1、《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016 2、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130-2011 3、《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008 4、《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010 5、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012 6、《钢结构设计标准》GB 50017-2017
7、《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018
工程属性
新浇混凝土梁名称 模板支架高度H(m) 模板支架纵向长度L(m) 梁侧楼板厚度(mm) 1A厂房 5.05 74.9 混凝土梁截面尺寸(mm×mm) 模板支架横向长度B(m) 支架外侧模板高度Hm(mm) 150 500×1200 71.8 1000 荷载设计 面板 模板及其支架自重标准值G1k(kN/m) 楼板模板 新浇筑混凝土自重标准值G2k(kN/m) 混凝土梁钢筋自重标准值G3k(kN/m) 施工荷载标准值Q1k(kN/m2) 支撑脚手架计算单元上集中堆放的物料自重标准值Gjk(kN) 模板支拆环境是否考虑风荷载 是 1 3320.1 0.3 0.5 面板及小梁 24 混凝土板钢筋自重标准值1.5 G3k(kN/m) 3 31.1 风荷载参数:
基本风压ω0(kN/m) 2省份 地区 0.35 C类(有密集建筑群市区) 0.796 24 ωk=ω0μzμst=0.04 地面粗糙度 风荷载高度变化系数μz 风荷载标准值ωk(kN/m) 2模板支架顶部离建筑物地面高度(m) 单榀模板支架μst 0.145 ωfk=ω0μzμstw=1.229 风荷载体型系数μs 整体模板支架μstw 4.411 支架外侧模板μs 1.3 ωmk=ω0μzμs=0.362 模板体系设计 结构重要性系数γ0 脚手架安全等级 新浇混凝土梁支撑方式 梁跨度方向立杆间距la(mm) 梁两侧立杆横向间距lb(mm) 步距h(mm) 新浇混凝土楼板立杆间距l'a(mm)、l'b(mm) 混凝土梁距梁两侧立杆中的位置 梁左侧立杆距梁中心线距离(mm) 梁底增加立杆根数 梁底增加立杆布置方式 1 II级 梁两侧有板,梁底小梁平行梁跨方向 900 1200 1500 900、900 居中 600 2 按梁两侧立杆间距均分 梁底增加立杆依次距梁左侧立杆距离(mm) 梁底支撑小梁最大悬挑长度(mm) 梁底支撑小梁根数 梁底支撑小梁间距 每纵距内附加梁底支撑主梁根数 结构表面的要求 400,800 200 5 125 0 结构表面隐蔽 荷载系数参数表: 可变荷载调整系数γL 可变荷载的分项系数γQ 永久荷载的分项系数γG 结构重要性系数γ0 正常使用极限状态 1 1 1 1 承载能力极限状态 0.9 1.5 1.3 设计简图如下: 平面图 立面图 面板验算
面板类型 面板抗弯强度设计值[f](N/mm) 2覆面木胶合板 面板厚度t(mm) 面板抗剪强度设计值18 15 [τ](N/mm) 21.5 面板弹性模量E(N/mm2) 5400 取单位宽度b=1000mm,按四等跨连续梁计算: W=bh2/6=1000×18×18/6=54000mm3,I=bh3/12=1000×18×18×18/12=486000mm4
q1
=
γ0×[1.3(G1k+(G2k+G3k)×h)+1.5×γL×Q1k]×b=1×[1.3×(0.1+(24+1.5)×1.2)+1.5×0.9×3]×1=43.96kN/m
q139.91kN/m
q1活=γ0×1.5×γL×Q1k×b=1×1.5×0.9×3×1=4.05kN/m
q2=[1×(G1k+(G2k+G3k)×h)]×b=[1×(0.1+(24+1.5)×1.2)]×1=30.7kN/m 计算简图如下:
静
=γ0×1.3×[G1k+(G2k+G3k)×h]×b=1×1.3×[0.1+(24+1.5)×1.2]×1=
计算简图 1、强度验算
Mmax=0.107q1静L2+0.121q1活L2=0.107×39.91×0.1252+0.121×4.05×0.1252=0.074kN·m
σ=Mmax/W=0.074×106/54000=1.377N/mm2≤[f]=15N/mm2 满足要求! 2、挠度验算
νmax=
0.632q2L4/(100EI)=0.632×30.7×1254/(100×5400×486000)
=
0.018mm≤[ν]=L/250=125/250=0.5mm
满足要求! 3、支座反力计算
设计值(承载能力极限状态) R1=R5=0.393q12.186kN
R2=R4=1.143q16.321kN
R3=0.928q1静L+1.142q1活L=0.928×39.91×0.125+1.142×4.05×0.125=5.208kN 标准值(正常使用极限状态)
R1'=R5'=0.393q2L=0.393×30.7×0.125=1.508kN R2'=R4'=1.143q2L=1.143×30.7×0.125=4.386kN R3'=0.928q2L=0.928×30.7×0.125=3.561kN
静静
L+0.446q1
活
L=0.393×39.91×0.125+0.446×4.05×0.125=
L+1.223q1
活
L=1.143×39.91×0.125+1.223×4.05×0.125=
小梁验算
小梁类型 小梁抗弯强度设计值[f](N/mm) 小梁截面抵抗矩W(cm3) 小梁截面惯性矩I(cm4) 2方木 小梁截面类型(mm) 小梁抗剪强度设计值60×80 15.444 64 256 [τ](N/mm) 小梁弹性模量E(N/mm2) 小梁计算方式 21.782 9350 二等跨连续梁 承载能力极限状态: 梁底面板传递给左边小梁线荷载:q1左=R1/b=2.186/1=2.186kN/m 梁底面板传递给中间小梁最大线荷载:q1Max[6.321,5.208,6.321]/1= 6.321kN/m
梁底面板传递给右边小梁线荷载:q1右=R5/b=2.186/1=2.186kN/m 小梁自重:q2=1×1.3×(0.3-0.1)×0.5/4 =0.033kN/m
梁左侧模板传递给左边小梁荷载q3左=1×1.3×0.5×(1.2-0.15)=0.682kN/m
中
=Max[R2,R3,R4]/b =
梁右侧模板传递给右边小梁荷载q3右=1×1.3×0.5×(1.2-0.15)=0.682kN/m 梁左侧楼板传递给左边小梁荷载1×[1.3×(0.5+(24+1.1)×0.15)+1.5×0.9×3]×(0.6-0.5/2)/2×1=1.679kN/m
梁右侧楼板传递给右边小梁荷载1×[1.3×(0.5+(24+1.1)×0.15)+1.5×0.9×3]×((1.2-0.6)-0.5/2)/2×1=1.679kN/m
左侧小梁荷载q左=q1左+q2+q3左+q4左 =2.186+0.033+0.682+1.679=4.58kN/m 中间小梁荷载q中= q1中+ q2=6.321+0.033=6.354kN/m
右侧小梁荷载q右=q1右+q2+q3右+q4右 =2.186+0.033+0.682+1.679=4.58kN/m 小梁最大荷载q=Max[q左,q中,q右]=Max[4.58,6.354,4.58]=6.354kN/m 正常使用极限状态:
梁底面板传递给左边小梁线荷载:q1左'=R1'/b=1.508/1=1.508kN/m 梁底面板传递给中间小梁最大线荷载:q1Max[4.386,3.561,4.386]/1= 4.386kN/m
梁底面板传递给右边小梁线荷载:q1右'=R5'/b=1.508/1=1.508kN/m 小梁自重:q2'=1×(0.3-0.1)×0.5/4 =0.025kN/m
梁左侧模板传递给左边小梁荷载q3左'=1×0.5×(1.2-0.15)=0.525kN/m 梁右侧模板传递给右边小梁荷载q3右'=1×0.5×(1.2-0.15)=0.525kN/m 梁左侧楼板传递给左边小梁荷载[1×(0.5+(24+1.1)×0.15)]×(0.6-0.5/2)/2×1=0.746kN/m
梁右侧楼板传递给右边小梁荷载[1×(0.5+(24+1.1)×0.15)]×((1.2-0.6)-0.5/2)/2×1=0.746kN/m
左侧小梁荷载
q
左
中
q4
左
=
q4
右
=
'=Max[R2',R3',R4']/b =
q4
左
'=
q4
右
'=
'=q1
左
'+q2'+q3
左
'+q4
左
'=1.508+0.025+0.525+0.746=2.805kN/m
中间小梁荷载q中'= q1中'+ q2'=4.386+0.025=4.411kN/m 右侧小梁荷载
q
右
'=q1
右
'+q2'+q3
右
'+q4
右
'
=1.508+0.025+0.525+0.746=2.805kN/m
小梁最大荷载q'=Max[q左',q中',q右']=Max[2.805,4.411,2.805]=4.411kN/m 为简化计算,按二等跨连续梁和悬臂梁分别计算,如下图:
计算简图 1、抗弯验算
Mmax=max[0.125ql12,0.5ql22]=max[0.125×6.354×0.92,0.5×6.354×0.22]=0.643kN·m
σ=Mmax/W=0.643×106/64000=10.052N/mm2≤[f]=15.444N/mm2 满足要求! 2、抗剪验算
Vmax=max[0.625ql1,ql2]=max[0.625×6.354×0.9,6.354×0.2]=3.574kN τmax=3Vmax/(2bh0)=3×3.574×1000/(2×60×80)=1.117N/mm2≤[τ]=1.782N/mm2 满足要求! 3、挠度验算
ν1=0.521q'l14/(100EI)=0.521×4.411×9004/(100×9350×256×104)=0.63mm≤[ν]=l1/250=900/250=3.6mm
ν2=q'l24/(8EI)=4.411×2004/(8×9350×256×104)=0.037mm≤[ν]=2l2/250=2×200/250=1.6mm
满足要求! 4、支座反力计算 承载能力极限状态
Rmax=max[1.25qL1,0.375qL1+qL2]=max[1.25×6.354×0.9,0.375×6.354×0.9+6.354×0.2]=7.148kN
同理可得:
梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R1=5.152kN,R2=7.148kN,R3=5.895kN,R4=7.148kN,R5=5.152kN
正常使用极限状态
Rmax'=max[1.25q'L1,0.375q'L1+q'L2]=max[1.25×4.411×0.9,0.375×4.411×0.9+4.411×0.2]=4.962kN
同理可得:
梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R1'=3.156kN,R2'=4.962kN,R3'=4.034kN,R4'=4.962kN,R5'=3.156kN
主梁验算
主梁类型 钢管 主梁截面类型(mm) 主梁抗弯强度设计值主梁计算截面类型(mm) Ф48×3.2 [f](N/mm) 2Φ48×3.5 205 主梁抗剪强度设计值[τ](N/mm) 主梁弹性模量E(N/mm) 可调托座内主梁根数 22125 主梁截面抵抗矩W(cm) 34.73 206000 2 主梁截面惯性矩I(cm) 主梁受力不均匀系数 411.36 0.6 主梁自重忽略不计,主梁2根合并,其主梁受力不均匀系数=0.6,则单根主梁所受集中力为Ks×Rn,Rn为各小梁所受最大支座反力
计算简图 1、抗弯验算
主梁弯矩图 主梁弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.362×106/4730=76.591N/mm2≤[f]=205N/mm2 满足要求! 2、抗剪验算
主梁剪力图 Vmax=6.057kN
τmax=2Vmax/A=2×6.057×1000/450=26.922N/mm2≤[τ]=125N/mm2 满足要求! 3、挠度验算
主梁变形图 νmax=0.138mm≤[ν]=L/250=400/250=1.6mm 满足要求! 4、支座反力计算 承载能力极限状态
支座反力依次为R1=0.399kN,R2=9.547kN,R3=9.547kN,R4=0.399kN
立杆所受主梁支座反力依次为P1=0.399/0.6=0.664kN,
P2=9.547/0.6=15.912kN,P3=9.547/0.6=15.912kN,P4=0.399/0.6=0.664kN
可调托座验算
荷载传递至立杆方式 扣件抗滑移折减系数kc 可调托座 可调托座承载力容许值[N](kN) 0.85 30 1、扣件抗滑移验算 两侧立杆最大受力0.399kN≤0.85×8=6.8kN
单扣件在扭矩达到40~65N·m且无质量缺陷的情况下,单扣件能满足要求!
2、可调托座验算
可调托座最大受力N=max[P2,P3]=15.912kN≤[N]=30kN 满足要求!
N=max[R1,R4]=max[0.399,0.399]=
立杆验算
剪刀撑设置 立杆伸出顶层水平杆中心线至支撑点的长度a(mm) 非顶部立杆计算长度系数μ2 立杆钢管计算截面类型(mm) 立杆截面面积A(mm2) 立杆截面抵抗矩W(cm3) 支架自重标准值q(kN/m) 200 1.755 Ф48×3.2 450 4.73 加强型 立杆顶部步距hd(mm) 顶部立杆计算长度系数μ1 立杆钢管截面类型(mm) 钢材等级 回转半径i(mm) 抗压强度设计值[f](N/mm2) 0.15 750 1.386 Φ48×3.5 Q235 15.9 205 1、长细比验算 顶部立杆段:l01=kμ1(hd+2a)=1×1.386×(750+2×200)=1594mm 非顶部立杆段:l02=kμ2h =1×1.755×1500=2632mm
λ=max[l01,l02]/i=2632/15.9=165.535≤[λ]=210 长细比满足要求!
顶部立杆段:l01=kμ1(hd+2a)=1.155×1.386×(750+2×200)=1841mm 非顶部立杆段:l02=kμ2h =1.155×1.755×1500=3041mm λ=max[l01,l02]/i=3041/15.9=191.258 查表得:φ=0.197 2、风荷载计算 Mwd
=
γ0×γL×φwγQ×Mωk=γ0×γL×φwγQ×(ζ2×ωk×la×h2/10)
=
1×0.9×0.6×1.5×(1×0.04×0.9×1.52/10)=0.007kN·m
3、稳定性计算
P1=0.664kN,P2=15.912kN,P3=15.912kN,P4=0.664kN 梁两侧立杆承受楼板荷载: 左
侧
楼
板
传
递
给
梁
左
侧
立
杆
荷
载
:N
边
[1.3×(0.5+(24+1.1)×0.15)+1.5×0.9×3]×(0.9+0.6-0.5/2)/2×0.9=5.397kN 1=1×
右
侧
楼
板
传
递
给
梁
右
侧
立
杆
荷
载
:N
边
[1.3×(0.5+(24+1.1)×0.15)+1.5×0.9×3]×(0.9+1.2-0.6-0.5/2)/2×0.9=5.397kN 2=1×
Nd=max[P1+N
边
1
,P2,P3,P4+N
边
1.3×0.15×(5.05-1.2)2]+1×=
max[0.664+5.397,15.912,15.912,0.664+5.397]+0.751=16.662kN
fd
=
Nd/(φA)+Mwd/W
=
16662.457/(0.197×450)+0.007×106/4730
=
189.438N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
高宽比验算
根据《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016 第8.3.2条: 支撑脚手架独立架体高宽比不应大于3.0
H/B=5.05/71.8=0.07≤3 满足要求!
架体抗倾覆验算
风荷载作用示意 支撑脚手架风线荷载标准值:qwk=l'a×ωfk=0.9×1.229=1.106kN/m: 风荷载作用在支架外侧模板上产生的水平力标准值: Fwk= l'a×Hm×ωmk=0.9×1×0.362=0.326kN
支撑脚手架计算单元在风荷载作用下的倾覆力矩标准值Mok: Mok=0.5H2qwk+HFwk=0.5×5.052×1.106+5.05×0.326=15.749kN.m 参考《规范》GB51210-2016 第6.2.17条: B2l'a(gk1+ gk2)+2ΣGjkbj ≥3γ0Mok
gk1——均匀分布的架体面荷载自重标准值kN/m2
gk2——均匀分布的架体上部的模板等物料面荷载自重标准值kN/m2 Gjk——支撑脚手架计算单元上集中堆放的物料自重标准值kN
bj ——支撑脚手架计算单元上集中堆放的物料至倾覆原点的水平距离m B2l'a(gk1+
730.652kN.m≥3γ0Mok =3×1×15.749=47.248kN.M
满足要求!
gk2)+2ΣGjkbj
=B2l'a[qH/(l'a×l'b)+G1k]+2×Gjk×B/2=71.82×0.9×[0.15×5.05/(0.9×0.9)+0.5]+2×1×71.8/2=6
立杆地基基础计算
地基土类型 立杆垫木地基土承载力折减系数mf 素填土 地基承载力特征值fak(kPa) 垫板底面面积A(m2) 140 1 0.15 立杆底垫板的底面平均压力p=N/(mfA)=16.662/(1×0.15)=111.083kPa≤γufak=1.254×140 =175.56kPa
满足要求!
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