模板支架體系的簡易結(jié)構(gòu)計算方法介紹

年4月19日模板支架體系的簡易結(jié)構(gòu)計算方法介紹文檔僅供參考HYPERLINK""模板支架體系的簡易結(jié)構(gòu)計算方法(1)摘要:本文介紹模扳支架的簡易計算方法。模板支架體系的構(gòu)成支架桿件的作用可概括為傳遞高程和傳遞荷載,模板支架體系主要構(gòu)件有:模板,包括底模板和側(cè)模板,分別承受新澆鋼筋混凝土和施工荷載所產(chǎn)生的垂直壓力與側(cè)壓力。小楞(次龍骨),包括梁底枋、側(cè)模板內(nèi)楞,直接承受模板傳遞來的荷載,一般采用方木。大楞(主龍骨),包括托梁、側(cè)模板外楞,用方木、型鋼、鋼管、組合桁架等,承受小楞傳遞來的荷載。通道(過道)支承梁,用型鋼、鋼桁架或鋼板樁等承受通道上部的荷載。立桿和支架立柱,有門式鋼管腳手架、鋼管、型鋼、貝雷架或鋼質(zhì)組合柱等多種形式,承受大楞或支承梁傳遞來的荷載。水平桿,包括掃地桿、立桿(立柱)及大楞之間的縱橫向水平連接桿件,用以增加桿件在水平面上的剛度和穩(wěn)定性。剪刀撐與拋撐,立桿(立柱)交叉連接桿件,包括豎向(縱橫向)剪刀撐、水平剪刀撐、拋撐,用以增加支架系統(tǒng)的剛度和整體穩(wěn)定性。基礎(chǔ),原路面、混凝土基礎(chǔ)、穩(wěn)定層、支墊型鋼或墊板等各類基礎(chǔ),直接承受支架立柱、立桿傳遞來的荷載。地基,支承基礎(chǔ)的原狀地面。附件(配件),包括連接件、扣件、底座、托座、調(diào)節(jié)螺栓、連墻件等。荷載計算模板和支架的荷載P可采用下式計算,并按表1進行荷載組合。建筑工程P=1.2NG+1.4NQ式中:NG——恒載,包括模板、支架、新澆混凝土自重和鋼筋自重;NQ——活載,包括施工人員、物料及設(shè)備的自重,振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載,混凝土對模板的側(cè)壓力,傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載等。計算模板、拱架和支架的荷載組合表1項次模板構(gòu)件名稱荷載組合強度計算驗算剛度1梁、板和拱的底模板以及支承板、拱及支架等l+2+3+4+71+2+72緣石、人行道、欄桿、柱、梁板、拱等的側(cè)模板4+553基礎(chǔ)、墩臺等厚大建筑的側(cè)模板5+65⒈模板和支架自重木材采用8kN/m3;組合鋼模及連接件按0.5kN/m3計,組合鋼模連接件及鋼楞按0.75kN/m3計。建筑工程模板自重用0.5kN/m2。⒉新澆筑混凝土或新砌的砌體自重⑴普通混凝土采用24kN/m3,鋼筋混凝土根據(jù)實際濕密度確定,用26kN/m3作校核荷載,帽梁建議用27kN/m3。建筑工程項目用25.5kN/m3。⑵梁側(cè)模板自重荷載及樓板(面板)混凝土荷載按集中力方式向下傳遞。⒊施工人員、施工物料及施工設(shè)備的自重,包括堆放的荷載⑴計算模板及直接支承模板的小楞時,均布荷載為2.5kN/m2,另以集中荷載2.5kN進行驗算。建筑工程項目中,此項活荷載及振搗混凝土的荷載動(2kN/m2)按集中力計算。⑵計算直接支承小楞的構(gòu)件時,均布荷載取1.5kN/m2。⑶計算支架立柱及支承拱架的其它結(jié)構(gòu)構(gòu)件時,均布荷載取1.0kN/m2。注:①對大型澆筑設(shè)備如上料平臺,混凝土輸送泵等,按實際情況計算;②混凝土堆集料高度超過100mm以上者,按實際高度計算;③模板單塊寬度小于150mm時,集中荷載可分布在相鄰的兩塊板上。⒋振搗混凝土?xí)r產(chǎn)生荷載對水平面模板為2kN/m2;對垂直面模板為4kN/m2,作用范圍在新澆混凝土側(cè)壓力有效壓頭高度之內(nèi)。⒌新澆筑混凝土對模板側(cè)面的壓力采用內(nèi)部振搗器時,混凝土的最大側(cè)壓力按下列兩式計算,取較小值。F=0.22γt0β1β2V1/2F=24H式中:F——新澆筑混凝土對模板的最大側(cè)壓力(kN/m2);γ、V——混凝土的重力密度(kN/m3)、混凝土的澆筑速度(m/h);t0——新澆筑混凝土的初凝時間(h),可按實測確定。當缺乏試驗資料時,可采用:t0=200／(T+15);T——混凝土的入模溫度(℃);H——混凝土側(cè)壓力計算位置處至新澆筑混凝土頂面的總高度(m);β1——外加劑影響修正系數(shù),不摻外加劑時取l.0,摻具有緩凝作用的外加劑時取l.2;β2——混凝土坍落度影響修正系數(shù),當坍落度小于30mm時取0.85,50～90mm時取1.0,110～150mm取l.15。例:混凝土澆注高度H=6.5m;澆注速度V=2.5m/h,γ=24kN/m3,坍落度80mm,入模溫度T=25℃,摻緩凝型外加劑,求模板承受的混凝土最大側(cè)壓力。解:β1=l.2,β2=l.0F=0.22×24×[200／(25+15)]×1.2×1×2.51/2=50.09(kN/m2)F=24×6.5=156(kN/m2)F=(50.l,156)min=50.1kN/m2混凝土的有效高度h=F／24=2.09(m)⒍傾倒混凝土?xí)r對垂直面模板產(chǎn)生的水平荷載(作用范圍在混凝土有效壓頭高度以內(nèi))⑴用溜槽、串筒或?qū)Ч茌敵龌炷?取2kN/m2;⑵用容量≤0.2m3的運輸器具傾倒混凝土,取2kN/m2;⑶用容量大于0.2至0.8m3的運輸器具傾倒混凝土,取4kN/m2;⑷用容量大于0.8m3的運輸器具傾倒混凝土,取6kN/m2。⒎其它可能產(chǎn)生的荷載:如風(fēng)荷載、水流沖擊荷載、冬季保溫設(shè)施荷載、雪荷載等,按實際情況考慮。作用在支架的水平風(fēng)荷載標準值ωk＝0.7μzμsω0式中:ωk、ω0、μz——風(fēng)荷載標準值、基本風(fēng)壓、風(fēng)壓高度變化系數(shù),按<建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范>(GBJ9)的規(guī)定采用;μs——支架風(fēng)荷載體型系數(shù),按下表選用。支架風(fēng)荷載體型系數(shù)表2背靠建筑物的狀況全封閉墻敞開、框架和開洞墻支架狀況全封閉、半封閉1.0φ1.3φ敞開μsw注:①μsw可將支架視為桁架,按照<建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范>(GBJ9)的有關(guān)規(guī)定計算,對于鋼管外徑為42mm的敞開式支架,μsw＝0.25;②擋風(fēng)系數(shù)φ＝1.2擋風(fēng)面積／迎風(fēng)面積,按照有關(guān)規(guī)范采用。模板及支架體系的施工設(shè)計⒈工程施工前,應(yīng)根據(jù)設(shè)計圖紙、現(xiàn)場條件及材料供應(yīng)情況,編制模板支架體系施工設(shè)計,作為施工組織設(shè)計內(nèi)容之一。⒉模板支架體系的施工設(shè)計應(yīng)包括下列主要內(nèi)容⑴繪制模板設(shè)計圖、支承系統(tǒng)平面布置圖、縱橫剖面圖、模板和支架總裝圖、細部結(jié)構(gòu)和異形模板大樣圖;⑵根據(jù)施工條件確定施工荷載,對模板和支承系統(tǒng)進行驗算。即按其受力程序分別驗算其強度、剛度和穩(wěn)定性;⑶制定技術(shù)及安全質(zhì)量保證措施,包括:模板結(jié)構(gòu)安裝及拆除的程序和方法,特殊部位、預(yù)埋件和預(yù)留孔洞的處理方法(應(yīng)用虛線標識在模板圖上并說明其固定方法);⑷地基基礎(chǔ)承載力驗算及其處理措施(包括大樣圖),確定立桿墊板最小觸地面積或立柱基礎(chǔ)尺寸。多層房屋建筑工程應(yīng)制定對已澆注混凝土的下層板、梁的成品保護措施;⑸編制模板、支架材料及配件的規(guī)格數(shù)量匯總表和周轉(zhuǎn)使用計劃;⑹編寫模板支架體系設(shè)計和施工說明書;⑺編制混凝土澆筑方案,包括混凝土坍落度、澆搗方法和澆注流程,必要的保溫和隔熱措施等;⑻對高支模工程必須編制支架監(jiān)測方案和安全應(yīng)急救援預(yù)案。⒊為加快模板及支架的周轉(zhuǎn)使用,宜采用下列措施⑴分區(qū)流水作業(yè);豎向結(jié)構(gòu)與橫向結(jié)構(gòu)分開施工;⑵在混凝土中摻加早強劑、粉煤灰等;⑶利用已澆筑的混凝土支承上部模板結(jié)構(gòu),而且采取有效措施使支架體系與結(jié)構(gòu)物已澆筑混凝土的板梁柱連成整體;⑷采用預(yù)拼裝大模板整體裝拆(根據(jù)施工現(xiàn)場起重機械裝備決定)。⒋計算模板、拱架和支架的強度和穩(wěn)定性時,應(yīng)考慮作用在模板、拱架和支架上的風(fēng)力,風(fēng)力可參照<建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范>(JGJ130－,,下同)第5條或<公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范>(JTJ021－89)第2.3.8條的有關(guān)規(guī)定進行計算。搭設(shè)于水中的支架,尚應(yīng)考慮水流壓力、流冰壓力和船只漂流等沖擊力荷載。驗算傾覆的穩(wěn)定系數(shù)不得小于l.3。⒌雙曲拱、組合箱形拱,如系就地澆筑,其拱架和支架的設(shè)計荷載可只考慮承受拱肋重力和施工操作時的附加荷載。⒍鋼木模板、拱架及支架的設(shè)計,可參照<公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范>(JTJ025－86)的有關(guān)規(guī)定。⒎驗算模板、拱架及支架的剛度時,其變形值不得超過下列數(shù)值:⑴結(jié)構(gòu)表面外露的模板,撓度為模板構(gòu)件跨度的1/400;⑵結(jié)構(gòu)表面隱蔽的模板,撓度為模板構(gòu)件跨度的1/250;⑶拱架、支架受載后撓曲的桿件(蓋梁、縱梁),其彈性撓度為相應(yīng)結(jié)構(gòu)自由跨度的1/400;⑷鋼模板的面板變形為1.5mm;⑸鋼模板的鋼楞、柱箍變形為3.0mm。⒏對拉螺栓和扣件應(yīng)根據(jù)計算配置,并應(yīng)采取措施減少鋼模板上的鉆孔。材料性能材料的變形模量與容許應(yīng)力(MPa)表3工程類別公路、市政工民建應(yīng)力種類A3鋼16Mn木材A3鋼木材A3A4A3軸向應(yīng)力[σ曲應(yīng)力[σw]145210121120513剪應(yīng)力[τ]851201.91.71251.4節(jié)點銷子孔壁承壓應(yīng)力210300彎應(yīng)力240340彈性模量E2.1×105900090002.06×10510000剪切模量G0.81×105注:①支架作臨時性結(jié)構(gòu),容許應(yīng)力的提高系數(shù)可取1.3,但節(jié)點銷子的容許彎應(yīng)力在任何荷載作用下,均不得提高;②木材適用于A3(廣東松)、A4(杉木)等,其它木材參見<木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范>(GB50005-);③表中木材應(yīng)力為順紋方向,木材的順紋受壓及承壓容許應(yīng)力[σa]=[σw];④表中木材的剪應(yīng)力為彎曲剪應(yīng)力,順紋剪應(yīng)力低于表中所示之值。計算簡圖各類構(gòu)件均按最不利工況、最不利的荷載組合進行設(shè)計或校核。⒈同類型支承結(jié)構(gòu)的模板、支架,選最大跨度計算;不等跨連續(xù)梁可采用最大跨度簡化為等跨連續(xù)梁計算,且荷載作用點應(yīng)選在最不利位置,例如單一集中荷載作用時,最不利情況為作用點在跨中。⒉按簡支梁驗算時,其計算跨度l采用1.05～l.1l0(l0為凈跨距)與支座中點間的距離兩者中的大值;⒊結(jié)構(gòu)形狀及荷載均對稱的偶數(shù)跨連續(xù)梁,只要取對稱中心線一邊的半個結(jié)構(gòu)進行計算,但中間支座應(yīng)改為固定端(見圖2)。⒋結(jié)構(gòu)形狀對稱而荷載是反對稱的偶數(shù)跨連續(xù)梁,只要取對稱中心線一邊的半個結(jié)構(gòu)進行計算,中間支座仍為鉸支(見圖3)?；居嬎愎舰睆姸扔嬎恽泡S心受拉σ＝N／A≤[σ]⑵在一個主平面內(nèi)受彎曲σw=M／W≤[σw]⑶受壓(或受拉)并在一個主平面內(nèi)受彎曲或與此相當?shù)钠氖軌?受拉)N／A±M／W≤[σ]或[σw]⑷受彎曲的剪應(yīng)力τmax＝QSm／(δIm)≤Cτ[τ]式中:σ、σw、τmax——驗算截面的軸向應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和最大剪應(yīng)力;[σ]、[σw]、[τ]——軸向應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和剪應(yīng)力的容許值;N、M、Q——驗算截面的計算軸向力、彎矩和剪力;A、δ、W——驗算截面的計算面積、腹板厚度、對主軸的計算截面模量;Im、Sm——毛截面慣性矩、中性軸以上的毛截面對中性軸的面積矩;Cτ——剪應(yīng)力分布不均勻時的容許應(yīng)力增大系數(shù),令τ0＝Q／(hδ)容許剪應(yīng)力增大系數(shù)Cτ表4Kc＝τmax／τ0≤1.251.25＜Kc＜1.50≥1.50Cτ1.0按直線比例計算1.25兼受軸向力和彎曲作用時的容許法向應(yīng)力取值:如N／A≥M／W,則采用[σ];,如N／A＜M／W,則采用[σw]。①對矩形截面τmax＝1.5Q／A②對鋼管等環(huán)形截面τmax＝1.5Q／A③對工字鋼可直接查表得出Im／Sm之值④對槽鋼(δ＝d)U口水平放置時Sm＜(A／2)·(h－t)／2＝A(h－t)／4＜Ah／4τmax＝QAh／(4Ixδ)U口朝上或朝下放置時Sm＝2(b－Zo)t(b－Zo)／2τmax＝Qt(b－Zo)2／(δIy)式中:Ix、Iy、Zo——分別為槽鋼對x軸(對稱軸)、y軸的慣性矩及槽鋼形心至腹板外緣的距離,詳見GB707<熱軋普通槽鋼>;h、d、b、t——分別為腹板高度、腹板寬度、肢(翼板)寬度與平均肢厚。⒉剛度計算fmax／l≤[f／l]或fmax≤[f]式中:fmax、l——驗算跨度內(nèi)的最大撓度、計算跨度;[f]、[f／l]——撓度容許值、撓跨比容許值,[f／l]＝l/250～l/400;⒊鋼質(zhì)支架立桿、立柱穩(wěn)定性計算⑴穩(wěn)定性計算軸心受壓N／A≤φ1[σ]在一個主平面內(nèi)受彎曲M／W≤φ2[σ]受壓彎成與此相當?shù)钠氖軌篘／A＋φ1M／(μφ2W)≤φ1[σ]式中:φ1——軸心受壓構(gòu)件的縱向彎曲系數(shù),根據(jù)構(gòu)件的材質(zhì)、截面形狀、構(gòu)件長細比λ和彎曲方向等查表求得;φ2——構(gòu)件只在一個主平面彎曲時的縱向彎曲系數(shù);當驗算的失穩(wěn)平面和彎矩作用平面一致時,或?qū)ο湫谓孛鏄?gòu)件,取φ2＝1;μ——考慮彎矩因構(gòu)件受壓而增大所引用的值:當N／A≤0.15φ1[σ]時,取μ＝1;當N／A＞0.15φ1[σ]時,取μ＝m{1－[(n1N／(EA)](λ／π)2}n1——受壓桿件容許應(yīng)力安全系數(shù),對支架計算取n1＝1.7;m——荷載組合的彎矩系數(shù),對支架計算取l.0;E——構(gòu)件的彈性橫量。φ2和μ的選用詳見<公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范>(JTJ025－86)。⑵計算長度l0的選?、黉摴芰U計算長度l0＝μkh或l0＝h+2a式中:h、a——立桿步距、立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度;μ、k——計算長度系數(shù)、計算長度附加系數(shù),k＝1.155,μ值詳見<建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范>(JGJ130-)。②鋼質(zhì)立柱計算長度l0＝μl③桁架弦桿和單系腹桿的計算長度詳見<鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范>(GB50017)。⑶桿件的容許長細比①鋼管支架立桿的長細比應(yīng)不大于250;②受壓鋼構(gòu)件的長細比,柱、桁架、柱的綴條、吊車梁等構(gòu)件應(yīng)不大于150,用以減少受壓的構(gòu)件應(yīng)不大于200;③受拉鋼構(gòu)件的長細比,桁架的桿件應(yīng)不大于250～350,其它構(gòu)件詳見GB50017;④受壓木構(gòu)件的長細比,主要構(gòu)件應(yīng)不大于100,連接構(gòu)件應(yīng)不大于150。⑷支架立桿的軸向力N及風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩不組合風(fēng)荷載時N＝1.2NG＋1.4NQ＝1.2(NG1＋NG2)+1.4NQ組合風(fēng)荷載時扣件式鋼管支架N＝1.2NG＋0.85×1.4NQ門式支架N＝1.2NG＋0.85×1.4(NQ＋2Mk／b)由風(fēng)荷載設(shè)計值產(chǎn)生的扣件式鋼管支架立桿彎矩Mw＝0.85×1.4Mk＝0.085×0.14ωklah2式中:NG、NQ——恒載、動載產(chǎn)生的軸向力總和;NG1、NG2——支架結(jié)構(gòu)自重(包括鋼筋混凝土自重)、構(gòu)配件自重標準值產(chǎn)生的軸向力;Mk——風(fēng)荷載標準值產(chǎn)生的彎矩,門式支架Mk＝0.1qkH12,扣件式鋼管支架Mk＝0.1ωklah2;ωk、qk——風(fēng)荷載標準值、風(fēng)線荷載標準值,qk＝lωk;b、H1——門架寬度、連墻件的豎向間距;la、l——立桿縱距、門式鋼管支架計算單元長度,MF1219門架l取1.83m。N可采用立桿上部支承梁的最大支座反力加上支架與配件的自重。⑸扣件式鋼管支架按穩(wěn)定計算的搭設(shè)高度Hs不組合風(fēng)荷載Hs＝(φAf－1.2NG2－1.4NQ)／(1.2gk)組合風(fēng)荷載Hs＝[φAf－1.2NG2－0.85×1.4(NQ＋φAMk／W)]／(1.2gk)當計算結(jié)果Hs≥26m時,可調(diào)整為[H]=Hs／(1+0.001Hs)≤50m式中:Hs、[H]——按穩(wěn)定計算的支架搭設(shè)高度、搭設(shè)高度限值;gk——每米立桿承受的結(jié)構(gòu)自重標準值(kN/m);f、W——鋼材的抗壓強度設(shè)計值205N/mm2、立桿截面模量。⑹門式架支架按穩(wěn)定計算的搭設(shè)高度Hd不組合風(fēng)荷載Hd＝(φAf－1.4NQ)／(1.2NG)組合風(fēng)荷載Hd＝[φAf－0.85×