柱子加固模板方案.doc

柱模板的计算依据建筑施工手册第四版、建筑施工计算手册江正荣著、建筑结构荷载规范(GB 50009-2012)、混凝土结构设计规范GB50010-2015、钢结构设计规范(GB 50017-2016)等规范编制。柱模板的背部支撑由两层（木楞或钢楞）组成，第一层为直接支撑模板的竖楞，用以支撑混凝土对模板的侧压力；第二层为支撑竖楞的柱箍，用以支撑竖楞所受的压力；柱箍之间用对拉螺栓相互拉接，形成一个完整的柱模板支撑体系。 柱模板设计示意图柱截面宽度B(mm):3000.00；柱截面高度H(mm):2500.00；柱模板的总计算高度:H = 5.00m；根据规范，当采用溜槽、串筒或导管时，倾倒混凝土产生的荷载标准值为2.00kN/m2； 计算简图一、参数信息1.基本参数柱截面宽度B方向对拉螺栓数目:8；柱截面宽度B方向竖楞数目:21；柱截面高度H方向对拉螺栓数目:7；柱截面高度H方向竖楞数目:17；对拉螺栓直径(mm):M14；2.柱箍信息柱箍材料:钢楞；截面类型:圆钢管483.0；钢楞截面惯性矩I(cm4):10.78；钢楞截面抵抗矩W(cm3):4.49；柱箍的间距(mm):450；柱箍合并根数:2；3.竖楞信息竖楞材料:木楞；竖楞合并根数:2；宽度(mm):40.00；高度(mm):70.00；4.面板参数面板类型:胶合面板；面板厚度(mm):13.00；面板弹性模量(N/mm2):9500.00；面板抗弯强度设计值fc(N/mm2):13.00；面板抗剪强度设计值(N/mm2):1.50；5.木方和钢楞方木抗弯强度设计值fc(N/mm2):13.00；方木弹性模量E(N/mm2):9500.00；方木抗剪强度设计值ft(N/mm2):1.50；钢楞弹性模量E(N/mm2):210000.00；钢楞抗弯强度设计值fc(N/mm2):205.00；二、柱模板荷载标准值计算 其中 - 混凝土的重力密度，取25.000kN/m3； t - 新浇混凝土的初凝时间，可按现场实际值取，输入0时系统按200/(T+15)计算，得10.000h； T - 混凝土的入模温度，取5.000； V - 混凝土的浇筑速度，取2.500m/h； H - 模板计算高度，取5.000m； 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。根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F；分别计算得 120.008 kN/m2、125.000 kN/m2，取较小值120.008 kN/m2作为本工程计算荷载。计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 F1=120.008kN/m2；倾倒混凝土时产生的荷载标准值 F2= 2 kN/m2。三、柱模板面板的计算模板结构构件中的面板属于受弯构件，按简支梁或连续梁计算。本工程中取柱截面宽度B方向和H方向中竖楞间距最大的面板作为验算对象，进行强度、刚度计算。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；挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。由前述参数信息可知，柱截面高度H方向竖楞间距最大，为l= 154 mm，且竖楞数为 21，面板为大于 3 跨，因此柱截面高度H方向面板按均布荷载作用下下的三跨连续梁进行计算。 面板计算简图1.面板抗弯强度验算对柱截面宽度B方向面板按均布荷载作用下的三跨连续梁用下式计算最大跨中弯距： 其中， M-面板计算最大弯距(Nmm)； l-计算跨度(竖楞间距): l =154.0mm； q-作用在模板上的侧压力线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2120.010.450.90=58.324kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.42.000.450.90=1.134kN/m；式中，0.90为按施工手册取用的临时结构折减系数。 q = q1 + q2 =58.324+1.134=59.458 kN/m；面板的最大弯距：M =0.159.458154154= 1.41105N.mm；面板最大应力按下式计算： 其中， -面板承受的应力(N/mm2)； M -面板计算最大弯距(Nmm)； W -面板的截面抵抗矩 : b:面板截面宽度，h:面板截面厚度； W= 45013.013.0/6=1.27104 mm3； f -面板的抗弯强度设计值(N/mm2)； f=13.000N/mm2；面板的最大应力计算值： = M/W = 1.41105 / 1.27104 = 11.125N/mm2；面板的最大应力计算值 =11.125N/mm2 小于 面板的抗弯强度设计值 =13N/mm2，满足要求！2.面板抗剪验算最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算，公式如下: 其中， -面板计算最大剪力(N)； l-计算跨度(竖楞间距): l =154.0mm； q-作用在模板上的侧压力线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2120.010.450.90=58.324kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.42.000.450.90=1.134kN/m； 式中，0.90为按施工手册取用的临时结构折减系数。 q = q1 + q2 =58.324+1.134=59.458 kN/m；面板的最大剪力： = 0.659.458154.0 = 5493.909N；截面抗剪强度必须满足下式: 其中， -面板承受的剪应力(N/mm2)； -面板计算最大剪力(N)： = 5493.909N； b-构件的截面宽度(mm)：b = 450mm ； hn-面板厚度(mm)：hn = 13.0mm ； fv-面板抗剪强度设计值(N/mm2)：fv = 13.000 N/mm2；面板截面受剪应力计算值: =35493.909/(245013.0)=1.409N/mm2；面板截面抗剪强度设计值: fv=1.500N/mm2；面板截面的受剪应力 =1.409N/mm2 小于 面板截面抗剪强度设计值 fv=1.5N/mm2，满足要求！3.面板挠度验算最大挠度按均布荷载作用下的三跨连续梁计算，挠度计算公式如下: 其中，q-作用在模板上的侧压力线荷载(kN/m)： q = 120.010.4554.00 kN/m； -面板最大挠度(mm)； l-计算跨度(竖楞间距): l =154.0mm ； E-面板弹性模量（N/mm2）：E = 9500.00 N/mm2 ； I-面板截面的惯性矩(mm4)； I= 45013.013.013.0/12 = 8.24104 mm4；面板最大容许挠度: = 154 / 250 = 0.616 mm；面板的最大挠度计算值: = 0.67754.00154.04/(1009500.08.24104) = 0.263 mm；面板的最大挠度计算值 =0.263mm 小于 面板最大容许挠度设计值 = 0.616mm,满足要求！四、竖楞方木的计算模板结构构件中的竖楞（小楞）属于受弯构件，按连续梁计算。本工程柱高度为5.0m,柱箍间距为450mm，竖楞为大于 3 跨，因此按均布荷载作用下的三跨连续梁计算。本工程中，竖楞采用木楞，宽度40mm，高度70mm，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W = 407070/6 = 32.67cm3；I = 40707070/12 = 114.33cm4； 竖楞方木计算简图1.抗弯强度验算支座最大弯矩计算公式： 其中， M-竖楞计算最大弯距(Nmm)； l-计算跨度(柱箍间距): l =450.0mm； q-作用在竖楞上的线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2120.010.150.90=19.182kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.42.000.150.90=0.373kN/m； q = (19.182+0.373)/2=9.778 kN/m；竖楞的最大弯距：M =0.19.778450.0450.0= 1.98105N.mm； 其中， -竖楞承受的应力(N/mm2)； M -竖楞计算最大弯距(Nmm)； W -竖楞的截面抵抗矩(mm3)，W=3.27104； f -竖楞的抗弯强度设计值(N/mm2)； f=13.000N/mm2；竖楞的最大应力计算值: = M/W = 1.98105/3.27104 = 6.061N/mm2；竖楞的最大应力计算值 =6.061N/mm2 小于 竖楞的抗弯强度设计值 =13N/mm2，满足要求！2.抗剪验算最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算，公式如下: 其中， -竖楞计算最大剪力(N)； l-计算跨度(柱箍间距): l =450.0mm； q-作用在模板上的侧压力线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2120.010.150.90=19.182kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.42.000.150.90=0.373kN/m； q = (19.182+0.373)/2=9.778 kN/m；竖楞的最大剪力： = 0.69.778450.0 = 2639.930N；截面抗剪强度必须满足下式: 其中， -竖楞截面最大受剪应力(N/mm2)； -竖楞计算最大剪力(N)： = 2639.930N； b-竖楞的截面宽度(mm)：b = 40.0mm ； hn-竖楞的截面高度(mm)：hn = 70.0mm ； fv-竖楞的抗剪强度设计值(N/mm2)：fv = 1.500 N/mm2；竖楞截面最大受剪应力计算值: =32639.930/(240.070.0)=1.414N/mm2；竖楞截面抗剪强度设计值: fv=1.500N/mm2；竖楞截面最大受剪应力计算值 =1.414N/mm2 小于 竖楞截面抗剪强度设计值 fv=1.5N/mm2，满足要求！3.挠度验算最大挠度按三跨连续梁计算，公式如下: 其中，q-作用在竖楞上的线荷载(kN/m)： q =120.010.15 = 17.76 kN/m； -竖楞最大挠度(mm)； l-计算跨度(柱箍间距): l =450.0mm ； E-竖楞弹性模量（N/mm2）：E = 9500.00 N/mm2 ； I-竖楞截面的惯性矩(mm4)，I=1.14106；竖楞最大容许挠度: = 450/250 = 1.8mm；竖楞的最大挠度计算值: = 0.67717.76450.04/(1009500.01.14106) = 0.454 mm；竖楞的最大挠度计算值 =0.454mm 小于 竖楞最大容许挠度 =1.8mm ，满足要求！五、B方向柱箍的计算本算例中，柱箍采用钢楞，截面类型为圆钢管483.0；截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:钢柱箍截面抵抗矩 W = 4.49 cm3；钢柱箍截面惯性矩 I = 10.78 cm4；柱箍为大于 3 跨，按集中荷载三跨连续梁计算（附计算简图）：B方向柱箍计算简图其中 P - -竖楞方木传递到柱箍的集中荷载(kN)； P = (1.2 120.010.9 + 1.4 20.9)0.148 0.45/2 = 4.4 kN； B方向柱箍剪力图(kN)最大支座力: N = 12.510 kN； B方向柱箍弯矩图(kNm)最大弯矩: M = 0.434 kN.m； B方向柱箍变形图(mm)最大变形: V = 0.242 mm；1. 柱箍抗弯强度验算柱箍截面抗弯强度验算公式 其中 ，柱箍杆件的最大弯矩设计值: M = 0.43 kN.m； 弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩: W = 4.49 cm3；B边柱箍的最大应力计算值: = 92.11 N/mm2；柱箍的抗弯强度设计值: f = 205 N/mm2；B边柱箍的最大应力计算值 =92.11N/mm2 小于 柱箍的抗弯强度设计值 f=205N/mm2，满足要求!2. 柱箍挠度验算经过计算得到: = 0.242 mm；柱箍最大容许挠度: = 333.3 / 250 = 1.333 mm；柱箍的最大挠度 =0.242mm 小于 柱箍最大容许挠度 =1.333mm，满足要求!六、B方向对拉螺栓的计算计算公式如下: 其中 N - 对拉螺栓所受的拉力； A - 对拉螺栓有效面积 (mm2)； f - 对拉螺栓的抗拉强度设计值，取170 N/mm2；查表得： 对拉螺栓的型号: M14 ； 对拉螺栓的有效直径: 11.55 mm； 对拉螺栓的有效面积: A= 105 mm2；对拉螺栓所受的最大拉力: N = 12.51 kN。对拉螺栓最大容许拉力值: N = 1.701051.0510-4 = 17.85 kN；对拉螺栓所受的最大拉力 N=12.51kN 小于 对拉螺栓最大容许拉力值 N=17.85kN，对拉螺栓强度验算满足要求!七、H方向柱箍的计算本工程中，柱箍采用钢楞，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:本工程中，柱箍采用钢楞，截面类型为圆钢管483.0；截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:钢柱箍截面抵抗矩 W = 4.49cm3；钢柱箍截面惯性矩 I = 107.8cm4；柱箍为大于 3 跨，按三跨连续梁计算（附计算简图）：H方向柱箍计算简图其中 P - 竖楞方木传递到柱箍的集中荷载(kN)； P = (1.2120.010.9+1.420.9)0.154 0.45/2 = 4.58 kN； H方向柱箍剪力图(kN)最大支座力: N = 11.763 kN； H方向柱箍弯矩图(kNm)最大弯矩: M = 0.376 kN.m； H方向柱箍变形图(mm)最大变形: V = 0.192 mm；1.柱箍抗弯强度验算柱箍截面抗弯强度验算公式: 其中， 柱箍杆件的最大弯矩设计值: M = 0.38 kN.m； 弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩: W = 4.49 cm3；H边柱箍的最大应力计算值: = 79.651 N/mm2；柱箍的抗弯强度设计值: f = 205 N/mm2；H边柱箍的最大应力计算值 =79.651N/mm2 小于 柱箍的抗弯强度设计值 f=205N/mm2，满足要求!2. 柱箍挠度验算经过计算得到: V = 0.192 mm；柱箍最大容许挠度: V = 312.5 / 250 = 1.25 mm；柱箍的最大挠度 V =0.192mm 小于 柱箍最大容许挠度 V=1.25mm，满足要求!八、H方向对拉螺栓的计算验算公式如下: 其中 N - 对拉螺栓所受的拉力； A - 对拉螺栓有效面积 (mm2)； f - 对拉螺栓的抗拉强度设计值，取170 N/mm2；查表得： 对拉螺栓的直径: M14 ； 对拉螺栓有效直径: 11.55 mm； 对拉螺栓有效面积: A= 105 mm2；对拉螺栓最大容许拉力值: N = 1.701051.0510-4 = 17.85 kN；对拉螺栓所受的最大拉力: N = 11.763 kN。对拉螺栓所受的最大拉力: N=11.763kN 小于 N=17.85kN，对拉螺栓强度验算满足要求!