梁模板门式脚手架支撑计算书
计算依据《建筑施工模板安全技术
规范
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》(JGJ162-2008)。
计算参数:
脚手架搭设高度为2.8m,门架型号采用MF1217,钢材采用Q235。
门架的宽度 b = 1.20m,门架的高度 h0 = 1.70m,步距1.95m,跨距 l = 1.83m。
门架 h1 = 1.54m,h2 = 0.08m,b1 = 0.75m。
门架立杆采用
48.0×3.5mm钢管,立杆加强杆采用
27.2×1.9mm钢管。
每榀门架之间的距离1.20m,梁底木方距离350mm。
梁底木方截面宽度80mm,高度80mm。
面板厚度18mm,剪切强度1.6N/mm2,抗弯强度15.0N/mm2,弹性模量10000.0N/mm2。
木方剪切强度1.6N/mm2,抗弯强度15.0N/mm2,弹性模量10000.0N/mm2。
梁顶托采用80×80mm木方。
模板自重0.50kN/m2,混凝土钢筋自重25.50kN/m3,施工活荷载2.00kN/m2。
1——立杆;2——立杆加强杆;3——横杆;4——横杆加强杆
图1 计算门架的几何尺寸图
图2 模板支架示意图
按照规范4.3.1条
规定
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确定荷载组合分项系数如下:
由可变荷载效应控制的组合S=1.2×(25.50×0.80+0.50)+1.40×2.00=27.880kN/m2
由永久荷载效应控制的组合S=1.35×24.00×0.80+0.7×1.40×2.00=27.880kN/m2
由于永久荷载效应控制的组合S最大,永久荷载分项系数取1.35,可变荷载分项系数取0.7×1.40=0.98
一、模板面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板的按照三跨连续梁计算。
静荷载
标准
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值 q1 = 25.500×0.800×1.200+0.500×1.200=22.572kN/m
活荷载标准值 q2 = (2.000+0.000)×1.200=2.160kN/m
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 120.00×1.80×1.80/6 = 64.80cm3;
I = 120.00×1.80×1.80×1.80/12 = 58.32cm4;
(1)抗弯强度计算
f = M / W < [f]
其中 f —— 面板的抗弯强度计算值(N/mm2);
M —— 面板的最大弯距(N.mm);
W —— 面板的净截面抵抗矩;
[f] —— 面板的抗弯强度
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
值,取15.00N/mm2;
M = 0.100ql2
其中 q —— 荷载设计值(kN/m);
经计算得到 M = 0.100×(1.35×22.572+0.98×2.160)×0.350×0.350=0.399kN.m
经计算得到面板抗弯强度计算值 f = 0.399×1000×1000/64800=6.161N/mm2
面板的抗弯强度验算 f < [f],满足要求!
(2)抗剪计算 [可以不计算]
T = 3Q/2bh < [T]
其中最大剪力 Q=0.600×(1.35×22.572+1.0×2.160)×0.350=6.844kN
截面抗剪强度计算值 T=3×6844.0/(2×1200.000×18.000)=0.475N/mm2
截面抗剪强度设计值 [T]=1.60N/mm2
抗剪强度验算 T < [T],满足要求!
(3)挠度计算
v = 0.677ql4 / 100EI < [v] = l / 250
面板最大挠度计算值 v = 0.677×22.572×3504/(100×10000×583200)=0.393mm
面板的最大挠度小于350.0/250,满足要求!
二、梁底木方的计算
木方按照简支梁计算。
1.荷载的计算:
(1)钢筋混凝土板自重(kN/m):
q1 = 25.500×0.800×0.350=7.140kN/m
(2)模板的自重线荷载(kN/m):
q2 = 0.500×0.350×(2×0.800+0.450)/0.450=0.797kN/m
(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kN/m):
经计算得到,活荷载标准值 q3 = 2.000×0.350=0.700kN/m
考虑0.9的结构重要系数,经计算得到木方荷载计算值 Q=0.9×1.2×(7.140+0.797)+0.9×0.98×0.700=10.261kN/m
2.木方强度、挠度、抗剪计算
木方计算简图
木方弯矩图(kN.m)
木方剪力图(kN)
变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
变形计算受力图
木方变形图(mm)
经过计算得到从左到右各支座力分别为
N1=2.309kN
N2=2.309kN
经过计算得到最大弯矩 M= 1.125kN.m
经过计算得到最大支座 F= 2.309kN
经过计算得到最大变形 V= 3.465mm
木方的截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 8.00×8.00×8.00/6 = 85.33cm3;
I = 8.00×8.00×8.00×8.00/12 = 341.33cm4;
(1)木方抗弯强度计算
抗弯计算强度 f=1.125×106/85333.3=13.18N/mm2
木方的抗弯计算强度小于15.0N/mm2,满足要求!
(2)木方抗剪计算 [可以不计算]
截面抗剪强度必须满足:
T = 3Q/2bh < [T]
截面抗剪强度计算值 T=3×2.308/(2×80×80)=0.541N/mm2
截面抗剪强度设计值 [T]=1.60N/mm2
木方的抗剪强度计算满足要求!
(3)木方挠度计算
最大变形 v =3.465mm
木方的最大挠度小于1200.0/250,满足要求!
三、梁底托梁的计算
托梁按照集中与均布荷载下多跨连续梁计算。
均布荷载取托梁的自重 q= 0.069kN/m。
托梁计算简图
托梁弯矩图(kN.m)
托梁剪力图(kN)
变形的计算按照规范要求采用静荷载标准值,受力图与计算结果如下:
托梁变形计算受力图
托梁变形图(mm)
经过计算得到最大弯矩 M= 0.919kN.m
经过计算得到最大支座 F= 6.763kN
经过计算得到最大变形 V= 2.579mm
顶托梁的截面力学参数为
本算例中,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 8.00×8.00×8.00/6 = 85.33cm3;
I = 8.00×8.00×8.00×8.00/12 = 341.33cm4;
(1)顶托梁抗弯强度计算
抗弯计算强度 f=0.919×106/85333.3=10.77N/mm2
顶托梁的抗弯计算强度小于15.0N/mm2,满足要求!
(2)顶托梁抗剪计算 [可以不计算]
截面抗剪强度必须满足:
T = 3Q/2bh < [T]
截面抗剪强度计算值 T=3×5586/(2×80×80)=1.309N/mm2
截面抗剪强度设计值 [T]=1.60N/mm2
顶托梁的抗剪强度计算满足要求!
(3)顶托梁挠度计算
最大变形 v =2.579mm
顶托梁的最大挠度小于1200.0/250,满足要求!
四、门架荷载标准值
作用于门架的荷载包括门架静荷载与上面托梁传递荷载。
1 门架静荷载计算
门架静荷载标准值包括以下内容:
(1)脚手架自重产生的轴向力(kN/m)
门架的每跨距内,每步架高内的构配件及其重量分别为:
门架(MF1217) 1榀 0.205kN
交叉支撑 2副 2×0.040=0.080kN
水平架 5步4设 0.165×4/5=0.132kN
连接棒 2个 2×0.006=0.012kN
锁臂 2副 2×0.009=0.017kN
合计 0.446kN
经计算得到,每米高脚手架自重合计 NGk1 = 0.446 / 1.950 = 0.229kN/m
(2)加固杆、剪刀撑和附件等产生的轴向力计算(kN/m)
剪刀撑采用
48.0×3.5mm钢管,按照4步4跨设置,每米高的钢管重计算:
tg
=(4×1.950)/(4×1.830)=1.066
2×0.038×(4×1.830)/cos
/(4×1.950)=0.105kN/m
水平加固杆采用
48.0×3.5mm钢管,按照4步1跨设置,每米高的钢管重为
0.038×(1×1.830)/(4×1.950)=0.009kN/m
每跨内的直角扣件1个,旋转扣件1个,每米高的钢管重为0.037kN/m;
(1×0.014+4×0.014)/1.950=0.037kN/m
每米高的附件重量为0.020kN/m;
每米高的栏杆重量为0.010kN/m;
经计算得到,每米高脚手架加固杆、剪刀撑和附件等产生的轴向力合计 NGk2 = 0.181kN/m
经计算得到,静荷载标准值总计为 NG = 0.410kN/m。
2 托梁传递荷载
托梁传递荷载为一榀门架两端点产生的支点力总和。
从左到右每榀门架两端点产生支点力分别为
第1榀门架两端点力3.731kN,6.763kN
第2榀门架两端点力6.763kN,3.731kN
经计算得到,托梁传递荷载为 NQ = 10.494kN。
五、立杆的稳定性计算
门式钢管脚手架的稳定性按照下列公式计算
其中 N —— 作用于一榀门架的轴向力设计值;
不考虑风荷载时,作用于一榀门架的轴向力设计值计算公式
N = 0.9×1.2NGH + 0.9×NQ
NG —— 每米高脚手架的静荷载标准值,NG = 0.410kN/m;
NQ —— 托梁传递荷载(已经包括荷载组合系数),NQ = 10.494kN;
H —— 脚手架的搭设高度,H = 2.8m。
经计算得到,N = 0.9×1.2×0.410×2.800+10.494=11.733kN。
考虑风荷载时,作用于一榀门架的轴向力设计值取下面两计算公式最大值
N1 = 0.9×1.2NGH + NQ + 0.9×1.4×(2Mw/b)
N2 = 0.9×1.35NGH + 0.7NQ + 0.9×1.4×0.6×(2Mw/b)
风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW计算公式
MW=qwh2/10
风荷载标准值 Wk=0.7×0.500×0.115×1.000=0.058kN/m2
风线荷载标准值 qw=0.058×1.200=0.069kN/m
Ww=0.069×1.950×1.950/10=0.024kN.m
经计算得到,N1 = 0.9×1.2×0.410×2.800+10.494+0.9×1.4×(2×0.024/1.200)=11.783kN
经计算得到,N2 = 0.9×1.35×0.410×2.800+0.7×10.494+0.9×1.4×0.6×(2×0.024/1.200)=8.769kN
考虑风荷载时,作用于一榀门架的轴向力设计值N1,N2最大值11.783kN。
一榀门架的稳定承载力设计值计算还需要截面换算:
其中
—— 门架立杆的稳定系数,由长细比 kh0/i 查表得到,
=0.477;
k —— 调整系数,k=1.00;
i —— 门架立杆的换算截面回转半径,i=1.65cm;
I —— 门架立杆的换算截面惯性矩,I=13.29cm4;
h0 —— 门架的高度,h0=1.70m;
I0 —— 门架立杆的截面惯性矩,I0=12.19cm4;
A1 —— 门架立杆的净截面面积,A1=4.89cm2;
h1 —— 门架加强杆的高度,h1=1.54m;
I1 —— 门架加强杆的截面惯性矩,I1=1.22cm4;
A —— 一榀门架立杆的毛截面积,A=2A1=9.78cm2;
f —— 门架钢材的强度设计值,f=205.00N/mm2。
经过计算得到,kf=1.00×205.00=205.00N/mm2
不考虑风荷载时,11733/(0.477×2×489)=25.133N/mm2
不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算满足要求!
考虑风荷载时,11783/(0.477×2×489)=25.240N/mm2
考虑风荷载时,立杆的稳定性计算满足要求!
六、支撑刚度计算
门架结构在相邻两榀之间应设工具式交叉支撑,使用的交叉支撑线刚度必须满足下式要求
其中 Ib —— 剪刀撑得截面惯性矩,取12.188cm3;
Lb —— 剪刀撑得压曲长度,取100.0cm;
I —— 门架的截面惯性矩,取12.190cm3;
h0 —— 门架立杆高度,取1.7m。
经过计算得到交叉支撑线刚度计算不满足要求!