ZPM100架體計(jì)算

1、北京卓良模板有限公司ZPM100架體計(jì)算書編制：審批：審核： 北京卓良模板有限公司一. 編制計(jì)算書遵守的規(guī)范和規(guī)程：建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 （GB 50009-2001）鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB 50017-2003）混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （GB 50010-2002）混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB 50204-2002）建筑施工計(jì)算手冊(cè) 江正榮 編著 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范 （GB 50205-2001）二. 爬模下架體組成:爬模下架體由預(yù)埋件、附墻裝置、導(dǎo)軌、支架及液壓動(dòng)力裝置組成。 （用于直爬）（用于斜爬，傾斜范圍±18°）三. 計(jì)算參數(shù)：塔肢內(nèi)外墻液壓自爬模各操作平

2、臺(tái)的設(shè)計(jì)施工荷載為:模板,澆筑,鋼筋綁扎工作平臺(tái)（1）最大允許承載 3.0KN/m2 (爬升時(shí)為1.5KN/m2)模板安裝工作平臺(tái)（2）最大允許承載 0.75KN/m2 (爬升時(shí)可不考慮)模板后移及傾斜操作主平臺(tái)（3）最大允許承載 1.5KN/m2爬升裝置工作平臺(tái)（4）最大允許承載 0.75KN/ m2 拆卸爬錐工作平臺(tái)（5）最大允許承載 0.75KN/ m2 (爬升時(shí)可不考慮)除與結(jié)構(gòu)連接的關(guān)鍵部件外，其它鋼結(jié)構(gòu)剪力設(shè)計(jì)值為：FV=125KN; 拉力設(shè)計(jì)值為：F=215KN;3 爬模的每件液壓缸的推力為133KN (即13.3t)。4 自爬模爬升時(shí)，結(jié)構(gòu)砼抗壓強(qiáng)度不低于15MPa。 四. 荷

3、載計(jì)算：施工荷載參數(shù)說(shuō)明施工活載施加到各平臺(tái)的施工荷載；平臺(tái)長(zhǎng)分配到單個(gè)機(jī)位的模板寬度；取決于方案布置，在此以3.5米為例計(jì)算平臺(tái)寬平臺(tái)板的長(zhǎng)度；荷載分項(xiàng)系數(shù)荷載的放大系數(shù)；活載取1.4荷載設(shè)計(jì)值強(qiáng)度計(jì)算中使用，其值等于荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以荷載分項(xiàng)系數(shù)；計(jì)算表格（以下圖表中白色框內(nèi)的數(shù)值是用戶輸入，灰色框內(nèi)是定值） 爬升時(shí)，施工荷載為38.22KN。油缸頂升力判定模板自重模板的自重一般是65Kg/m2,假定分配到單個(gè)機(jī)位的模板最大可以是3.5×6.15m,則模板自重是14KN； ZPM100下架體總重：下架體自重由標(biāo)準(zhǔn)圖計(jì)算而得，是個(gè)定值；1369.8-445.69（導(dǎo)軌）-129.26（

4、附墻掛座）=794.85平臺(tái)板自重平臺(tái)板一般取50mm厚的木板，木材的密度取540/m3,這里取27/m2;平臺(tái)梁?jiǎn)挝恢亓靠筛鶕?jù)施工現(xiàn)場(chǎng)選取平臺(tái)梁，自行計(jì)算它的單位重量，在此平臺(tái)梁選取單槽鋼16。下架體自重合計(jì)為15.19KN； ZPM100上架體總重：（以三層桁架為例） 上架體自重由標(biāo)準(zhǔn)圖計(jì)算而得，上架體是可變的，可根據(jù)實(shí)際情況自行進(jìn)行計(jì)算； 這里以三層桁架為例,且假設(shè)單個(gè)機(jī)位對(duì)應(yīng)1.5個(gè)上架體。上架體總重為16.32KN.主平臺(tái)橫梁主平臺(tái)橫梁根據(jù)架體是整體式還是上下分離式由方案布置決定，ZPM100一般采用上下分離式，在此橫梁采用雙槽鋼25,54.8/m×3.5m×3=

5、575.4,合計(jì)5.75KN。連接鋼管自重根據(jù)方案布置而定，這里設(shè)定架體總體布置23根連接鋼管，鋼管采用3×48連接鋼管的重量為4.83KN。除了要計(jì)算以上項(xiàng)目以外還需要考慮一些施工現(xiàn)場(chǎng)其它不可預(yù)見因素引起的荷載。架體總重爬升時(shí)架體總重為38.22+(14+15.19+16.32+5.75+4.83)×1.2=105.53KN，取摩擦系數(shù)1.2，則105.53×1.2=126.63KN133KN（單個(gè)油缸的頂升力）爬升狀態(tài)下架體承重限定下架體所承受的豎向荷載包括模板自重14KN，上架體自重16.32KN,以及上架體上所施加的施工荷載38.22KN，主平臺(tái)橫梁5.7

6、5KN，合計(jì)74.29KN。綜上，爬升時(shí)下架體所能承受的最大的豎向荷載為65KN.下架體承受水平荷載限定水平荷載在這里指的就是風(fēng)荷載，假定最大工作風(fēng)級(jí)數(shù)是10級(jí)，風(fēng)速 其中 B-風(fēng)級(jí)數(shù)風(fēng)壓 考慮到風(fēng)荷載的不定性，在這里對(duì)其進(jìn)行一定程度的放大，取1.4的放大系數(shù)，則風(fēng)荷載最大設(shè)計(jì)值為0.74KN/m2，受風(fēng)面的高度計(jì)算到最高處挑架的護(hù)欄頂部，則其值為7.75m（6.15+1.6=7.75）。 綜上，假定最大的水平荷載為28KN.上架體受力分析以及傳力計(jì)算上、下架體是通過平臺(tái)梁來(lái)傳遞荷載的，平臺(tái)梁與上、下架體有三個(gè)節(jié)點(diǎn)傳力，以三層桁架仰爬來(lái)舉例進(jìn)行傳力計(jì)算：各平臺(tái)荷載模板自重 這里設(shè)定分配到單個(gè)上

7、架體上的模板寬度為3.5米，高度為6.15米。仰爬時(shí)，模板自重通過橫向背楞以集中荷載形式作用于主背楞上。16.79/5=3.36KN風(fēng)荷載計(jì)算根據(jù)上述可知，最大風(fēng)荷載為0.74KN/m2，作用在模板表面，則沿背楞高度方向風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值如下表 用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器對(duì)上架體進(jìn)行受力分析荷載施加說(shuō)明：各個(gè)操作平臺(tái)承受均布線荷載，大小分別為14.7KN、3.68KN、3.68KN 、7.62KN，方向?yàn)樨Q直向下；主背楞承受風(fēng)荷載，由模板傳來(lái)，以均布荷載的形式作用于主背楞上，大小為3.98KN/m,方向?yàn)樗较蛴?；主背楞承受模板自重，模板自重以集中荷載的形式通過橫向背楞作用于主背楞上，大小為3.36KN，方向

8、為豎直向下；上架體自重以集中荷載的形式，通過與后移橫梁的連接點(diǎn)傳遞，通過分析，上架體自重的重心向后傾斜，可得施加到1節(jié)點(diǎn)處的荷載是自重的0.25，2節(jié)點(diǎn)處為0.75倍的自重，大小分別為4.08KN、12.24KN； 荷載圖 軸力圖（KN） 剪力圖（KN） 彎矩圖（KN·m）各桿件的軸力、彎矩、剪力見下表: 上述選擇的是受力最不利的桿件，如果上述桿件符合要求，那么其它桿件一定滿足要求。受拉桿件滿足要求，只需要驗(yàn)算受壓桿件的穩(wěn)定性即可。受壓桿件穩(wěn)定驗(yàn)算：（軸力圖中藍(lán)色表示的桿件） 穩(wěn)定驗(yàn)算中，受壓桿件的長(zhǎng)細(xì)比小于容許長(zhǎng)細(xì)比，應(yīng)力小于抗壓設(shè)計(jì)值，滿足要求。支座反力：(節(jié)點(diǎn)編號(hào)按從左向右順序

9、)反力圖（KN）節(jié)點(diǎn)9處，支座水平向反力為-16.06KN(向左)；豎向反力為-70.82KN（向下）；節(jié)點(diǎn)8處, 支座水平向反力為27.04KN(向右)；豎向反力為111.16KN（向上）；節(jié)點(diǎn)7處，支座水平向反力為-34.29N(向左)；豎向反力為39.82KN（向上）；各個(gè)節(jié)點(diǎn)的力會(huì)傳遞到下架體的承重三角架橫梁上，如下是作用于承重三角架橫梁上的力：節(jié)點(diǎn)9處，水平作用力力為16.06KN(向右)；豎向力為70.82KN（向上）；節(jié)點(diǎn)8處,水平作用力為-27.04KN(向左)；豎向力為-111.16KN（向下）；節(jié)點(diǎn)7處，水平作用力為34.29KN(向右)；豎向力為-39.82KN（向下）；

10、這樣下架體在最大風(fēng)荷載作用下最大水平力為37.76+28.21-32.89=33.08KN（水平向右）；豎向力為84.28-117.54-39.65=-72.91KN（豎直向下）；彎矩為-11.26-5.31-0.97=-11.54KN·m（順時(shí)針）.五. 用力學(xué)求解器對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析：將最不利荷載施加于斜爬下架體上，用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器對(duì)承重三角架進(jìn)行計(jì)算：（可根據(jù)施工實(shí)際荷載對(duì)模型進(jìn)行修改計(jì)算）荷載施加說(shuō)明：上架體作用與承重三角架橫梁上的力是通過主平臺(tái)梁傳遞的，大小及方向如上述；下架體自重是通過吊平臺(tái)兩立桿施加到連接部位的，將下架體自重平均加到相應(yīng)作用點(diǎn)處，力的大小為8KN 荷載圖

11、 軸力圖（KN） 剪力圖（KN） 彎矩圖（KN.m）各桿件的軸力、彎矩、剪力見下表: 上述選擇的是受力最不利的桿件，如果上述桿件符合要求，那么其它桿件一定滿足要求。受拉桿件遠(yuǎn)滿足要求，只需要驗(yàn)算受壓桿件的穩(wěn)定性即可。受壓桿件穩(wěn)定驗(yàn)算：（軸力圖中藍(lán)色表示的桿件） 穩(wěn)定驗(yàn)算中，受壓桿件的長(zhǎng)細(xì)比小于容許長(zhǎng)細(xì)比，應(yīng)力小于抗壓設(shè)計(jì)值，滿足要求。支座反力：反力圖（KN）節(jié)點(diǎn)6處（承重插銷處）水平反力大小為134.83KN；豎向反力大小為132.79KN節(jié)點(diǎn)7處（附墻撐處）反力大小為119.79KN，方向?yàn)槲髌?8度。節(jié)其它工況，如風(fēng)荷載水平向左，或是只作用風(fēng)荷載（向左，向右），經(jīng)計(jì)算分析，雖然有些桿件由

12、受拉變?yōu)榱耸軌?，但是?nèi)力值相對(duì)較小，符合受力要求；且各桿件的內(nèi)力值大小都較上述小，所以不作為不利組合考慮。架體進(jìn)行俯爬時(shí)，整個(gè)架體重心集中于模板處，在風(fēng)荷載作用下，架體會(huì)向上翹，這個(gè)力可以由附墻撐于導(dǎo)軌連接處來(lái)承受，而導(dǎo)軌有兩個(gè)埋件于建筑物相連，因此不需要做架體的抗傾覆驗(yàn)算。另，承重三角架桿件2、6為主要的受力桿件，需要對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算：桿件2：抗彎驗(yàn)算：，截面塑性發(fā)展系數(shù)抗剪驗(yàn)算：,折算應(yīng)力：滿足要求。桿件6：抗彎驗(yàn)算：，截面塑性發(fā)展系數(shù)抗剪驗(yàn)算：,折算應(yīng)力：滿足要求。 變形圖 承重三角架橫梁桿端位移分別為73.9mm和79mm,跨中位移為83.9mm,那么經(jīng)分析桿件跨中的變形為:滿足要求。

13、受力螺栓受力計(jì)算承重插銷處水平向受力為134.83KN，方向水平向右；豎向力大小為132.79KN，方向?yàn)樨Q直向下。那么相對(duì)于掛座而言，它是傾斜了18度，所以在掛座的受力圖中，如下圖所示： ；圖中F1、F2分別是受力螺栓處和掛座底部與墻接觸處的合力，對(duì)受力螺栓處取矩，則有方向和圖中假設(shè)方向相反，水平向右，則說(shuō)明此掛座有繞著掛座與墻接觸處旋轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。此時(shí)受力螺栓處的F1為：最終對(duì)埋件（雙埋件）的拔力N=253.73KN；剪力V=87.2KN；附墻撐處的支撐反力R=119.79KN。六. 重要構(gòu)件以及埋件的計(jì)算：主背楞斜撐計(jì)算：螺桿承受最大壓力F=56.93KN，螺桿螺紋為T60×6，大

14、徑d=60mm，中徑d2=57mm，小徑d3=53mm，螺距為P=6mm，基本牙型高度H1=0.5P=3mm，旋合圈數(shù)n=H/P=8.3，螺桿和螺母材料均為Q235 螺紋抗剪驗(yàn)算當(dāng)螺桿和螺母材料相同時(shí)，只校核螺桿螺紋強(qiáng)度。由于螺紋為梯形螺紋，則其牙根寬度b=0.65P=3.9mm，基本牙型高度H1=0.5P=3mm，螺紋小徑=53mm則其剪切強(qiáng)度：N/mm2<=46.8N/mm2（由于螺紋牙材質(zhì)為Q235，其許用剪應(yīng)力，取46.8N/mm2），滿足要求。螺桿強(qiáng)度驗(yàn)算N/mm2<=85N/mm2（螺紋牙許用彎曲應(yīng)力，取85N/mm2），滿足要求。螺桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算由于螺桿會(huì)受到壓力，故

15、需進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。螺桿最大工作長(zhǎng)度=500mm，按照一端固定一端鉸支可得長(zhǎng)度系數(shù)=0.7，螺桿危險(xiǎn)截面的慣性半徑=13.25mm，故<（Q235的=61），不作壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。主橫梁埋件支座端頭板承壓驗(yàn)算如下：主橫梁端頭板與埋件支座的有效承壓面積A=20×42=840mm2，承壓力V=87.2KN,則其承壓應(yīng)力 <325N/mm2（Q235鋼承壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值）滿足要求。三角架尾撐抗壓驗(yàn)算如下：尾撐截面積，尾撐處的支撐力R=119.79KN,則 <f=215N/mm2滿足要求。埋件系統(tǒng)計(jì)算單個(gè)埋件的拔力設(shè)計(jì)值為200KN,剪力設(shè)計(jì)值為100KN?；炷量拱悟?yàn)算：根據(jù)建筑

16、施工計(jì)算手冊(cè),按錨板錨固錐體破壞計(jì)算埋件的錨固強(qiáng)度如下：假定埋件距高度方向混凝土邊緣有足夠的距離，錨板螺栓在軸向力F作用下，螺栓及其周圍的混凝土以圓錐臺(tái)形從混凝土中拔出破壞（見右圖）。分析可知,沿破裂面作用有切向應(yīng)力s和法向應(yīng)力s,由力系平衡條件可得： 使；,由試驗(yàn)得：當(dāng)b/h在0.191.9時(shí)，=45°，F(xiàn)=0.0203 fc, 代入式中得： 式中 fc混凝土抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（選擇C30混凝土，fc=14.3N/mm2）; h破壞錐體高度（通常與錨固深度相同）（400mm）;b錨板邊長(zhǎng)（100mm）.所以混凝土的抗拔力為F=263.12 KN >200 KN, 故滿足要求?；炷?/p>

17、土局部承壓驗(yàn)算：根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范局部受壓承載力計(jì)算：式中 FL 局部受壓面上的作用的局部荷載或局部壓力設(shè)計(jì)值；（KN）fc 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；（14.3N/mm2）C混凝土強(qiáng)度影響系數(shù)；（查值為0.94）l混凝土局部受壓時(shí)的強(qiáng)度提高系數(shù)；（2）Al 混凝土局部受壓面積；（mm2）Aln混凝土局部受壓凈面積；Ab局部受壓計(jì)算底面積；（mm2）埋件板處混凝土局部受壓凈面積 滿足要求。爬錐處爬錐（L=150mm）受到受力螺栓傳來(lái)的剪切力V：由幾何條件有 豎向受力平衡 對(duì)剪力作用點(diǎn)處取矩 由相似三角形可得 計(jì)算可得：,，<14.3KN（C30砼抗壓設(shè)計(jì)值），滿足要求。受力螺栓的抗剪

18、力和抗拉力驗(yàn)算：?jiǎn)蝹€(gè)機(jī)位為雙埋件，根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可以假設(shè)單個(gè)受力螺栓的設(shè)計(jì)剪力為：FV=100KN; 設(shè)計(jì)拉力為：F=200KN;受力螺栓為M42，10.9級(jí)，抗壓、抗拉、抗彎強(qiáng)度查表可知：抗拉屈服強(qiáng)度f(wàn)=600N/mm2，抗剪強(qiáng)度為：fV=420 N/mm2.有效面積為：受力螺栓抗剪： ,滿足要求。受力螺栓抗拉： 滿足要求。折算應(yīng)力：滿足要求.高強(qiáng)螺桿驗(yàn)算：對(duì)埋件中外露與砼直接接觸的高強(qiáng)螺桿(D26.5，L=350mm)按照帶肋的普通鋼筋進(jìn)行考慮。高強(qiáng)螺桿（45#）的設(shè)計(jì)強(qiáng)度取其屈服強(qiáng)度355 N/mm2，設(shè)混凝土對(duì)錨固長(zhǎng)度為la的高強(qiáng)螺桿的握裹力為f，f應(yīng)與高強(qiáng)螺桿的錨固長(zhǎng)度成正比，則會(huì)有一個(gè)臨界狀態(tài)，使高強(qiáng)螺桿的設(shè)計(jì)強(qiáng)度充分發(fā)揮。高強(qiáng)螺桿抗拉：根據(jù)混凝土規(guī)范的普通鋼筋錨固計(jì)算公式:la=1.1×d×fy/ft式中l(wèi)a受拉鋼筋的錨固長(zhǎng)度1.1錨固長(zhǎng)度修正系數(shù)鋼筋的外形系數(shù)（這里按照帶肋鋼筋，取0.14）d鋼筋的公稱直徑（這里為D26.5螺桿，取26.5mm）fy鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（這里取355N/mm2）ft砼