法庭三层顶17米高预应力梁模板排架施工方案.docx

奉贤法院审判办案业务用房工程法庭部分主体结构预应力梁模板及排架施工方案浙江萧山建工集团奉贤法院审判办案业务用房工程项目部二零零六年九月十日法庭部分主体结构模板及排架施工方案一、概况工程名称：奉贤法院审判办案业务用房工程工程地点：奉贤南桥镇解放东路建设单位：奉贤区人民法院设计单位：华东建筑设计研究院有限公司监理单位：上海精达建设工程咨询有限公司施工单位：浙江萧山建工集团有限公司本工程为奉贤人民法院新建工程，位于南桥镇解放东路。工程包括业务办公用房和法庭部分，其中业务办公用房下有一层的地下车库。工程总建筑面积为19577M2,其中地上建筑面积为18049平方米；地下建筑面积为1508平方米。由1幢九层（局部十层）主体框架结构综合楼（以下简称“办公楼”），以及1幢四层（局部五层）框架裙房（以下简称“法庭部分和连廊”）组成；建筑结构类型为框架填充墙，建筑高度39.70M。本工程2006年6月28日开工，计划竣工日期为2007年12月28日。二、模板排架施工方案本工程的主体结构说明：法庭部分的（一）、梁模板排架的构造和施工要求: 除了要遵守扣件架规范的相关要求外，还要考虑以下内容 .模板支架的构造要求： a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双立杆； b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度； c.梁和楼板荷载相差较大时，可以采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。 .立杆步距的设计： a.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时，可以采用等步距设置； b.当中部有加强层或支架很高，轴力沿高度分布变化较大，可采用下小上大的变步距设置，但变化不要过多； c.排架步距以0.9-1.5m为宜，不宜超过1.5m。 . 剪刀撑的设计： a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑； b.中部可根据需要并依构架框格的大小，连续设置剪刀撑。 .顶部支撑点的设计：支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算，当设计荷载N12kN时，可用双扣件；大于12kN时应用三只扣件的顶托方式。 .支撑架搭设的要求： a.严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置； b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于扣件架规范的要求； c.确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩都要控制在45-60N.m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的； d.地基支座的设计要满足承载力的要求。 .施工使用的要求： a.精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支架施工过程中均衡受载，采用由中部向两边扩展的浇筑方式； b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施，钢筋等材料不能在支架上方堆放；c.浇筑过程中，派人检查支架和支承情况，发现下沉、松动和变形情况及时解决。（二）梁模板扣件钢管排架计算书 高支撑架的计算参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）。 支撑高度在4米以上的模板支架被称为扣件式钢管高支撑架，对于高支撑架的计算规范存在重要疏漏，使计算极容易出现不能完全确保安全的计算结果。本计算书还参照施工技术2002.3.扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全。 模板支架搭设高度为17.2米，按17.5米高度计算。基本尺寸为：梁截面 BD=700mm1700mm，梁支撑立杆的横距(跨度方向) l=0.70米，横杆的步距 h=1.50米，扫地杆距地面0.3米。梁底增加2道承重立杆（样式见如下立面简图）。采用的钢管类型为483.0。 图1 梁模板支撑架立面简图 1、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。模板面板的按照多跨连续梁计算。 作用荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。 （1）.荷载的计算： 、钢筋混凝土梁自重(kN/m)： q1 = 25.0001.7000.700=29.750kN/m 、模板的自重线荷载(kN/m)： q2 = 0.3500.700(21.700+0.700)/0.700=1.435kN/m 、活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)： 经计算得到，活荷载标准值 P1 = (2.500+4.000)0.7000.700=3.185kN 均布荷载 q = 1.229.750+1.21.435=37.422kN/m 集中荷载 P = 1.43.185=4.459kN 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 = 70.001.801.80/6 = 37.80cm3； I = 70.001.801.801.80/12 = 34.02cm4； 计算简图 弯矩图(kN.m) 剪力图(kN) 变形图(mm) 经过计算得到从左到右各支座力分别为 N1=2.156kN N2=5.400kN N3=7.771kN N4=7.771kN N5=5.400kN N6=2.156kN 最大弯矩 M = 0.140kN.m 最大变形 V = 0.1mm (2)、抗弯强度计算 经计算得到面板抗弯强度计算值 f = 0.14010001000/37800=3.704N/mm2 面板的抗弯强度设计值 f，取15.00N/mm2； 结论：面板的抗弯强度验算 f f,满足要求! (3)、抗剪计算 可以不计算 截面抗剪强度计算值 T=34849.0/(2700.00018.000)=0.577N/mm2 截面抗剪强度设计值 T=1.40N/mm2 抗剪强度验算 T T，满足要求! (4)、挠度计算 面板最大挠度计算值 v = 0.085mm 结论：面板的最大挠度小于140.0/250,满足要求! 2、梁底支撑木方的计算 （1）、梁底木方计算 按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下: 均布荷载 q = 7.771/0.700=11.101kN/m 最大弯矩 M = 0.1ql2=0.111.100.700.70=0.544kN.m 最大剪力 Q=0.60.70011.101=4.662kN 最大支座力 N=1.10.70011.101=8.548kN 木方的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 4.509.509.50/6 = 67.69cm3； I = 4.509.509.509.50/12 = 321.52cm4； 、木方抗弯强度计算 抗弯计算强度 f=0.544106/67687.5=8.04N/mm2 结论：木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求! 、木方挠度计算 最大变形 v =0.6779.251700.04/(1009500.003215156.3)=0.492mm 结论：木方的最大挠度小于700.0/250,满足要求! 3、梁底支撑钢管计算 (1) 梁底支撑横向钢管计算 横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。 集中荷载P取木方支撑传递力。 支撑钢管计算简图 支撑钢管弯矩图(kN.m) 支撑钢管变形图(mm) 支撑钢管剪力图(kN) 经过连续梁的计算得到 最大弯矩 Mmax=0.478kN.m 最大变形 vmax=0.301mm 最大支座力 Qmax=14.334kN 抗弯计算强度 f=0.478106/4491.0=106.33N/mm2 结论：支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! 结论：支撑钢管的最大挠度小于533.3/150与10mm,满足要求! (2) 、梁底支撑纵向钢管计算 梁底支撑纵向钢管只起构造作用，无需要计算。 4、扣件抗滑移的计算 纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5): R Rc 其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN； R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值； 计算中R取最大支座反力，R=14.33kN 结论：单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件顶托（即：小横杆处共有3只扣件）! 当直角扣件的拧紧力矩达40-65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN； 双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。 5、立杆的稳定性计算 立杆的稳定性计算公式 其中 N 立杆的轴心压力设计值，它包括： 横杆的最大支座反力 N1=14.33kN (已经包括组合系数1.4) 脚手架钢管的自重 N2 = 1.20.12917.500=2.711kN N = 14.334+2.711=17.045kN 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到； i 计算立杆的截面回转半径 (cm)；i = 1.60 A 立杆净截面面积 (cm2)； A = 4.24 W 立杆净截面抵抗矩(cm3)；W = 4.49 钢管立杆抗压强度计算值 (N/mm2)； f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2； l0 计算长度 (m)； 如果完全参照扣件式规范不考虑高支撑架，由公式(1)或(2)计算 l0 = k1uh (1) l0 = (h+2a) (2) k1 计算长度附加系数，按照表1取值为1.185； u 计算长度系数，参照扣件式规范表5.3.3；u = 1.70 a 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.00m； 结论：公式(1)的计算结果： = 200.05N/mm2，立杆的稳定性计算 f,满足要求! 结论：公式(2)的计算结果： = 63.66N/mm2，立杆的稳定性计算 f,满足要求! 如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式(3)计算 l0 = k1k2(h+2a) (3) k2 计算长度附加系数，按照表2取值为1.055； 结论：公式(3)的计算结果： = 85.39N/mm2，立杆的稳定性计算 f,满足要求! 模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。 表1 模板支架计算长度附加系数 k1 步距 h(m) h0.9 0.9h1.2 1.2h1.5 1.5h2.1 k1 1.163 1.167 1.185 1.243 表2 模板支架计算长度附加系数 k2 H(m) 4 6 8 10 12 14 16 18 20 25 30 35 40 h+2a或u1h(m) 1.35 1.0 1.014 1.026 1.039 1.042 1.054 1.061 1.081 1.092 1.113 1.137 1.155 1.173 1.44 1.0 1.012 1.022 1.031 1.039 1.047 1.056 1.064 1.072 1.092 1.111 1.129 1.149 1.53 1.0 1.007 1.015 1.024 1.031 1.039 1.047 1.055 1.062 1.079 1.097 1.114 1.132 1.62 1.0 1.007 1.014 1.021 1.029 1.036 1.043 1.051 1.056 1.074 1.090 1.106 1.123 1.80 1.0 1.007 1.014 1.020 1.026 1.033 1.040 1.046 1.052 1.067 1.081 1.096 1.111 1.92 1.0 1.007 1.012 1.018 1.024 1.030 1.035 1.042 1.048 1.062 1.076 1.090 1.104 2.04 1.0 1.007 1.012 1.018 1.022 1.029 1.035 1.039 1.044 1.060 1.073 1.087 1.101 2.25 1.0 1.007 1.010 1.016 1.020 1.027 1.032 1.037 1.042 1.057 1.070 1.081 1.094 2.70 1.0 1.007 1.010 1.016 1.020 1.027 1.032 1.037 1.042 1.053 1.066 1.078 1.091 （三）、梁模板验算1、梁模板基本参数 梁截面宽度 B=700mm，梁截面高度 H=1700mm， H方向对拉螺栓3道，对拉螺栓直径14mm， 对拉螺栓在垂直于梁截面方向距离(即计算跨度)500mm。 梁模板使用的木方截面4595mm， 梁模板截面侧面木方距离250mm。 梁底模面板厚度h=17mm，弹性模量E=6000N/mm2，抗弯强度f=15N/mm2。 梁侧模面板厚度h=17mm，弹性模量E=6000N/mm2，抗弯强度f=15N/mm2。 2、梁模板荷载标准值计算 模板自重 = 0.340kN/m2；钢筋自重 = 1.500kN/m3； 混凝土自重 = 24.000kN/m3；施工荷载标准值 = 2.500kN/m2。 强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。 新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值: 其中 c 混凝土的重力密度，取24.000kN/m3； t 新浇混凝土的初凝时间，为0时(表示无资料)取200/(T+15)，取5.714h； T 混凝土的入模温度，取20.000； V 混凝土的浇筑速度，取2.500m/h； H 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取1.700m； 1 外加剂影响修正系数，取1.200； 2 混凝土坍落度影响修正系数，取1.150。 根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值 F1=40.800kN/m2 实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 F1=40.800kN/m2 倒混凝土时产生的荷载标准值 F2= 4.000kN/m2。 3、梁底模板木楞计算 梁底木方的计算在脚手架梁底支撑计算中已经包含！ 4、梁模板侧模计算 梁侧模板按照三跨连续梁计算，计算简图如下 图 梁侧模板计算简图 （1）.抗弯强度计算 抗弯强度计算公式要求： f = M/W f 其中 f 梁侧模板的抗弯强度计算值(N/mm2)； M 计算的最大弯矩 (kN.m)； q 作用在梁侧模板的均布荷载(N/mm)； q=(1.240.80+1.44.00)1.70=92.752N/mm 最大弯矩计算公式如下: M=-0.1092.7520.2502=-0.580kN.m f=0.580106/81883.3=7.080N/mm2 结论：梁侧模面板抗弯计算强度小于15.00N/mm2,满足要求! （2）.抗剪计算 最大剪力的计算公式如下: Q = 0.6ql 截面抗剪强度必须满足: T = 3Q/2bh T 其中最大剪力 Q=0.60.25092.752=13.913kN 截面抗剪强度计算值 T=313913/(2170017)=0.722N/mm2 截面抗剪强度设计值 T=1.40N/mm2 结论：面板的抗剪强度计算满足要求! （3）.挠度计算 最大挠度计算公式如下: 其中 q = 40.801.70=69.36N/mm 三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度 v = 0.67769.360250.04/(1006000.00696008.4)=0.439mm 梁侧模板的挠度计算值: v = 0.439mm小于 v = 250/250,满足要求! 5、穿梁螺栓计算 计算公式: N N = fA 其中 N 穿梁螺栓所受的拉力； A 穿梁螺栓有效面积 (mm2)； f 穿梁螺栓的抗拉强度设计值，取170N/mm2； 穿梁螺栓承受最大拉力 N = (1.240.80+1.44.00)1.700.50/3=15.46kN 穿梁螺栓直径为14mm； 穿梁螺栓有效直径为11.6mm； 穿梁螺栓有效面积为 A=105.000mm2； 穿梁螺栓最大容许拉力值为 N=17.850kN； 穿梁螺栓承受拉力最大值为 N=15.459kN； 穿梁螺栓的布置距离为侧龙骨的计算间距500mm。 每个截面布置3 道穿梁螺栓。结论：穿梁螺栓强度满足要求!（四）、楼板模板及排架验算 模板支架的计算参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）。 模板支架搭设高度为17.2米按18.0米计算，搭设尺寸为：立杆的纵距 b=0.80米，立杆的横距 l=0.80米，立杆的步距 h=1.50米。采用的钢管类型为483.0。图1 楼板支撑架立面简图图2 楼板支撑架荷载计算单元 1、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。 静荷载标准值 q1 = 25.0000.2000.800+0.3500.800=4.280kN/m 活荷载标准值 q2 = (4.000+2.000)0.800=4.800kN/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 = 80.001.801.80/6 = 43.20cm3； I = 80.001.801.801.80/12 = 38.88cm4； (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(1.24.280+1.44.800)0.3000.300=0.107kN.m 经计算得到面板抗弯强度计算值 f = 0.10710001000/43200=2.470N/mm2 结论：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(1.24.280+1.44.800)0.300=2.134kN 截面抗剪强度计算值 T=32134.0/(2800.00018.000)=0.222N/mm2 截面抗剪强度设计值 T=1.40N/mm2 结论：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 = 0.6774.2803004/(1006000388800)=0.101mm 结论：面板的最大挠度小于300.0/250,满足要求! 2、模板支撑木方的计算 木方按照均布荷载下连续梁计算。 （1）.荷载的计算 、钢筋混凝土板自重(kN/m)： q11 = 25.0000.2000.300=1.500kN/m 、模板的自重线荷载(kN/m)： q12 = 0.3500.300=0.105kN/m 、活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m)： 经计算得到，活荷载标准值 q2 = (2.000+4.000)0.300=1.800kN/m 静荷载 q1 = 1.21.500+1.20.105=1.926kN/m 活荷载 q2 = 1.41.800=2.520kN/m （2）.木方的计算 按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下: 均布荷载 q = 3.557/0.800=4.446kN/m 最大弯矩 M = 0.1ql2=0.14.450.800.80=0.285kN.m 最大剪力 Q=0.60.8004.446=2.134kN 最大支座力 N=1.10.8004.446=3.912kN 木方的截面力学参数截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 4.509.509.50/6 = 67.69cm3； I = 4.509.509.509.50/12 = 321.52cm4； 、木方抗弯强度计算 抗弯计算强度 f=0.285106/67687.5=4.20N/mm2 结论：木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求! 、木方抗剪计算 可以不计算 最大剪力的计算公式如下: Q = 0.6ql 截面抗剪强度必须满足: T = 3Q/2bh T 截面抗剪强度计算值 T=32134/(24595)=0.749N/mm2 截面抗剪强度设计值 T=1.60N/mm2 结论：木方的抗剪强度计算满足要求! 、木方挠度计算 最大变形 v =0.6771.605800.04/(1009500.003215156.3)=0.146mm 结论：木方的最大挠度小于800.0/250,满足要求! 3、板底支撑钢管计算 横向支撑钢管计算 横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。 集中荷载P取木方支撑传递力。 支撑钢管计算简图 支撑钢管弯矩图(kN.m) 支撑钢管变形图(mm) 支撑钢管剪力图(kN) 经过连续梁的计算得到 最大弯矩 Mmax=0.847kN.m 最大变形 vmax=1.511mm 最大支座力 Qmax=11.329kN 抗弯计算强度 f=0.847106/4491.0=188.67N/mm2 结论：支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求! 结论：支撑钢管的最大挠度小于800.0/150与10mm,满足要求! 4、扣件抗滑移的计算 纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5): R Rc 其中 Rc 扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN； R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值； 计算中R取最大支座反力，R=11.33kN 结论：单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件! 当直角扣件的拧紧力矩达40-65N.m时,试验表明:单扣件在12kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN； 双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。 5、模板支架荷载标准值(立杆轴力) 作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。 （1）.静荷载标准值包括以下内容： 、脚手架的自重(kN)： NG1 = 0.12918.000=2.324kN 、模板的自重(kN)： NG2 = 0.3500.8000.800=0.224kN 、钢筋混凝土楼板自重(kN)： NG3 = 25.0000.2000.8000.800=3.200kN 经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 5.748kN。 （2）.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。 经计算得到，活荷载标准值 NQ = (2.000+4.000)0.8000.800=3.840kN （3）.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N = 1.2NG + 1.4NQ 6、立杆的稳定性计算 不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 其中 N 立杆的轴心压力设计值 (kN)；N = 12.27 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到； i 计算立杆的截面回转半径 (cm)；i = 1.60 A 立杆净截面面积 (cm2)； A = 4.24 W 立杆净截面抵抗矩(cm3)；W = 4.49 钢管立杆抗压强度计算值 (N/mm2)； f 钢管立杆抗压强度设计值，f = 205.00N/mm2； l0 计算长度 (m)； 如果完全参照扣件式规范，由公式(1)或(2)计算 l0 = k1uh (1) l0 = (h+2a) (2) k1 计算长度附加系数，取值为1.155； u 计算长度系数，参照扣件式规范表5.3.3；u = 1.70 a 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.00m； 结论：公式(1)的计算结果： = 136.86N/mm2，立杆的稳定性计算 f,满足要求! 结论：公式(2)的计算结果： = 45.84N/mm2，立杆的稳定性计算 f,满足要求! 7、楼板强度的计算 （1）.计算楼板强度说明 验算楼板强度时按照最不利考虑,楼板的跨度取3.50m，楼板承受的荷载按照线均布考虑。 宽度范围内配筋2级钢筋，配筋面积As=589.1mm2，fy=300.0N/mm2。 板的截面尺寸为 bh=3150mm110mm，截面有效高度 h0=90mm。 按照楼板每20天浇筑一层，所以需要验算20天、40天、60天.的 承载能力是否满足荷载要求，其计算简图如下： （2）.计算楼板混凝土20天的强度是否满足承载力要求 楼板计算长边3.50m，短边3.500.90=3.15m， 楼板计算范围内摆放54排脚手架，将其荷载转换为计算宽度内均布荷载。 第2层楼板所需承受的荷载为 q=11.2(0.35+25.000.20)+ 11.2(2.3254/3.50/3.15)+ 1.4(4.00+2.00)=19.88kN/m2 计算单元板带所承受均布荷载q=3.1519.88=62.62kN/m 板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算 Mmax=0.0588ql2=0.058862.623.152=36.53kN.m 验算楼板混凝土强度的平均气温为20.00，查温度、龄期对混凝土强度影响曲线 得到20天后混凝土强度达到89.90%，C40.0混凝土强度近似等效为C36.0。 混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=17.16N/mm2 则可以得到矩形截面相对受压区高度： = Asfy/bh0fcm = 589.05300.00/(3150.0090.0017.16)=0.04 查表得到钢筋混凝土受弯构件正截面抗弯能力计算系数为 s=0.039 此层楼板所能承受的最大弯矩为： M1=sbh02fcm = 0.0393150.00090.000217.210-6=17.1kN.m