醫(yī)院工程梁模板設(shè)計驗算方案

醫(yī)院工程梁模板設(shè)計驗算方案一、參數(shù)信息1.模板支撐及構(gòu)造參數(shù)梁截面寬度B(m):0.30；梁截面高度D(m):0.90；混凝土板厚度(mm):120.00；立桿沿梁跨度方向間距La(m):0.60；立桿上端伸出至模板支撐點長度a(m):0.10；立桿步距h(m):1.50；板底承重立桿橫向間距或排距Lb(m):1.20；梁支撐架搭設(shè)高度H(m)：4.38；梁兩側(cè)立桿間距(m):0.60；承重架支撐形式:梁底支撐小楞垂直梁截面方向；梁底增加承重立桿根數(shù):0；采用的鋼管類型為Φ48×3.0；立桿承重連接方式:雙扣件，考慮扣件質(zhì)量及保養(yǎng)情況，取扣件抗滑承載力折減系數(shù):0.80；2.荷載參數(shù)模板自重(kN/m2):0.35；鋼筋自重(kN/m3):1.50；施工均布荷載標準值(kN/m2):2.5；新澆混凝土側(cè)壓力標準值(kN/m2):21.6；傾倒混凝土側(cè)壓力(kN/m2):2.0；振搗混凝土荷載標準值(kN/m2):2.0；3.材料參數(shù)木材品種：柏木；木材彈性模量E(N/mm2)：10000.0；木材抗彎強度設(shè)計值fm(N/mm2)：17.0；木材抗剪強度設(shè)計值fv(N/mm2)：1.7；面板類型：膠合面板；面板彈性模量E(N/mm2)：9500.0；面板抗彎強度設(shè)計值fm(N/mm2)：13.0；4.梁底模板參數(shù)梁底方木截面寬度b(mm)：40.0；梁底方木截面高度h(mm)：90.0；梁底縱向支撐根數(shù)：2；面板厚度(mm)：15.0；5.梁側(cè)模板參數(shù)次楞間距(mm)：350 ，主楞豎向根數(shù)：4；主楞間距為：200mm，200mm，200mm；穿梁螺栓水平間距(mm)：350；穿梁螺栓直徑(mm)：M12；主楞龍骨材料：鋼楞；截面類型為圓鋼管48×3.0；主楞合并根數(shù)：2；次楞龍骨材料：木楞，寬度50mm，高度100mm；次楞合并根數(shù)：2；二、梁模板荷載標準值計算1.梁側(cè)模板荷載強度驗算要考慮新澆混凝土側(cè)壓力和傾倒混凝土時產(chǎn)生的荷載；撓度驗算只考慮新澆混凝土側(cè)壓力。其中γ--混凝土的重力密度，取24.000kN/m3；t--新澆混凝土的初凝時間，可按現(xiàn)場實際值取，輸入0時系統(tǒng)按200/(T+15)計算，得5.714h；T--混凝土的入模溫度，取20.000℃；V--混凝土的澆筑速度，取1.500m/h；H--混凝土側(cè)壓力計算位置處至新澆混凝土頂面總高度，取0.900m；β1--外加劑影響修正系數(shù)，取1.200；β2--混凝土坍落度影響修正系數(shù)，取1.150。根據(jù)以上兩個公式計算的新澆筑混凝土對模板的最大側(cè)壓力F；分別計算得50.994kN/m2、21.600kN/m2，取較小值21.600kN/m2作為本工程計算荷載。三、梁側(cè)模板面板的計算面板為受彎結(jié)構(gòu),需要驗算其抗彎強度和剛度。強度驗算要考慮新澆混凝土側(cè)壓力和傾倒混凝土時產(chǎn)生的荷載；撓度驗算只考慮新澆混凝土側(cè)壓力。面板計算簡圖(單位：mm)1.強度計算跨中彎矩計算公式如下:其中，W--面板的凈截面抵抗矩，W=100×2.1×2.1/6=73.5cm3；--面板的最大彎距(N·mm)；--面板的彎曲應(yīng)力計算值(N/mm2)--面板的抗彎強度設(shè)計值(N/mm2)；按以下公式計算面板跨中彎矩：其中 ，q--作用在模板上的側(cè)壓力，包括:新澆混凝土側(cè)壓力設(shè)計值:q1=1.2×1×21.6×0.9=23.33kN/m；傾倒混凝土側(cè)壓力設(shè)計值:q2=1.4×1×2×0.9=2.52kN/m；=q1+q2=23.328+2.520=25.848kN/m；計算跨度(內(nèi)楞間距):l=350mm；面板的最大彎距M=0.125×25.848×3502=3.96×105N·mm；經(jīng)計算得到，面板的受彎應(yīng)力計算值:σ=3.96×105/7.35×104=5.385N/mm2；面板的抗彎強度設(shè)計值:[f]=13N/mm2；面板的受彎應(yīng)力計算值σ=5.385N/mm2小于面板的抗彎強度設(shè)計值[f]=13N/mm2，滿足要求！2.撓度驗算q--作用在模板上的側(cè)壓力線荷載標準值:q=25.85N/mm；l--計算跨度(內(nèi)楞間距):l=350mm；E--面板材質(zhì)的彈性模量:E=9500N/mm2；I--面板的截面慣性矩:I=100×1.8×1.8×1.8/12=48.6cm4；面板的最大撓度計算值:ν=5×25.85×3504/(384×9500×4.86×105)=1.094mm；面板的最大容許撓度值:[ν]=l/250=350/250=1.4mm；面板的最大撓度計算值ν=1.094mm小于面板的最大容許撓度值[ν]=1.4mm，滿足要求！四、梁側(cè)模板內(nèi)外楞的計算1.內(nèi)楞計算內(nèi)楞(木或鋼)直接承受模板傳遞的荷載，按照均布荷載作用下的三跨連續(xù)梁計算。本工程中，龍骨采用木楞，截面寬度40mm，截面高度90mm，截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為:W=5×102×2/6=166.67cm3；I=5×103×2/12=833.33cm4；內(nèi)楞計算簡圖（1）.內(nèi)楞強度驗算強度驗算計算公式如下:其中，σ--內(nèi)楞彎曲應(yīng)力計算值(N/mm2)；M-- 內(nèi)楞的最大彎距(N·mm)；W-- 內(nèi)楞的凈截面抵抗矩；--內(nèi)楞的強度設(shè)計值(N/mm2)。按以下公式計算內(nèi)楞跨中彎矩：其中，作用在內(nèi)楞的荷載，q=(1.2×21.6×0.9+1.4×2×0.9)×1=25.85kN/m；內(nèi)楞計算跨度(外楞間距):l=200mm；內(nèi)楞的最大彎距:M=0.101×25.85×200.002=1.04×105N·mm；最大支座力:R=1.1×25.848×0.2=9.951kN；經(jīng)計算得到，內(nèi)楞的最大受彎應(yīng)力計算值σ=1.04×105/1.67×105=0.627N/mm2；內(nèi)楞的抗彎強度設(shè)計值:[f]=17N/mm2；內(nèi)楞最大受彎應(yīng)力計算值σ=0.627N/mm2小于內(nèi)楞的抗彎強度設(shè)計值 [f]=17N/mm2，滿足要求?。?）.內(nèi)楞的撓度驗算其中 l--計算跨度(外楞間距)：l=500mm；q--作用在模板上的側(cè)壓力線荷載標準值：q=25.85N/mm；E-- 內(nèi)楞的彈性模量：10000N/mm2；--內(nèi)楞的截面慣性矩：I=8.33×106mm4；內(nèi)楞的最大撓度計算值:ν=0.677×25.85×5004/(100×10000×8.33×106)=0.131mm；內(nèi)楞的最大容許撓度值:[ν]=500/250=2mm；內(nèi)楞的最大撓度計算值ν=0.131mm小于內(nèi)楞的最大容許撓度值[ν]=2mm，滿足要求！2.外楞計算外楞(木或鋼)承受內(nèi)楞傳遞的集中力，取內(nèi)楞的最大支座力9.951kN,按照集中荷載作用下的三跨連續(xù)梁計算。本工程中，外龍骨采用鋼楞，截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為:截面類型為圓鋼管48×3.0；外鋼楞截面抵抗矩 W=10.16cm3；外鋼楞截面慣性矩 I=24.38cm4；（1）.外楞抗彎強度驗算其中σ--外楞受彎應(yīng)力計算值(N/mm2)M-- 外楞的最大彎距(N·mm)；W-- 外楞的凈截面抵抗矩；--外楞的強度設(shè)計值(N/mm2)。根據(jù)三跨連續(xù)梁算法求得最大的彎矩為M=F×a=2.036kN·m；其中，F(xiàn)=1/4×q×h=5.816，h為梁高為0.9m，a為次楞間距為350mm；經(jīng)計算得到，外楞的受彎應(yīng)力計算值:σ=2.04×106/1.02×104=200.347N/mm2；外楞的抗彎強度設(shè)計值:[f]=205N/mm2；外楞的受彎應(yīng)力計算值σ=200.347N/mm2小于外楞的抗彎強度設(shè)計值 [f]=205N/mm2，滿足要求?。?）.外楞的撓度驗算其中E-外楞的彈性模量：206000N/mm2；F--作用在外楞上的集中力標準值：F=5.816kN；l--計算跨度：l=350mm；I-外楞的截面慣性矩：I=243800mm4；外楞的最大撓度計算值:ν=1.615×5815.800×350.003/(100×206000.000×243800.000)=0.080mm；根據(jù)連續(xù)梁計算得到外楞的最大撓度為0.08mm外楞的最大容許撓度值:[ν]=350/400=0.875mm；外楞的最大撓度計算值ν=0.08mm小于外楞的最大容許撓度值[ν]=0.875mm，滿足要求！五、穿梁螺栓的計算驗算公式如下:其中 N-- 穿梁螺栓所受的拉力；A-- 穿梁螺栓有效面積(mm2)；--穿梁螺栓的抗拉強度設(shè)計值，取170N/mm2；查表得：穿梁螺栓的直徑:12mm；穿梁螺栓有效直徑:9.85mm；穿梁螺栓有效面積:A=76mm2；穿梁螺栓所受的最大拉力:N=(1.2×21.6+1.4×2)×0.5×0.255=3.662kN。穿梁螺栓最大容許拉力值:[N]=170×76/1000=12.92kN；穿梁螺栓所受的最大拉力N=3.662kN小于穿梁螺栓最大容許拉力值[N]=12.92kN，滿足要求！六、梁底模板計算面板為受彎結(jié)構(gòu),需要驗算其抗彎強度和撓度。計算的原則是按照模板底支撐的間距和模板面的大小,按支撐在底撐上的簡支梁計算。強度驗算要考慮模板結(jié)構(gòu)自重荷載、新澆混凝土自重荷載、鋼筋自重荷載和振搗混凝土時產(chǎn)生的荷載；撓度驗算只考慮模板結(jié)構(gòu)自重、新澆混凝土自重、鋼筋自重荷載。本算例中，面板的截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為:W= 600×18×18/6=3.24×104mm3；I= 600×18×18×18/12=2.92×105mm4；1.抗彎強度驗算按以下公式進行面板抗彎強度驗算：其中，σ--梁底模板的彎曲應(yīng)力計算值(N/mm2)；M-- 計算的最大彎矩(kN·m)；l--計算跨度(梁底支撐間距):l=300.00mm；--作用在梁底模板的均布荷載設(shè)計值(kN/m)；新澆混凝土及鋼筋荷載設(shè)計值：q1:1.2×（24.00+1.50）×0.60×0.90×0.90=14.87kN/m；模板結(jié)構(gòu)自重荷載：q2:1.2×0.35×0.60×0.90=0.23kN/m；振搗混凝土時產(chǎn)生的荷載設(shè)計值：q3:1.4×2.00×0.60×0.90=1.51kN/m；q=q1+q2+q3=14.87+0.23+1.51=16.61kN/m；跨中彎矩計算公式如下:Mmax=1/8×16.61×0.32=0.187kN·m；=0.187×106/3.24×104=5.768N/mm2；梁底模面板計算應(yīng)力σ=5.768N/mm2小于梁底模面板的抗壓強度設(shè)計值 [f]=13N/mm2，滿足要求！2.撓度驗算根據(jù)《建筑施工計算手冊》剛度驗算采用標準荷載，同時不考慮振動荷載作用。最大撓度計算公式如下:其中，q--作用在模板上的壓力線荷載:q=（(24.0+1.50)×0.900+0.35）×0.60=13.98KN/m；l--計算跨度(梁底支撐間距):l=300.00mm；E--面板的彈性模量:E=9500.0N/mm2；面板的最大允許撓度值:[ν]=300.00/250=1.200mm；面板的最大撓度計算值:ν=5×13.98×3004/(384×9500×2.92×105)=0.532mm；面板的最大撓度計算值:ν=0.532mm小于面板的最大允許撓度值:[ν]=300/250=1.2mm，滿足要求！七、梁底支撐的計算本工程梁底支撐采用方木。強度及抗剪驗算要考慮模板結(jié)構(gòu)自重荷載、新澆混凝土自重荷載、鋼筋自重荷載和振搗混凝土時產(chǎn)生的荷載；撓度驗算只考慮模板結(jié)構(gòu)自重、新澆混凝土自重、鋼筋自重荷載。1.荷載的計算：(1)鋼筋混凝土梁自重(kN/m)：q1=(24+1.5)×0.9×0.3=6.885kN/m；(2)模板的自重線荷載(kN/m)：q2=0.35×0.3×(2×0.9+0.3)/0.3=0.735kN/m；(3)活荷載為施工荷載標準值與振倒混凝土時產(chǎn)生的荷載(kN/m)：經(jīng)計算得到，活荷載標準值 P1=(2.5+2)×0.3=1.35kN/m；2.方木的支撐力驗算靜荷載設(shè)計值q=1.2×6.885+1.2×0.735=9.144kN/m；活荷載設(shè)計值P=1.4×1.35=1.89kN/m；方木計算簡圖方木按照兩跨連續(xù)梁計算。本算例中，方木的截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為:W=5×10×10/6=83.33cm3；I=5×10×10×10/12=416.67cm4；方木強度驗算:最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的設(shè)計值最不利分配的彎矩和，計算公式如下:線荷載設(shè)計值 q=9.144+1.89=11.034kN/m；最大彎距 M=0.125ql2=0.125×11.034×0.6×0.6=0.497kN.m；最大應(yīng)力 σ=M/W=0.497×106/83333.3=5.958N/mm2；抗彎強度設(shè)計值 [f]=13N/mm2；方木的最大應(yīng)力計算值5.958N/mm2小于方木抗彎強度設(shè)計值13N/mm2,滿足要求!方木抗剪驗算：截面抗剪強度必須滿足:其中最大剪力:V=0.625×11.034×0.6=4.138kN；方木受剪應(yīng)力計算值τ=3×4137.75/(2×50×100)=1.241N/mm2；方木抗剪強度設(shè)計值[τ]=1.7N/mm2；方木的受剪應(yīng)力計算值1.241N/mm2小于方木抗剪強度設(shè)計值1.7N/mm2,滿足要求!方木撓度驗算:最大撓度考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的撓度和，計算公式如下:q=6.885+0.735=7.620kN/m；方木最大撓度計算值ν=0.521×7.62×6004/(100×10000×416.667×104)=0.123mm；方木的最大允許撓度[ν]=0.600×1000/250=2.400mm；方木的最大撓度計算值ν=0.123mm小于方木的最大允許撓度[ν]=2.4mm，滿足要求！3.支撐鋼管的強度驗算支撐鋼管按照簡支梁的計算如下荷載計算公式如下：(1)鋼筋混凝土梁自重(kN/m2)：q1=(24.000+1.500)×0.900=22.950kN/m2；(2)模板的自重(kN/m2)：q2=0.350kN/m2；(3)活荷載為施工荷載標準值與振倒混凝土時產(chǎn)生的荷載(kN/m2)：q3=(2.500+2.000)=4.500kN/m2；q=1.2×(22.950+0.350)+1.4×4.500 =34.260kN/m2；梁底支撐根數(shù)為 n，立桿梁跨度方向間距為a，梁寬為b，梁高為h,梁底支撐傳遞給鋼管的集中力為P，梁側(cè)模板傳給鋼管的集中力為N 。當n=2時：當n＞2時：計算簡圖(kN)變形圖(mm)彎矩圖(kN·m)經(jīng)過連續(xù)梁的計算得到：支座反力 RA=RB=3.31kN；最大彎矩 Mmax=0.497kN.m；最大撓度計算值 Vmax=0.816mm；最大應(yīng)力σ=0.497×106/5080=97.742N/mm2；支撐抗彎設(shè)計強度[f]=205N/mm2；支撐鋼管的最大應(yīng)力計算值97.742N/mm2小于支撐鋼管的抗彎設(shè)計強度205N/mm2,滿足要求!八、扣件抗滑移的計算:按照《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范培訓(xùn)講座》劉群主編，P96頁，雙扣件承載力設(shè)計值取16.00kN，按照扣件抗滑承載力系數(shù)0.80，該工程實際的旋轉(zhuǎn)雙扣件承載力取值為12.80kN?？v向或橫向水平桿與立桿連接時，扣件的抗滑承載力按照下式計算(規(guī)范5.2.5):R ≤Rc其中 Rc-- 扣件抗滑承載力設(shè)計值,取12.80kN；R-- 縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設(shè)計值；計算中R取最大支座反力，根據(jù)前面計算結(jié)果得到R=3.31kN；<12.80kN,所以雙扣件抗滑承載力的設(shè)計計算滿足要求!九、立桿的穩(wěn)定性計算:立桿的穩(wěn)定性計算公式1.梁內(nèi)側(cè)立桿穩(wěn)定性驗算:其中 N-- 立桿的軸心壓力設(shè)計值，它包括：橫桿的最大支座反力： N1=3.31kN ；腳手架鋼管的自重： N2=1.2×0.129×4.38=0.679kN；樓板的混凝土模板的自重：N3=1.2×(1.20/2+(0.60-0.30)/2)×0.60×0.35=0.189kN；樓板鋼筋混凝土自重荷載:N4=1.2×(1.20/2+(0.60-0.30)/2)×0.60×0.120×(1.50+24.00)=1.652kN；N=3.31+0.679+0.189+1.652=5.83kN；φ--軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)，由長細比lo/i查表得到；i-- 計算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑(cm)：i=1.58；A-- 立桿凈截面面積(cm2)：A=4.89；W-- 立桿凈截面抵抗矩(cm3)：W=5.08；--鋼管立桿軸心受壓應(yīng)力計算值(N/mm2)；--鋼管立桿抗壓強度設(shè)計值：[f]=205N/mm2；lo-- 計算長度(m)；如果完全參照《扣件式規(guī)范》不考慮高支撐架，按下式計算lo=k1uh(1)k1-- 計算長度附加系數(shù)，取值為：1.155；--計算長度系數(shù)，參照《扣件式規(guī)范》表5.3.3，=1.7；上式的計算結(jié)果：立桿計算長度Lo=k1uh=1.155×1.7×1.5=2.945m；Lo/i=2945.25/15.8=186；由長細比 lo/i 的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.207；鋼管立桿受壓應(yīng)力計算值；σ=5830.15/(0.207×489)=57.597N/mm2；鋼管立桿穩(wěn)定性計算σ=57.597N/mm2小于鋼管立桿抗壓強度的設(shè)計值 [f]=205N/mm2，滿足要求！如果考慮到高支撐架的安全因素，適宜由下式計算lo=k1k2(h+2a)(2)k1-- 計算長度附加系數(shù)按照表1取值1.167；k2-- 計算長度附加系數(shù)，h+2a=1.7按照表2取值1.001 ；上式的計算結(jié)果：立桿計算長度Lo=k1k2(h+2a)=1.167×1.001×(1.5+0.1×2)=1.986m；Lo/i=1985.884/15.8=126 ；由長細比 lo/i 的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.417；鋼管立桿受壓應(yīng)力計算值；σ=5830.15/(0.417×489)=28.591N/mm2；鋼管立桿穩(wěn)定性計算σ=28.591N/mm2小于鋼管立桿抗壓強度的設(shè)計值[f]=205N/mm2，滿足要求！2.梁外側(cè)立桿穩(wěn)定性驗算：其中 N-- 立桿的軸心壓力設(shè)計值，它包括：橫桿的最大支座反力： N1=3.31/Sin75o=3.427kN ；腳手架鋼管的自重： N2=1.2×0.129×(4.38-0.9)/Sin75o=0.558kN；N=3.427+0.558=3.985kN；θ--邊梁外側(cè)立桿與樓地面的夾角：θ=75o；φ--軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)，由長細比lo/i查表得到；i-- 計算立桿的截面回轉(zhuǎn)半徑(cm)：i=1.58；A-- 立桿凈截面面積(cm2)：A=4.89；W-- 立桿凈截面抵抗矩(cm3)：W=5.08；--鋼管立桿軸心受壓應(yīng)力計算值(N/mm2)；--鋼管立桿抗壓強度設(shè)計值：[f]=205N/mm2；lo-- 計算長度(m)；如果完全參照《扣件式規(guī)范》不考慮高支撐架，按下式計算lo=k1uh/Sinθ(1)k1-- 計算長度附加系數(shù)，取值為：1.167；--計算長度系數(shù)，參照《扣件式規(guī)范》表5.3.3，=1.7；上式的計算結(jié)果：立桿計算長度Lo=k1uh/Sinθ=1.167×1.7×1.5/0.966=3.081m；Lo/i=3080.827/15.8=195 ；由長細比 lo/i 的結(jié)果查表得到軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.189；鋼管立桿受壓應(yīng)力計算值；σ=3985.111/(0.189×489)=43.119N/mm2；鋼管立桿穩(wěn)定性計算σ=43.119N/mm2小于鋼管立桿抗壓強度的設(shè)計值[f]=205N/mm2，滿足要求