某现浇混凝土楼板大模板工程的设计计算.pdf

2 0 1 2年第 3期( 总 1 8 4期 ) 安徽建筑 一 - 一I = 一 安 徽 建 筑 施 工 技 术 研 究 与 应 用 _ 墓堡 渥 楼板大模板工程的设计计 De s i g n a n d Ca l c u l a t ion o f L a r g e Pa n e l F o r mwo r k En g i n e e r i n g f o r a Ca s t - I n - Pl a c e Co n c r e t e Sl a b 马轶 男 ( 山 东 胜 利 职 业 学 院， 山 东 东 营 2 5 7 0 9 7 ) 摘要 ： 按照扣件式钢管粱板模板高支撑架设计计算方法 为确保安 全使 用的要求， 在全面分析工程特 点、 荷栽特点和设计务件 与影 响因素 的基础上， 给 出了高支撑大模板 工程 的主要设计计算过程 ， 进行 了稳 定 性验算 。根据计算结果设 计 了支撑构造 图， 并确定 了水平加强构造。 关键词 ： 大模板； 计算过程； 稳定性验算； 支撑搭设构造图； 水平加强层 中图分类号 ： T U 7 5 5 2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 1 2 ) 0 3 0 0 7 2 0 3 0概况 本工程为胜利建设集团建设的四川某科研办公楼 ( 图 1 ) 模板工程中的一部分，是位于办公楼 A座一 轴间共 享空间的二层顶板模板工程 ， 底标高 1 1 7 8 m( 大于 8 m) ， 属于 超过一定规模的危险性较大的模板工程。模板采用木胶合模 板， 利用扣件式钢管满堂支撑架支撑。 为了达到安全、 经济、 合理的目的， 设计严格按照规范要求 进行支撑架结构计算 ， 并对构造进行了水平加强处理。 2 施工材料 2 1钢管 支撑架钢管应采用现行国家标准 直缝 电焊钢管 ( G B T 1 3 7 9 3) 中规定的 Q 2 3 5普通钢管； 钢管的钢材质量应符 合现行国家标准 碳素结构钢 ( G B ， r 7 0 0) 中Q 2 3 5 级钢的规定。 支撑架钢管采用 中4 8 3 3 6钢管， 每根钢管的最大质 量不应大于 2 5 8 k g 。 2 2扣件 支撑架扣件： 直角扣件； 旋转扣件； 对接扣件。 扣件必须具有产品质量合格证、生产许可证和专业检 测单位测试报告， 其材质应符合现行国家标准 钢管支撑架扣 件 ( G B 1 5 8 3 1 ) 的规定 。 支撑架采用的扣件，在螺栓拧紧扭力矩达 6 5 N m时， 不得发 生破坏 。 2 3底座及可调顶托 支撑架的底座用厚 8 m m、 边长 1 5 0 m m的正方形钢板作 底板， 外径 6 0 m m、 壁厚 3 5 ra m、 长 1 5 0 m m的钢管作套筒焊接而 成。 锻铸铁标准底座的材质和加工外观质量与缺陷要求同 锻铸铁扣件。 接底座应采用 Q 2 3 5 A钢， 焊条应采用 E 4 3型， 尺寸应 符合上述要求。 调顶托丝杆直径不小于3 6 m m。 2 4木方 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 3 2 1 作 者简介 ： 马轶 男( 1 9 7 6 一) ， 女 ， 甘 肃 陇南人 。 毕 业 于武 汉水利 电力 大 学； 学士， 讲师， 主要从事建筑工程方面的教学工作。 = 嚣： 舞 蕃蓬葺星 一 P 1 一 - -4 一 骥 黪 嚼 萋 瓣 | 一 ： ： ：|-= 量 ： ：季 图 1 科研办公楼 平面 及立面 图 | t 墓 8I 昌 矿 羹 X 量 ： I 1 0 0 0 【1 0 0 0 1 0 00。l 0 0 0 。 I 鞋 一 图 2 模板支架立面图 图3 楼板支撑架荷载计算单元 _ L 图 6 托粱计算简图 图 7 托梁计算 内力图 木方材质标准应符合现行国家标准 木结构设计规范 ( G B 5 0 0 0 5 2 0 0 3 ) 的规定， 木方不得使用有腐朽 、 霉变、 虫蛀 、 折 裂、 枯节的木材。木方的含水率不应大于 2 5 。 2 5木胶合模板 胶合模板各项技术性能均应符合 建筑施工扣件式钢管支 撑架安全技术规范 ( J G J 1 3 0 2 0 1 1 ) 规定。 一 墼 一 一 ， ； 卜 安徽建筑 2 0 1 2年第 3期( 总 1 8 4期 ) 3 模板设计 3 1参数信息 3 1 1 模板支架参数( 图 2 ) 横距 1 O 0 m； 纵距 1 O 0 m； 步距 1 5 0 m。立杆上端伸出至模 板支撑点长度为 0 2 8 m； 模板支架搭设高度为 1 1 7 8 m。采用的 钢管： q b 4 83 6 m m。 板底支撑连接方 式： 方木 支撑 ； 立杆承重连 接方式 ， 可调托座。 3 1 2荷载参数及荷载单元( 图3 ) 模板与木板 自重为 0 3 0 0 k N m ；混凝土与钢筋 自重为 2 5 0 0 0 k N m3 ； 施工均布荷载标准值为 2 5 0 o k N m 。 3 1 3材料参数 面板采用胶合面板 ， 厚度为 1 8 ram； 板底支撑采用方 木 ； 面 板弹性模量 E = 9 5 0 0 N m m ；面板抗弯强度设计值为 1 3 N ra m ； 木方抗剪强度设计值为 1 4 0 0 N ra m 。 木方间距 2 5 0 m m； 木方弹性模量 E = 9 5 0 0 N m m ； 木方抗弯 强度设计值为 1 3 N m mz ； 木方的截面宽度为 5 0 mm； 木方的截面 高度为 1 0 0 ra m； 托梁材料为钢管( 单钢管) ： q b 4 8 3 6 。 3 1 4 楼板参数 楼板的计算厚度： 1 2 0 m m。 3 2模板面板计算 面板为受弯构件， 需要验算其抗弯强度和刚度 ， 取单位宽 度 l m的面板作为计算单元。 面板的截面惯性矩 I 和截面抵抗矩 w分别为： W =b h Y 6 =1 0 01 8 2 6=5 4 c m l = b h 1 2 =l 0 0 1 8 3 1 2 = 4 8 6 c m4 模板面板的按照三跨连续梁( 图4 ) 计算。 3 2 1 荷载计算 钢筋混凝土楼板和模板面板的自重 N m ) ： q l = 2 50 1 2 1 +0 3 51 = 3 3 5 k N m 施工人员及设备荷载N m ) ： q = 2 5 x 1 = 2 5 k N m。 3 2 2 强度计算 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 。 此 时荷 载 q = 1 3 5 q l + 1 4 0 7 q 2， M = 0 1 q P = O 1( 1 3 5 3 3 5 + 1 40 7 2 5 ) 0 2 5 2 =- 0 0 4 7 k N m ； 面板最大应力计算值 叮=M W=4 7 0 0 0 5 4 0 0 0 = 0 8 7 N h n m2 。 仃田=1 3 N mm ， 满足要求。 3 2 3挠度计算 挠度计算公式为： V ： 3 8 4 E I。 其中q = q 1 = 3 3 5 k N m。 最大挠度计算值： v = 5 3 3 5x 2 5 0 V ( 3 8 4 9 5 0 0 4 8 6l =0 0 3 7 mm， v =0 0 3 7 m mI v 】 Y 2 5 0=2 5 0 2 5 0= l m m， 满足要求。 3 3模板支撑方木的计算 方木按照三跨连续梁( 图5 ) 计算： W =b h 3 6 = 5l O 2 1 2=41 6 6 7 c m4 I = b h S 1 2 = 51 0 ff 1 2 - 41 6 6 7 c m4 3 3 1 荷载的计算 钢筋混凝土板 自重： q l =2 5 x0 2 5 x 0 1 2 - 0 7 5 k N m： 模板的自重线荷载( k N m ) ：q 2 =0 3 5 x 0 2 5= O 0 8 8 k N m： 活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载 N ) ， 按集中荷载考虑： P l =2 5 0 2 5 - - 0 。 6 2 5 k N。 3 3 2强度验 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， 此时 q = 1 3 5 x( q 】 + ) = 1 3 5 x( 0 7 5 + 0 0 8 8 ) = 1 1 3 k N m M= 0 1 q 1 0 1 7 5 p l： O 1 1 1 3 x 1 2 + 0 1 7 50 6 2 5 x 1 = O 2 2 2 k N i n 方木最大应力计算值： Or= M W= 0 2 2 21 0 V 8 3 3 3 3 3 3 = 2 6 6 6 N mm2 ： 仃 = 2 6 6 6 N m m2 田= 1 3 0 0 0 N mm 2 ， 满足要求。 3 3 3抗剪验算 截面抗剪强度必须满足： T= 3 V 2 b h【 T 其中最大剪力： V= Kc t I + K ,P= 0 6 51 1 31 +0 6 7 50 6 2 5 = 1 1 5 6 k N 方木受剪应力计算值： f = 3 x 1 1 5 6I O V ( 2 x 5 0 x 1 0 0 ) = 0 3 3 8 N ra m2 【 T】 = 1 4 N mm 2 ， 满足要求。 3 3 4挠度验算 均布荷载 q =q 2 + q 2 =0 8 3 8 k N m 挠度计算值： v = 5 0 8 3 8 x 1 0 0 0 4 ( 3 8 4 x 9 5 0 0 4 1 6 7 x 1 0 4 ) = 0 2 7 6 mm v = 0 2 7 6 mm v 】 =1 2 5 0=1 0 0 0 2 5 0 = 4 mm， 满足要求。 3 4托梁材料计算 托粱按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算( 图6 ) ； 托梁采用： 钢管( 单钢管) ： 中 4 8 x 3 6 ； W =526 c m ； 1 =1 271 c m ； 集中荷载 P取纵向板底支撑传递力， P = I 8 9 k N； 计算后托梁内力( 图7 ) ： 最大弯矩 Mm a x = 0 8 5 k N m； 最大变形 V m a x = 1 4 6 m m； 最大支座力 Q m a x = 4 2 5 k N； 最大应力 盯=M W= 8 5 0 0 0 0 5 0 8 0=1 6 7 N m m ； 托粱的抗压强度设计值 田= 2 0 5 N m m2 ； Or= 1 6 7 k N m f J = 2 0 5 N m m 2 , 满足要求。 托梁的最大挠度为 1 4 6 mm小于 1 0 0 0 1 5 0与 1 0 mn l ，满足 要求 。 3 5模板支架立杆荷载标准值( 轴力) 作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。 3 5 1 静荷载标准值 支撑架的自重 N ) ： N G l = 0 1 3 8 k N m 。 x l m x l m1 1 7 8 m= 1 6 3 k N； 钢管的 自 重计算参照 扣件式规范 附录 A 。 模板的自重( k N 1 ： NG2 = 0 3 0 k N m x l m x 1 m= 0 3 0 k N。 钢筋混凝土楼板自重( k N ) ： NG3 = 2 5 k N m x 0 1 2 m l m x l m= 3 k N。 经计算得到， 静荷载标准值 N G =N G 。 + N G 2 + N C = 4 9 8 k N。 3 5 2活荷载 活荷载标准值 ： 为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的 荷载 。 N Q= ( 2 5 + 2 ) x l ml m- 4 5 k N 3 5 3 不考虑风荷载时， 立杆的轴向压力设计值计算 N=1 2 N G + I 4 N Q=1 2 2 7 6 k N 3 6立杆的稳定性计算 立杆的稳定性计算公式： T 【 s 】 其中 N 立杆的轴心压力设计值( k N ) ： N= 1 2 2 7 6 k N 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比确定， 立 杆的截面回转半径 i = 1 5 9 c m A 立杆净截面面积； ( 下转第 9 3页) 施 工 技 术 研 究 与 应 用 匡 至 筑 _ 安徽建筑 2 0 1 2年第 3期( 总 1 8 4期 ) 浆， 保证桩体中的水泥掺量。 正反向旋转同时双向搅拌， 水泥浆被控制在两组叶片之间， 水泥土充 分搅拌均匀， 保证成桩质量， 特别深层桩体质量。 搅拌叶片正反向旋转， 使作用在被搅拌土体的力能够自动平衡， 减小 对土体扰动。 参考文献 【 1 】 刘松玉， 席培胜， 储海岩， 宫能和 双向水泥土搅拌桩加固软土地基试验研究 J 】 岩 土力学 ， 2 0 0 7 ( 3 ) 【 2 】 刘松玉， 储海岩， 宫能和 ， 席培胜 钉形水泥土搅拌桩操作方法【 P 】 中国专利： C N ( 上接 第 7 3页) - 1 _， _ 窨 、 卜 8 g ：2 “ ， 1 0 ( 1 0 x2 7- 2 7 0 0 0 一 l 0 0 09 - 9 0 00 固 连续竖 锄 譬 j E 撑 ： ： 硅 i 嘎 I 夏 捐 l侧 立 回 圈 ， ， 、 水- 翦 玎 鲴 r 。、 晷 一 _ _ 7 一 一 7 l 一 f， -_r -1 7 、_ j ： 、 ， ； 。 I l I 、 l ， I 、 1 、 ， _ ! _r_，1_ 、 、1 ， 。 _ ， 、 、 l l 1rf l ， f ， 厂 I 4 ! 向连续 i ， l ： l 、 、 _ f 刀撑 一叩 l l， ， ! 一 、 _ _一J一 - 一一 一一 、 、 上 一 ： ： 一 一 _- _ 曼 f 连 目 1 J - I I J ) 2 7 ： = 2 7 0 1 ) 0 1 n、 ， 支撑平面布置图 水平加强层 圈 8 满堂支撑架与剪 刀撑布置 盯钢管立杆最大应力计算值 ( N m m I l 卜 钥 管立杆抗压强度设计值 l d _ _ 一 计算长度 ( m ) ， 考虑到高支撑架的安全因素， 顶端由式 1 - k m + 计算， h + 2 a = 0 7 + o 2 62 =1 2 2 ； 非顶端由式 l = k 计算 k 计算长度附加系数取值 1 2 1 7 。 、 I l 广考虑满堂支撑架整体稳定因素的单杆计算长度系数， ： 1 3 6 7， 2 = 1 8 0 8 则有： 顶端 l o = 1 2 1 7 x 1 3 6 7 x 1 2 2 = 2 0 3 m， l d i = 2 0 3 0 1 5 9 = 1 2 7 7 ： 非顶端 l o = 1 2 1 71 8 0 81 2 5 ： 3 3 m， 1 o i =3 3 00 1 5 9 =2 07； 由长细比的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数 = 0 1 6 9； 钢管立杆的最大应力计算值： 盯= 1 2 2 7 6 ( 0 1 6 9 5 0 6 ) =1 4 3 5 N m m。 ： 钢管立杆的最大应力计算值： fi r = 1 4 3 5 N ram 小于钢管立杆的抗压强度 设计值 fl = 2 0 5 N m m ， 满足要求。 4 满堂支撑架搭设要求与剪刀撑布置 4 1搭设要求 严格按设计尺寸搭设， 构造要求严格按规范 建筑施工扣件式钢管支撑 架安全技术规范 ( J G J 1 3 O 一 2 0 1 1 ) 执行。 2 0 ( ) 4 1 O O 6 5 8 6 3 3 2 0 05 - 6 2 9 【 3 】 刘松玉， 储海岩， 宫能和， 冯锦林双向水泥土搅拌桩 机【 P 1 中国专利： C N 2 0 0 4 1 0 0 6 5 8 6 1 4 ， 2 0 0 5 6 2 9 f 4 】 刘松玉，储海岩， 宫能和， 冯锦林 双向搅拌桩的成桩 操作方 I 中国专利： c N2 O ( ) 4 1 O 0 6 5 8 6 o o 5 6 - 2 9 【 5 】 席培胜 ， 宫能 和， 储海岩 ， 刘松玉 双向搅拌桩加 固 软土地基应用研究 J 】 施工技术， 2 0 0 7 ( 1 ) 6 】 席培胜 ， 刘 松玉冰 泥土深层搅 拌法加固软 土地 基 新技术研究 fJ 1 施工技术， 2 0 0 6 ( 1 ) 【 7 】 段继伟， 龚晓南， 曾国熙水泥搅拌桩的荷载传递规 律【 J 】 岩土工程学报 ， 1 9 9 4 ( 4 ) 4 2满堂支撑架与剪刀撑布置( 图 8 ) 满堂支撑架与剪刀撑布置遵守 建筑施 工 扣 件 式 钢 管 支 撑 架 安 全 技 术 规 范 ( J G J 1 3 0 2 0 1 1 ) 的规定。 脚手架设置纵、 横向扫地 杆。 纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距钢管底 端 2 0 0 mm处的立杆上。横向扫地杆应采用直角 扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。 为了加强构架的整体刚度， 按设计步距沿 立杆设置水平加强层， 水平方向为沿纵向分三个 单元 ， 形式为水平斜杆和剪刀撑， 且必须与立杆 紧密连接。水平加强层隔 2步距设置水平剪刀 撑， 平面位置见平面布置图。 在外侧支架立柱周圈设由下至上的竖向 连续式剪刀撑； 中间在纵横向按设计位置设由下 至上的竖向连续式的剪刀撑。中间剪刀撑布置同 立面剪刀撑， 剪刀撑底端应与地面顶紧。 满堂支撑架在支架的四周与结构柱进行 刚性连接， 竖向间距为 2 5 m。 5 工程效果 本设计方案在施工前通过了专项施工方案 论证 ， 通过 工程实践检 验 ， 达 到了安全 、 经济 、 合 理的工程效果。 参考 文献 1 建筑施工手册编写组 建筑施工手册( 第四版) 【 M 】 北京： 中国建筑工业出版社， 2 0 0 3 2 J G J 1 6 2 2 0 0 8 ， 建筑施工模板安全技术规范【 M 】 北 京： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 8 【 3 13 J G J 1 3 0 2 0 1 l ， 中国建筑科学研究院等建筑施工 扣件式钢管支撑架安全技术规范【 s 】 北京： 中国建 筑工业 出版社 。 2 0 1 1 4 】G B 5 0 0 0 5 2 0 0 3 ， 木结构设计规范刚 E 京： 中国建筑工 业出版社 ， 2 0 0 6 【 5 】 杜荣军 扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安 全 施工技术， 2 0 0 2 ( 3 ) l 一i ： = - _ 岩 土 工 程 与 基 础 处 理 安 徽 建 筑 一