虑风荷载时4.4悬挑架主梁、

24、横梁及支撑杆受力计算A、参数信息:1.主梁及横梁构造参数(1) 主梁平铺在建筑物楼面上，平面间距1.4m。(2) 主梁建筑物外悬挑长度:4m；建筑物内锚固长度:2m。(1)(2)(3) 主梁截面类型:工字钢，主梁规格:18号工字钢。(4) 横梁截面类型:槽钢，横梁规格:12.6号槽钢。3.立杆作用主梁上的力序号 主梁上的力大小(kN) 作用点离墙距离(m)1 8.747 3.92 8.747 2.953 18.782 2.74 18.782 1.85 18.782 0.94.支撑杆参数(1) 主梁下面采用支杆与建筑物联结，支杆采用18号槽钢。(2) 支杆共点布置，与墙支点垂直距离为2.8m；支

25、撑距离墙长度(m):2.55。B、12.6#槽钢横梁受力计算（以最不利工况计算）：取N=9.391KN(1) 计算简图：(2) 支座反力：(3) 弯矩：。(4) 挠度：式中：E弹性模量，查表得：E =2.06105N/mm2；I截面惯性矩，查表得：I =391cm4； 小于型钢支架受弯构件的允许挠度值，满足要求。C、 18#工字钢主梁受力计算（按最不利工况计算）：排架传递在主梁上的力为：F3=F4=F5=9.391KN2=18.782KN（立杆与横梁共同传递）施工脚手架传递在主梁上的力为：F1=F2=8.747 KN（按最不利工况计算）1、 计算简图主梁受力简图主梁计算简图主梁剪力图(kN)主

26、梁弯矩图(kNm)主梁变形图(mm)2、 主梁支座反力及最大弯矩计算（按照悬臂连续梁计算）：(1) 主梁的截面惯性矩I=1660cm4，截面抵抗矩W=185cm3，截面积A=30.6cm2；(2) 主梁重量m=24.1kg/m。max=Mmax/W+N/A f式中 Mmax - 截面承受最大弯矩值，Mmax=18.417kNm； W - 主梁净截面模量，W=185cm3； - 截面塑性发展系数，=1.05； N - 主梁的轴力，N=57.13kN； A - 主梁截面积，A=30.6cm2； f - 钢材的抗弯强度设计值，f=205N/mm2；经计算得出：max=18.417106/(1.051

27、85000)+57.13103/3060=113.481N/mm2f=215N/mm2主梁的正应力计算值max=113.481N/mm2小于钢材抗弯强度设计值f=205N/mm2，满足要求。3、 主梁整体稳定性：D、18#槽钢斜撑杆计算：1、 斜撑杆受力计算(1) 斜撑杆产生的支座力：R2=62.73；(2) 斜撑杆的轴力为：RD1=R2/sin1=62.73/sin47.68=84.84kN；2、 斜撑杆强度计算3、4、5、 斜撑杆稳定性计算：式中：lo计算长度， i槽钢截面回转半径，cm； ；小于型钢受压构件的允许长细比，满足要求。小于钢材抗压、抗弯强度设计值，满足要求。6、 斜撑杆焊缝强度计算斜撑支杆采用焊接方式与墙体预埋件连接，对接焊缝强度计算公式如下 = N/lwt ft其中 N - 斜撑支杆的轴向力，N=84.84kN； lwt -取斜杆截面积，A=2929.9mm2 ft - 对接焊缝的抗拉或抗压强度，取185N/mm2；经过计算得到焊缝最大应力： = 84.84103/2929.9=28.968N/mm2详细资料请见 更多资料请见25