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1、上副厂房引水钢管预留洞模板支撑计算书1、概述：根据相关设计图纸，上副厂房安装引水钢管前设计有预留洞，预留洞顶拱跨度为11.8m，起弧高程为258m-263.9m，计划261m至264.5m一仓浇筑。预留洞顶拱采用木桁架上铺设廊道顶拱模板施工，支撑型式采用规划采用216双槽钢做主、次梁，四管柱做支撑施工，具体支撑型式详见下图1。为保证预留洞模板支撑系统稳定和安全，现特对模板支撑进行受力计算。图1：预留洞支撑型式详图2、荷载取值：（1）、主要砼荷载取值浇筑砼时，木桁架1#可看作全部只承受混凝土侧压力，木桁架1#混凝土侧压力按照下式计算得：F1 =0.22ct012 =0.222460.21/2=1
2、4.16kN/式中F1新浇砼对模板的最大侧压力；c砼重力密度，取24kN/ m3；t0新浇筑砼的初凝时间，取6h；1外加剂影响修正系数，取1；2砼坍落度修正系数，取1；V砼浇筑速度，取0.2m/h；有效压头：h=F1/c=14.16240.6m。（2）、其他荷载取值 模板自重荷载（0.33kN/m2），人群荷载（2kN/m2）与砼侧压力进行组合，恒荷载分项系数取1.2，活荷载分项系数取1.4。（3）、木桁架1#侧压力线荷载取值如下：Q1 =1.2固定荷载+1.4可动荷载=1.2(14.16+0.33)0.75+1.420.75=15.14kN/m木桁架1#侧压力简图近似如下图2所示：图2：木桁
3、架1#侧压力简图（4）、木桁架2#既承受混凝土垂直压力又承受侧压力，则所受线荷载取值如下： Q2 =1.2固定荷载+1.4可动荷载=1.2(241.2+0.330.75+1.420.75=28.3kN/mQ3 =1.2固定荷载+1.4可动荷载=1.2(14.16+0.33)0.75+1.420.75=15.14kN/m则按平均荷载取值Q=21.7 kN/m木桁架2#侧压力简图近似如下图3所示：图3：木桁架2#侧压力简图（5）木桁架3#可看作只承受混凝土垂直压力，所受线荷载取值如下：Q4=1.2固定荷载+1.4可动荷载=1.2(240.9 +0.33)0.75+1.420.75=21.84kN/
4、m；Q5=1.2固定荷载+1.4可动荷载=1.2(240.6 +0.33)0.75+1.420.75=15.4kN/m；木桁架3#受力简图如下图4所示：图4：木桁架3#垂直压力简图3、受力计算（1）、材料力学性能经查阅施工结构计算方法与设计手册和建筑施工手册可得方木、216槽钢、等力学性能如表1所示：表1： 方木、216、等力学性能表 材料性能单位数值备注方 木（10cm12cm）截面面积（A）cm2120木桁架及支撑截面抵抗矩(W)cm 3240回转半径（i）cm3.47方 木（5cm10cm）截面面积（A）cm250截面抵抗矩(W)cm 383.3回转半径（i）cm2.89216槽钢截面面
5、积（A）250.3预埋槽钢，钢桁架上、下弦杆截面抵抗矩(W)3233.6面积距（S）3108.2Q235钢材屈服强度（fm）N/2215抗剪强度（fv）N/2125方木抗弯强度（fm）N/217抗剪强度（fv）N/21.7（2）、木桁架1#由受力分析可知，木桁架1#受力近似为两等跨连续梁结构，按全跨最大均布荷载q=15.1kN/m计算，计算简图如下图5所示：图5：木桁架1#横杆受力简图抗弯承载力计算查建筑施工手册得：B点弯矩最大Mmax=-0.12515.11.25=-2.95kN.m则该处最大弯曲应力为：max=Mmax/W=2.95106/2.4105=12.3N/mm 2fm=17N/m
6、m2符合规范要求。抗剪强度验算A、C两点剪力VA= VC =0.37515.11.25=7.08kN； B点剪力：VB左=-0.62515.11.25=-11.8kN；VB右=0.62515.11.25=11.8kN；最大剪力发生在支座B处，以B点为计算点，该点剪切应力max=1.5VB左/A方=1.511.81000/12000=1.475N/mm2 fv=1.7N/mm2 ,符合规范要求。杆件稳定性验算由上述计算结果可知，各节点竖杆承受的压力分别为：竖直方向：NB= （VB左+VB右）cos46o=23.6cos46o=16.4kN；NC=7.08cos46o=4.9kN；斜杆方向：B点斜
7、杆杆受力NB斜=（VB左+VB右）cos23o=21.7kN；a、B点斜撑B点斜撑采用510方木，平行于受力方向，该杆件受压，需对稳定性进行验算，荷载NB斜=21.7Kn，斜撑长度为L=1.38m。长细比：l=L/i=138/2.89=47.75，稳定系数=0.39；则max=NB斜/A =21700/0.395000=11.13N/2fm=17N/2，满足规范要求。b、 B点竖向直撑B点竖直撑采用10cm12cm方木， B点受竖直方向上压力NB =16.4KN，杆件长度115cm.长细比：l=L/i=115/3.47=33，稳定系数= =0.5；则max=NB/A =16.4103/0.51
8、2000=2.7N/2fm=17N/2，满足规范要求。c、C点竖向直杆件C点垂直撑采用1012方木，所受垂直压力为NC =4.9kN，杆件长度为1.9m， 则长细比：l=L/i=190/3.47=54.8，稳定系数=0.35；则max=NC/A=4900/0.3512000=1.17N/2fm=17N/2,满足规范要求。（3）、木桁架2#根据图3，由受力分析可知，木桁架2#受力近似为两等跨连续梁结构，按全跨最大均布荷载q=25.05kN/m计算。 抗弯承载力计算查建筑施工手册得：D点弯矩最大Mmax=-0.12521.71=-2.71kN.m则该处最大弯曲应力为：max=Mmax/W=2.71
9、106/2.4105=11.3N/mm 2fm=17N/mm2符合规范要求。抗剪强度验算C、E两点剪力VE= VC =0.37521.71=8.14kN； D点剪力：VD左=-0.62521.71=-13.5kN；VD右=0.62521.71=13.5kN；最大剪力发生在支座D处，以D点为计算点，该点剪切应力max=1.5VD左/A方=1.513.51000/12000=1.68N/mm2 fv=1.7N/mm2 ,符合规范要求。杆件稳定性验算由上述计算结果可知，各节点竖杆承受的压力分别为：竖直方向：ND= （VD左+VD右）cos27o=27cos27o=24.1kN；NC=8.14cos3
10、5o=6.7kN；NE=8.14cos16o=7.8kN；斜杆方向：D点斜杆杆受力ND斜=（VD左+VD右）cos17o=25.9kN；a、D点斜撑D点斜撑采用510方木，平行于受力方向，该杆件受压，需对稳定性进行验算，荷载ND斜=25.9Kn，斜撑长度为L=1.23m。长细比：l=L/i=123/2.89=42.6，稳定系数=0.43；则max=NB斜/A =25900/0.435000=12.05N/2fm=17N/2，满足规范要求。b、 C点竖向直撑C点竖直撑采用10cm12cm方木，C点受竖直方向上压力NC =6.7KN，杆件长度2.5m.长细比：l=L/i=250/3.47=57.6
11、，稳定系数= =0.34；则max=NB/A =6.7103/0.3412000=1.64N/2fm=17N/2，满足规范要求。c、D点竖向直杆件D点垂直撑采用1012方木，所受垂直压力为ND =24.1kN，杆件长度为2.6m， 则长细比：l=L/i=260/3.47=75，稳定系数=0.27；则max=NC/A=24100/0.2712000=7.4N/2fm=17N/2,满足规范要求。c、E点竖向直杆件E点垂直撑采用1012方木，所受垂直压力为NE =7.8kN，杆件长度为3m， 则长细比：l=L/i=300/3.47=86.5，稳定系数=0.23；则max=NC/A=7800/0.23
12、12000=2.8N/2fm=17N/2,满足规范要求。（4）、木桁架3# 木桁架3#上弦杆近似看作三等跨连续梁，按照跨中平均荷载19.2kN/m计算，受力简图如下图6所示：图6：木桁架3#横杆受力简图、抗弯强度验算查建筑施工手册得：支座G、F点弯矩最大，即Mmax=-0.119.212=-1.92kNm弯应力max=Mmax/W=1.92106/240000=8N/2fm=17N/2，满足规范要求 。、抗剪强度验算E、H两点剪力：VE=VH=0.419.21=7.68kN；F、G两点剪力：VF左=-0.619.21=-11.52kN，VF右=0.519.21=9.6kN；VG左=-0.519
13、.21=-9.6kN，VG右=0.619.21=11.52kN；由计算结果得：F、G点剪力最大，故取F点进行验算，max=1.5VF左/A方=1.511.521000/12000=1.44N/mm2fm=1.7N/mm2，符合规范要求。杆件稳定性验算由上述计算结果可知，各节点竖杆承受的压力分别为：竖直方向：NF= NG=（VG左+VG右）=21.12kN；NE= NH=7.68kN；斜杆方向：E、H点斜杆杆受力NH斜=NE斜= NEcos37o=6.13kN；a、E、H点斜撑E、H点斜撑采用510方木，平行于受力方向，该杆件受压，需对稳定性进行验算，荷载N斜=6.13Kn，斜撑长度为L=1.1
14、4m。长细比：l=L/i=114/2.89=39.4，稳定系数=0.45；则max=N斜/A =6130/0.455000=2.7N/2fm=17N/2，满足规范要求。b、 E、H点竖向直撑E、H点竖直撑采用10cm12cm方木，E、H点受竖直方向上压力NE =7.68KN，杆件长度0.7m.长细比：l=L/i=70/3.47=20.2，稳定系数= =0.64；则max=NE/A =7.68103/0.6412000=0.98N/2fm=17N/2，满足规范要求。c、F、G点竖向直杆件F、G点竖直撑采用1012方木，所受垂直压力为NF=21.12kN，杆件长度为0.87m， 则长细比：l=L/
15、i=87/3.47=25.07，稳定系数=0.58；则max=NF/A=21120/0.5812000=3.03N/2fm=17N/2,满足规范要求。、八字撑稳定验算撑杆主要承受木桁架3#传递下来的集中荷载，由上面计算可得，N八字撑 =（NF + N E斜cos66o）cos24o =25.84KN，支撑采用1012方木，由表一可知方木回转半径i=3.47cm，方木截面面积A=12000mm2，支撑杆件长度L=244cm。则长细比：l=L/i=244/3.47=70.3，稳定系数=0.28 则max=N/A=25.841000/0.2812000=7.69N/2fm=17N/2,满足规范要求。
16、（5）、次梁受力计算 次梁为216组合型槽钢，单侧共布置4排次梁，从右到左分别为1#、2#、3#、4#，取最大跨距次梁在最不利情况下进行计算，取4#次梁进行受力计算，承受木桁架2#、3#支撑E传递下来的集中荷载15.48KN及八字撑传递下来的集中荷载23.6KN，则F=15.48+23.6=39.08Kn,则次梁受力简图如下图图7所示：图7：次梁受力简图 抗弯承载力计算图7可看作简支梁，查施工结构计算方法与设计手册可得， Mmax=(39.081.2/2.6)（20.8+0.6）=39.68kN.m,则最大弯曲应力为max=Mmax/W=39.68106/233.6103=169.9N/mm
17、2fm=215N/mm2，符合规范要求。 抗剪强度计算根据次梁受力简图分析，查施工结构计算方法与设计手册可得， Vmax =45.09KN查建筑施工手册得：216组合槽钢面积距S=108.23,腹板厚度t0 =17，截面惯性距I=18694。最大剪应力max= VmaxS / It0 =45.09103108.2103/186910417=15.35N/2fV=125N/2，满足规范要求。 挠度验算查施工结构计算方法与设计手册可得，max=5.47L/400=6.5,满足规范要求。（6）、主梁受力计算 每榀钢桁架受每根次梁传递的集中荷载为F次1= 16.4kN；F次2= 30.9kN；F次3=
18、 24.1kN；F次4=39.08KN，则主梁受力简图如图8：图8：主梁受力简图 抗弯承载力计算图8可看作简支梁，查施工结构计算方法与设计手册可得， Mmax=Fa=30.90.9=27.81kN.m,则最大弯曲应力为max=Mmax/W=27.81106/233.6103=119N/mm 2fm=215N/mm2，符合规范要求。 抗剪强度计算根据次梁受力简图分析，查施工结构计算方法与设计手册可得， Vmax =30.9KN查建筑施工手册得：216组合槽钢面积距S=108.23,腹板厚度t0 =17，截面惯性距I=18694。最大剪应力max= VmaxS / It0 =30.9103108.
19、2103/186910417=10.52N/2fV=125N/2，满足规范要求。 挠度验算查施工结构计算方法与设计手册可得，max=5.83L/400=6.875,满足规范要求。（7）、四管柱受力计算按图8所示，A点支座反力RA =65.4KN，B点支座反力RB=45KN.受最大荷载的组合四管柱长度是8m,最大压力N=RA =65.4KN组合四管柱两端钢板480480mm，中间有斜缀16，管柱为1.5英寸钢管。查施工结构计算方法与设计手册得，四管柱i=0.289h=138.72mm，A=（D2-D12）+bh0.25=3000mm。四管柱均在平面内受轴心受压，可用max=验算其稳定性。、四管柱长细比计算=8000138.72=57.67、四管柱整体稳定性验算通过查施工结构计算方法与设计手册得，当=36.04时，轴向压杆的稳定系数约为=0.337。则杆件受压的强度为max=65.41000/(30000.337)=64.69N/mmfv=125N/mm，符合规范要求。4、结论：经以上计算可以表明，自高程261m至264.5m一仓浇筑，顶板模板支撑结构体系中各木桁架杆件、次梁（216）、主梁（216）、四管柱强度和刚度满足规范要求。故认为上副厂房引水管预留洞模板支撑系统是安全稳定的。12