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' XXXXX 综合办公楼工程 模 板 支 撑 体 系 计 算 书 编制单位: 编制人: 审核人: 审定人: 编制日期:二0一二年五月十日 21
板模板(木支撑)计算书 XXXXX综合办公楼工程;工程建设地点:XXXXXXX市场旁;属于框架结构;地上6层;地下0层;建筑高度:23.8m;标准层层高:3.2m;总建筑面积:4904.61平方米;总工期:275天。 本工程由XXXX投资建设,XXXX设计研究院设计,XXX工程有限公司地质勘察,XXXX公司监理,XXXX组织施工;由XX担任项目经理,XXX担任技术负责人。 模板支架采用木顶支撑,计算根据《木结构设计规范》(GB50005-2003)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)、《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)、《建筑施工计算手册》江正荣著、《建筑施工手册》(第四版)等编制。 一、参数信息 1、模板支架参数 横向间距或排距(m):0.900;纵距(m):0.900; 模板支架计算高度(m):3.600;立柱采用方木; 立柱方木截面宽度(mm):60.000;立柱方木截面高度(mm):80.000; 斜撑截面宽度(mm):30.000;斜撑截面高度(mm):40.000; 帽木截面宽度(mm):60.000;帽木截面高度(mm):80.000; 斜撑与立柱连接处到帽木的距离(mm):600.000; 板底支撑形式:方木支撑;方木的间隔距离(mm):300.000; 方木的截面宽度(mm):40.000;方木的截面高度(mm):60.000; 2、荷载参数 模板与木板自重(kN/m2):0.500;混凝土与钢筋自重(kN/m3):25.000; 施工均布荷载标准值(kN/m2):2.000; 3、楼板参数 钢筋级别:二级钢HRB335(20MnSi);楼板混凝土强度等级:C25; 每层标准施工天数:8;每平米楼板截面的钢筋面积(mm2):523.600; 楼板的计算跨度(m):4.800;楼板的计算宽度(m):4.800; 楼板的计算厚度(mm):100.000;施工期平均气温(℃):25.000; 4、板底方木参数 板底方木选用木材:杉木;方木弹性模量E(N/mm2):9000.000; 方木抗弯强度设计值fm(N/mm2):11.000;方木抗剪强度设计值fv(N/mm2):1.400; 5、帽木方木参数 帽木方木选用木材:杉木;方木弹性模量E(N/mm2):9000.000; 方木抗弯强度设计值fm(N/mm2):11.000;方木抗剪强度设计值fv(N/mm2):1.400; 6、斜撑方木参数 斜撑方木选用木材:杉木;方木弹性模量E(N/mm2):9000.000; 21
方木抗压强度设计值fv(N/mm2):11.000; 7、立柱方木参数 立柱方木选用木材:杉木;方木弹性模量E(N/mm2):9000.000; 方木抗压强度设计值fv(N/mm2):10.000; 21
二、模板面板计算 模板面板为受弯构件,按三跨连续梁对面板进行验算其抗弯强度和刚度模板面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=90.00×1.802/6=48.600cm3; I=90.00×1.803/12=43.740cm3; 面板计算简图 1、荷载计算 (1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m): q1=25.000×0.100×0.900+3.500×0.900=5.400kN/m; (2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m): q2=2.000×0.900=1.800kN/m; 21
2、强度计算 计算公式如下: M=0.1ql2 其中:q=1.2q1+1.4q2=1.2×5.400+1.4×1.800=9.000kN/m 最大弯矩M=0.1×9.000×300.002=81000.000N·mm; 面板最大应力计算值σ=M/W=81000.000/48600.000=1.667N/mm2; 面板的抗弯强度设计值[f]=17.00N/mm2; 面板的最大应力计算值为1.667N/mm2,小于面板的抗弯强度设计值17N/mm2,满足要求! 3、挠度计算 挠度计算公式为: ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250 其中q=q1=5.400kN/m 面板最大挠度计算值ν=0.677×5.400×300.0004/(100×6000.00×43.740×104)=0.11mm; 面板最大允许挠度[ν]=300.00/250=1.20mm; 面板的最大挠度计算值0.11mm,小于面板的最大允许挠度1.2mm,满足要求! 三、模板底支撑方木的验算 本工程模板板底采用方木作为支撑,方木按照三跨连续梁计算;方木截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=b×h2/6=4.000×6.0002/6=24.000cm3; I=b×h3/12=4.000×6.0003/12=72.000cm4; 木楞计算简图 1、荷载的计算 (1)钢筋混凝土板自重线荷载(kN/m):q1=25.000×0.100×0.300=0.750kN/m; (2)模板的自重线荷载(kN/m):q2=0.500×0.300=0.150kN/m; (3)活荷载为施工荷载标准值(kN/m):p1=2.000×0.300=0.600kN/m; 2、抗弯强度验算 M=0.1ql2 均布荷载q=1.2×(q1+q2)+1.4×p1=1.2×(0.750+0.150)+1.4×0.600=1.920kN/m; 最大弯矩M=0.1×q×l2=0.1×1.920×0.9002=0.156kN·m; 最大支座力N=1.1×q×l=1.1×1.920×0.900=1.901kN; 截面应力σ=M/W=0.156×106/24.000×103=6.480N/mm2; 21
方木的最大应力计算值为6.480N/mm2,小于方木抗弯强度设计值11.000N/mm2,满足要求! 3、抗剪强度验算 截面抗剪强度必须满足下式: τ=3V/(2bhn)≤fv 其中最大剪力:V=0.6×1.920×0.900=1.037kN; 截面受剪应力计算值:τ=3×1.037×103/(2×40.000×60.000)=0.648N/mm2; 截面抗剪强度设计值:[fv]=1.400N/mm2; 方木的最大受剪应力计算值为0.648N/mm2,小于方木抗剪强度设计值1.4N/mm2,满足要求! 4、挠度验算 ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250 均布荷载q=q1+q2=0.750+0.150=0.900kN/m; 最大变形ν=0.677×0.900×(0.900×103)4/(100×9000.000×72.000×104)=0.617mm; 方木的最大挠度为0.617mm,小于最大容许挠度3.600mm,满足要求! 四、帽木验算 支撑帽木按照集中以及均布荷载作用下的两跨连续梁计算; 集中荷载P取纵向板底支撑传递力:P=1.920×0.900=1.728kN; 均布荷载q取帽木自重:q=0.900×0.060×0.080×3.870=0.019kN/m; 截面抵抗矩:W=b×h2/6=6.000×8.0002/6=64.000cm3; 截面惯性矩:I=b×h3/12=6.000×8.0003/12=256.000cm4; 帽木受力计算简图 21
帽木剪力图(kN) 帽木弯矩图(kN·m) 帽木变形图(mm) 各支座对支撑梁的支撑反力由左至右分别为: R[1]=1.987kN;R[2]=2.955kN;R[3]=1.987kN; 最大弯矩Mmax=0.145kN·m;最大变形νmax=0.042mm; 最大剪力Vmax=1.478kN;截面应力σ=144.513/64=2.258N/mm2。 帽木的最大应力为2.258N/mm2,小于帽木的抗弯强度设计值11.000N/mm2,满足要求! 帽木的最大挠度为0.042mm,小于帽木的最大容许挠度1.8mm,满足要求! 五、模板支架荷载标准值(轴力)计算 作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。 1、静荷载标准值包括以下内容 (1)木顶撑的自重(kN): NG1={0.900×0.060×0.080+[(0.900/2)2+0.6002]1/2×2×0.030×0.040+3.600×0.060×0.080}×3.870=0.091kN (2)模板的自重(kN): NG2=0.500×0.900×0.900=0.405kN; (3)钢筋混凝土楼板自重(kN): NG3=25.000×0.100×0.900×0.900=2.025kN; 经计算得到,静荷载标准值; NG=NG1+NG2+NG3=0.091+0.405+2.025=2.521kN; 21
2、活荷载为施工荷载标准值 经计算得到,活荷载标准值: NQ=2.000×0.900×0.900=1.620kN; 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=1.2×2.521+1.4×1.620=5.293kN; 六、立柱的稳定性验算 稳定性计算公式如下: σ=N/(φA0)≤fc 其中,N--作用在立柱上的轴力 σ--立柱受压应力计算值; fc--立柱抗压强度设计值; A0--立柱截面的计算面积; A0=60.000×80.000=4800.000mm2 φ--轴心受压构件的稳定系数,由长细比λ=l0/i结果确定; 轴心受压稳定系数按下式计算: φ=2800/λ2 i--立杆的回转半径,i=0.289×60.000=17.340mm; l0--立杆的计算长度,l0=3600-100-600=2900mm; λ=2900.000/17.340=167.243; φ=2800/(167.243)2=0.100; 经计算得到: σ=5292.670/(0.100×4800.000)=11.015N/mm2; 根据规范规定,用于施工和维修时木材的强度设计值应乘1.2调整系数: [f]=1.2×10.000=12.000N/mm2; 木顶支撑立柱受压应力计算值为11.015N/mm2,小于木顶支撑立柱抗压强度设计值12.000N/mm2,满足要求! 七、斜撑(轴力)计算 木顶撑斜撑的轴力RDi按下式计算: RDi=RCi/sinαi 其中RCi-斜撑对帽木的支座反力; RDi-斜撑的轴力; αi-斜撑与帽木的夹角。 sinαi=sin{90-arctan[(0.900/2)/0.600]}=0.984; 斜撑的轴力:RDi=RCi/sinαi=1.987/0.984=2.019kN 八、斜撑稳定性验算 稳定性计算公式如下: σ=N/(φA0)≤fc 其中,N--作用在木斜撑的轴力,2.019kN σ--木斜撑受压应力计算值; fc--木斜撑抗压强度设计值;11.000N/mm2 A0--木斜撑截面的计算面积; 21
A0=30.000×40.000=1200.000mm2; φ--轴心受压构件的稳定系数,由长细比λ=l0/i结果确定; 轴心受压构件稳定系数按下式计算: φ=min{3000/λ,1/(1+(λ/65)2)} i--木斜撑的回转半径,i=0.289×30.000=8.670mm; l0--木斜撑的计算长度,l0=[(900.000/2)2+600.0002]0.5=750.00mm; λ=750.000/8.670=86.505; φ=min{3000/86.505,1/(1+(86.505/65)2)}=0.361; 经计算得到: σ=2019.263/(0.361×1200.000)=4.663N/mm2; 根据规范规定,用于施工和维修时木材的强度设计值应乘1.2调整系数; [f]=1.2×11.000=13.200N/mm2; 木顶支撑斜撑受压应力计算值为4.663N/mm2,小于木顶支撑斜撑抗压强度设计值13.200N/mm2,满足要求! 九、楼板强度的验算 1.楼板强度计算说明 验算楼板强度时按照最不利情况考虑,楼板承受的荷载按照线荷载均布考虑。 宽度范围内配置Ⅱ级钢筋,每单位长度(m)楼板截面的钢筋面积As=524mm2,fy=300N/mm2。 板的截面尺寸为b×h=4800mm×100mm,楼板的跨度取4.8M,取混凝土保护层厚度20mm,截面有效高度ho=80mm。 按照楼板每8天浇筑一层,所以需要验算8天、16天、24天...的 承载能力是否满足荷载要求。 2.验算楼板混凝土8天的强度是否满足承载力要求 楼板计算长边4.8m,短边为4.8m; 楼板计算跨度范围内设6×6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=2×1.2×(0.5+25×0.1)+1×1.2×(0.091×6×6/4.8/4.8)+1.4×2=10.17kN/m2; 单元板带所承受均布荷载q=1×10.17=10.17kN/m; 板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算 Mmax=0.0513×10.17×4.82=12.02kN·m; 因平均气温为25℃,查《施工手册》温度、龄期对混凝土强度影响曲线 得到8天龄期混凝土强度达到62.4%,C25混凝土强度在8天龄期近似等效为C15.6。 混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=7.488N/mm2; 则可以得到矩形截面相对受压区高度: ξ=As×fy/(α1×b×ho×fcm)=523.6×300/(1×1000×80×7.488)=0.262 计算系数为:αs=ξ(1-0.5ξ)=0.262×(1-0.5×0.262)=0.228; 此时楼板所能承受的最大弯矩为: M1=αs×α1×b×ho2×fcm=0.228×1×1000×802×7.488×10-6=10.911kN·m; 结论:由于∑M1=M1=10.911<=Mmax=12.02 所以第8天楼板强度尚不足以承受上面楼层传递下来的荷载。 第2层以下的模板支撑必须保留。 3.验算楼板混凝土16天的强度是否满足承载力要求 21
楼板计算长边4.8m,短边为4.8m; 楼板计算跨度范围内设6×6排脚手架,将其荷载转换为计算宽度内均布荷载。 第3层楼板所需承受的荷载为 q=3×1.2×(0.5+25×0.1)+2×1.2×(0.091×6×6/4.8/4.8)+1.4×2=13.94kN/m2; 单元板带所承受均布荷载q=1×13.94=13.94kN/m; 板带所需承担的最大弯矩按照四边固接双向板计算 Mmax=0.0513×13.94×4.82=16.476kN·m; 因平均气温为25℃,查《施工手册》温度、龄期对混凝土强度影响曲线 得到16天龄期混凝土强度达到83.21%,C25混凝土强度在16天龄期近似等效为C20.8。 混凝土弯曲抗压强度设计值为fcm=9.968N/mm2; 则可以得到矩形截面相对受压区高度: ξ=As×fy/(α1×b×ho×fcm)=523.6×300/(1×1000×80×9.968)=0.197 计算系数为:αs=ξ(1-0.5ξ)=0.197×(1-0.5×0.197)=0.178; 此时楼板所能承受的最大弯矩为: M2=αs×α1×b×ho2×fcm=0.178×1×1000×802×9.968×10-6=11.33kN·m; 结论:由于∑M2=∑M1+M2=22.241>Mmax=16.476 所以第16天楼板强度足以承受以上楼层传递下来的荷载。 模板支持可以拆除。 梁模板(木支撑)计算书 平果县马头镇人民政府综合办公楼工程;工程建设地点:平果县大学路城东建材市场旁;属于框架结构;地上6层;地下0层;建筑高度:23.8m;标准层层高:3.2m;总建筑面积:4904.61平方米;总工期:275天。 本工程由平果县马头镇政府投资建设,桂林市建筑设计研究院设计,武汉丰达地质工程有限公司地质勘察,广西桂春工程项目管理咨询有限公司监理,广西正地建设发展有限公司组织施工;由梁斌担任项目经理,廖烈禄担任技术负责人。 计算依据《木结构设计规范》(GB50005-2003)等规范编制。 一、参数信息 1、模板参数 木支撑纵距Lb(m):0.500;立杆计算高度H(m):3.600; 立杆方木截面宽度b(mm):60.000;立杆方木截面高度h(mm):80.000; 梁底斜撑方木截面宽度b1(mm):40.000;梁底斜撑方木截面高度h1(mm):60.000; 帽木长度La(m):1.000;帽木截面宽度b2(mm):60.000; 帽木斜撑方木截面高度h2(mm):80.000; 斜撑与立杆连接处到帽木的距离h0(mm):600.000; 梁截面宽度B(m):0.250;梁截面高度D(m):0.550; 2、荷载参数 模板自重(kN/m2):0.5;混凝土与钢筋自重(kN/m2):25.0; 施工荷载(kN/m2):2.5;新浇混凝土荷载侧压力(kN/m2):12.0; 21
振捣混凝土对梁底模板荷载(kN/m2):2.0;振捣混凝土对梁侧模板荷载(kN/m2):4.0; 3、梁侧模板参数 主楞间距(mm):230;次楞根数:4;主楞竖向支撑点数量:2; 竖向支撑点到梁底距离依次是:180mm,200mm; 穿梁螺栓直径(mm):M12;穿梁螺栓水平间距(mm):230; 主楞材料:木方;宽度(mm):60.00;高度(mm):80.00; 主楞合并根数:2; 次楞材料:木方;宽度(mm):60.00;高度(mm):80.00; 4、面板参数 面板选用类型:胶合面板;面板弹性模量E(N/mm2):6000.000; 面板厚度(mm):20.000;面板抗弯设计值fm(N/mm2):13.000; 5、立杆方木参数 立杆方木选用木材:杉木;方木弹性模量E(N/mm2):9000.000; 方木抗压强度设计值fc(N/mm2):10.000; 6、斜撑方木参数 斜撑方木选用木材:杉木;斜撑方木弹性模量E(N/mm2):9000.000; 斜撑方木抗压强度设计值fc(N/mm2):11.000; 7、帽木方木参数 帽木方木选用木材:杉木;弹性模量E(N/mm2):9000.000; 抗剪强度设计值fv(N/mm2):1.400;抗弯强度设计值fm(N/mm2):11.000; 二、梁侧模板荷载计算 21
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。 按《施工手册》,新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值: F=0.22γtβ1β2V1/2 F=γH 其中γ--混凝土的重力密度,取24.000kN/m3; t--新浇混凝土的初凝时间,取2.000h; 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0.500m; β1--外加剂影响修正系数,取1.200; β2--混凝土坍落度影响修正系数,取0.850。 分别计算得17.031kN/m2、12.000kN/m2,取较小值12.000kN/m2作为本工程计算荷载。 三、梁侧模板面板的计算 面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。 次楞的根数为4根。面板按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。 面板计算简图(单位:mm) 1.强度计算 材料抗弯强度验算公式如下: σ=M/W<[f] 其中,W--面板的净截面抵抗矩,W=23×2×2/6=15.33cm3; M--面板的最大弯矩(N·mm); σ--面板的弯曲应力计算值(N/mm2) [f]--面板的抗弯强度设计值(N/mm2); 按照均布活荷载最不利布置下的三跨连续梁计算: M=0.1q1l2+0.117q2l2 其中,q--作用在模板上的侧压力,包括: 新浇混凝土侧压力设计值:q1=1.2×0.23×12×0.9=2.981kN/m; 振捣混凝土荷载设计值:q2=1.4×0.23×4×0.9=1.159kN/m; 计算跨度:l=(550-100)/(4-1)=150mm; 面板的最大弯矩M=0.1×2.981×[(550-100)/(4-1)]2+0.117×1.159×[[(550-100)/(4-1)]]2=9.76×103N·mm; 面板的最大支座反力为:21
N=1.1q1l+1.2q2l=1.1×2.981×[(550-100)/(4-1)]/1000+1.2×1.159×[(550-100)/(4-1)]/1000=0.700kN; 经计算得到,面板的受弯应力计算值:σ=9.76×103/1.53×104=0.6N/mm2; 面板的抗弯强度设计值:[f]=13N/mm2; 面板的受弯应力计算值σ=0.6N/mm2小于面板的抗弯强度设计值[f]=13N/mm2,满足要求! 2.挠度验算 ν=0.677ql4/(100EI)≤[ν]=l/250 q--作用在模板上的新浇筑混凝土侧压力线荷载设计值:q=q1=2.981N/mm; l--计算跨度:l=[(550-100)/(4-1)]=150mm; E--面板材质的弹性模量:E=6000N/mm2; I--面板的截面惯性矩:I=23×2×2×2/12=15.33cm4; 面板的最大挠度计算值:ν=0.677×2.981×[(550-100)/(4-1)]4/(100×6000×1.53×105)=0.011mm; 面板的最大容许挠度值:[ν]=l/250=[(550-100)/(4-1)]/250=0.6mm; 面板的最大挠度计算值ν=0.011mm小于面板的最大容许挠度值[ν]=0.6mm,满足要求! 四、梁侧模板支撑的计算 1.次楞计算 次楞直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。 次楞均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到: q=0.700/0.230=3.046kN/m 本工程中,次楞采用木方,宽度60mm,高度80mm,截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为: W=1×6×8×8/6=64cm3;I=1×6×8×8×8/12=256cm4;E=9000.00N/mm2; 计算简图 21
剪力图(kN) 弯矩图(kN·m) 变形图(mm) 经过计算得到最大弯矩M=0.016kN·m,最大支座反力R=0.771kN,最大变形ν=0.003mm (1)次楞强度验算 21
强度验算计算公式如下: σ=M/W<[f] 经计算得到,次楞的最大受弯应力计算值σ=1.61×104/6.40×104=0.3N/mm2; 次楞的抗弯强度设计值:[f]=11N/mm2; 次楞最大受弯应力计算值σ=0.3N/mm2小于次楞的抗弯强度设计值[f]=11N/mm2,满足要求! (2)次楞的挠度验算 次楞的最大容许挠度值:[ν]=230/400=0.575mm; 次楞的最大挠度计算值ν=0.003mm小于次楞的最大容许挠度值[ν]=0.575mm,满足要求! 2.主楞计算 主楞承受次楞传递的集中力,取次楞的最大支座力0.771kN,按照集中荷载作用下的简支梁计算。 本工程中,主楞采用木方,宽度60mm,高度80mm,截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为: W=2×6×8×8/6=128cm3;I=2×6×8×8×8/12=512cm4;E=9000.00N/mm2; 主楞计算简图 主楞弯矩图(kN·m) 21
主楞变形图(mm) 经过计算得到最大弯矩M=0.173kN·m,最大支座反力R=5.202kN,最大变形ν=0.070mm (1)主楞抗弯强度验算 σ=M/W<[f] 经计算得到,主楞的受弯应力计算值:σ=1.73×105/1.28×105=1.4N/mm2;主楞的抗弯强度设计值:[f]=11N/mm2; 主楞的受弯应力计算值σ=1.4N/mm2小于主楞的抗弯强度设计值[f]=11N/mm2,满足要求! (2)主楞的挠度验算 根据连续梁计算得到主楞的最大挠度为0.070mm 主楞的最大容许挠度值:[ν]=250/400=0.625mm; 主楞的最大挠度计算值ν=0.07mm小于主楞的最大容许挠度值[ν]=0.625mm,满足要求! 五、穿梁螺栓的计算 验算公式如下: N<[N]=f×A 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; 穿梁螺栓型号:M12;查表得: 穿梁螺栓有效直径:9.85mm;穿梁螺栓有效面积:A=76mm2; 穿梁螺栓所受的最大拉力:N=5.202kN。 穿梁螺栓最大容许拉力值:[N]=170×76/1000=12.92kN; 穿梁螺栓所受的最大拉力N=5.202kN小于穿梁螺栓最大容许拉力值[N]=12.92kN,满足要求! 六、梁底模板计算 面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和挠度。计算的原则是按照模板底支撑的间距和模板面的大小,按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。 强度验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。 本算例中,面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=250×20×20/6=1.67×104mm3; I=250×20×20×20/12=1.67×105mm4; 1.抗弯强度验算 21
按以下公式进行面板抗弯强度验算: σ=M/W