模板高支撑架计算书

wjmlq2002 · 发表于 2006-4-8 20:04:57

模板高支撑架计算书
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）、 《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)、 《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)等规范。
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. 高支撑架设计和使用安全》，供脚手架设计人员参考。
一、参数信息:
1.脚手架参数 横向间距或排距(m):1.00；纵距(m):1.00；步距(m):1.50； 立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):0.10；脚手架搭设高度(m):14.00； 采用的钢管(mm):Φ48×3.5 ； 扣件连接方式:双扣件，扣件抗滑承载力系数:0.80； 板底支撑连接方式:方木支撑；
2.荷载参数 模板与木板自重(kN/m2):0.350；混凝土与钢筋自重(kN/m3):25.000； 楼板浇筑厚度(m):0.200；倾倒混凝土荷载标准值(kN/m2):2.000； 施工均布荷载标准值(kN/m2):1.000；
3.木方参数 木方弹性模量E(N/mm2):9500.000；木方抗弯强度设计值(N/mm2):13.000； 木方抗剪强度设计值(N/mm2):1.400；木方的间隔距离(mm):250.000； 木方的截面宽度(mm):60.00；木方的截面高度(mm):80.00；

 图2 楼板支撑架荷载计算单元
二、模板支撑方木的计算:
方木按照简支梁计算，方木的截面力学参数为 本算例中，方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W=6.000×8.000×8.000/6 = 64.00 cm3； I=6.000×8.000×8.000×8.000/12 = 256.00 cm4；
 方木楞计算简图 1.荷载的计算： (1)钢筋混凝土板自重(kN/m)： q1= 25.000×0.250×0.200 = 1.250 kN/m；
(2)模板的自重线荷载(kN/m): q2= 0.350×0.250 = 0.088 kN/m ；
(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)： p1 = (1.000+2.000)×1.000×0.250 = 0.750 kN；
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，计算公式如下: 均布荷载 q = 1.2×(1.250 + 0.088) = 1.605 kN/m； 集中荷载 p = 1.4×0.750=1.050 kN； 最大弯距 M = Pl/4 + ql2/8 = 1.050×1.000 /4 + 1.605×1.0002/8 = 0.463 kN.m； 最大支座力 N = P/2 + ql/2 = 1.050/2 + 1.605×1.000/2 = 1.328 kN ； 截面应力 σ= M / w = 0.463×106/64.000×103 = 7.236 N/mm2；
方木的计算强度为 7.236 小13.0 N/mm2,满足要求!
3.抗剪计算： 最大剪力的计算公式如下: Q = ql/2 + P/2 截面抗剪强度必须满足: T = 3Q/2bh < [T]
其中最大剪力: Q = 1.000×1.605/2+1.050/2 = 1.328 kN； 截面抗剪强度计算值 T = 3 ×1327.500/(2 ×60.000 ×80.000) = 0.415 N/mm2； 截面抗剪强度设计值 [T] = 1.400 N/mm2；
方木的抗剪强度为0.415小于 1.400 ，满足要求!
4.挠度计算: 最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下: 均布荷载 q = q1 + q2 = 1.250+0.088=1.337 kN/m； 集中荷载 p = 0.750 kN； 最大变形 V= 5×1.337×1000.0004 /(384×9500.000×2560000.00) + 750.000×1000.0003 /( 48×9500.000×2560000.00) = 1.359 mm；
方木的最大挠度 1.359 小于 1000.000/250,满足要求!
三、木方支撑钢管计算:
支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算； 集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P = 1.605×1.000 + 1.050 = 2.655 kN； 
 支撑钢管计算简图 
 支撑钢管计算弯矩图(kN.m) 
 支撑钢管计算变形图(kN.m) 
 支撑钢管计算剪力图(kN) 
最大弯矩 Mmax = 0.996 kN.m ； 最大变形 Vmax = 2.795 mm ； 最大支座力 Qmax = 11.616 kN ； 截面应力 σ= 0.996×106/5080.000=196.021 N/mm2 ；
支撑钢管的计算强度小于 205.000 N/mm2,满足要求!
支撑钢管的最大挠度小于1000.000/150与10 mm,满足要求!
四、扣件抗滑移的计算:
按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN， 按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN 。
纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 R= 11.616 kN；
R < 12.80 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! 
五、模板支架荷载标准值(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： (1)脚手架的自重(kN)： NG1 = 0.129×14.000 = 1.807 kN； 钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A 双排架自重标准值，设计人员可根据情况修改。
(2)模板的自重(kN)： NG2 = 0.350×1.000×1.000 = 0.350 kN；
(3)钢筋混凝土楼板自重(kN)： NG3 = 25.000×0.200×1.000×1.000 = 5.000 kN；
经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 7.157 kN；
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 = (1.000+2.000 ) ×1.000×1.000 = 3.000 kN；
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 = 12.789 kN；
六、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(kN) ：N = 12.789 kN； σ---- 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 查表得到； i ---- 计算立杆的截面回转半径(cm) ：i = 1.58 cm； A ---- 立杆净截面面积(cm2)：A = 4.89 cm2； W ---- 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W=5.08 cm3； σ-------- 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] =205.000 N/mm2； Lo---- 计算长度 (m)；
如果完全参照《扣件式规范》，由公式(1)或(2)计算
lo = k1uh (1) lo = (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 = 1.700； a ---- 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.100 m；
公式(1)的计算结果： 立杆计算长度 Lo = k1uh = 1.155×1.700×1.500 = 2.945 m； Lo/i = 2945.250 / 15.800 = 186.000 ； 由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ= 0.207 ； 钢管立杆受压强度计算值；σ=12788.880/（0.207×489.000） = 126.344 N/mm2；
立杆稳定性计算 σ= 126.344 N/mm2 小于 [f] = 205.000满足要求！
公式(2)的计算结果： 立杆计算长度 Lo = h+2a = 1.500+0.100×2 = 1.700 m； Lo/i = 1700.000 / 15.800 = 108.000 ； 由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ= 0.530 ； 钢管立杆受压强度计算值；σ=12788.880/（0.530×489.000） = 49.346 N/mm2；
立杆稳定性计算 σ= 49.346 N/mm2 小于 [f] = 205.000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 lo = k1k2(h+2a) (3) k1 -- 计算长度附加系数按照表1取值1.185； k2 -- 计算长度附加系数，h+2a = 1.700 按照表2取值1.035 ；
公式(3)的计算结果： 立杆计算长度 Lo = k1k2(h+2a) = 1.185×1.035×(1.500+0.100×2) = 2.085 m； Lo/i = 2085.008 / 15.800 = 132.000 ； 由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ= 0.386 ； 钢管立杆受压强度计算值；σ=12788.880/（0.386×489.000） = 67.754 N/mm2；
立杆稳定性计算 σ= 67.754 N/mm2 小于 [f] = 205.000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。 以上表参照杜荣军: 《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。
七、梁和楼板模板高支撑架的构造和施工要求[工程经验]:
除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外，还要考虑以下内容
1.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。
2.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.高支撑架步距以0.9--1.5m为宜，不宜超过1.5m。
3.整体性构造层的设计： a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时，需要设置整体性单或双水平加强层； b.单水平加强层可以每4--6米沿水平结构层设置水平斜杆或剪刀撑，且须与立杆连接，设置 斜杆层数要大于水平框格总数的1/3； c.双水平加强层在支撑架的顶部和中部每隔10--15m设置，四周和中部每10--15m设竖向斜杆， 使其具有较大刚度和变形约束的空间结构层； d.在任何情况下，高支撑架的顶部和底部（扫地杆的设置层）必须设水平加强层。
4.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，每隔10--15m设置。
5.顶部支撑点的设计： a.最好在立杆顶部设置支托板，其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm； b.顶部支撑点位于顶层横杆时，应靠近立杆，且不宜大于200mm； c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算，当设计荷载N≤12kN时，可用双扣件；大于12kN 时应用顶托方式。
6.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。
7.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，最好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。

jnwlj · 发表于 2007-4-24 12:54:28

不错,顶.

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