全钢大模板86系列计算书改.doc

附件86 系 列拼装式全钢大模板设计计算书陕西航天建筑工程公司目 录一、新浇筑砼对模板侧面的压力标准值1二、振捣砼和倾倒砼对模板产生的侧压力2三、模板面板刚度、强度验算2四、模板主肋刚度、强度验算4五、穿墙螺栓强度验算5六、操作平台计算6七、吊环强度验算7八、模板停放时在风载作用下自稳角计算9一、新浇砼对模板侧面的压力标准值F=0.22cto12V根据建筑工程大模板技术规程JGJ742003、J2702003附录B提供的公式计算。当采用内部振捣器时新浇筑的砼作用于模板的最大侧压力，可按下列二式计算，并取其中较小值。 （1）F=cH （2）式中： F 新浇筑砼对模板的最大侧压力（KN/m2）； c 砼的重力密度（KN/m3）； to 新浇砼的初凝时间（h），可按实测确定。当缺乏试验资料时，可采用to=200/（T+15）计算（T为砼的温度）； V 砼的浇筑速度（m/h）； H 砼侧压力计算位置处至新浇筑砼顶面的总高度（m）； 1 外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2； 2 砼坍落度影响修正系数，当坍落度小于100mm时，取1.10：不小于100mm时，取1.15。砼侧压力的计算分布图形如图1所示。hy为有效压头高度hy=F/c(m)hyHF图1 砼侧压力的分布图形算例1 目前新浇筑砼特性，取有关数值如下：对普通砼来说，新浇筑砼自重标准值24KN/m3，即取c=24KN/m3；新浇筑砼的初凝时间（h）取to=2.5（h）；砼的浇注速度V=0.8m/h；砼侧压力计算位置处至新浇砼顶面的总高度为2.8m；掺具有缓凝作用的外加剂，取1=1.2；坍落度影响修正系数取2=1.15。F=0.22×24×2.5×1.2×1.15×0.8 =16.29 KN/m2F=24×2.8=67.2KN/m2有效压头高度 h=16.29÷24=0.68m二、振捣砼和倾倒砼时对模板产生的侧压力1、振捣砼时产生的荷载标准值（KN/m2）对垂直面模板可采用4.0 KN/m2（作用范围在新浇筑砼侧压力的有效压头高度之内）。2、倾倒砼时产生的水平载荷标准（KN/m2）目前采用容量小于0.2m3的运输器具，取2.0 KN/m2，规范规定作用范围在有效压头高度以内。三、全钢大模板强度、刚度验算由于侧向大模板纵横交叉与模板钢面板焊接，把模板的板面分成300mm×2800mm、300mm×850mm、300mm×1000mm、300mm×250mm、300mm×600mm等大小不等的方格，面板与纵向主肋焊缝较牢，面板与横向次肋焊缝较纵向焊缝较少一些，至此面板处于二边固支二边简支板的受力状态。按高等材料力学的公式，假定跨a固定，跨b简支，且a为长边，b为短边。计算公式为：Macv=Mac+Mbc18式中：Mbc= qb2/（1+0.82+64），Mac=0.015qb2(1+32)/(1+4)18 Wmax=0.16/（1+2+54）×(1-2)×qb4/Eh3，Mae= qb2/(1+0.84) 材料的泊松比，对于普通钢材一般取=0.3；q 均布荷载（KN/m2）；Mac 沿板中心线的弯矩；Mbc 沿板中心处的弯矩；h 板的厚度；Macv 模板考虑材料的泊松比后，沿板中心线的弯矩；Mae 板边中心处弯矩；Wmax 板在均布荷载作用下的最大位移；=b/a取钢材的泊松系数=0.3，钢材的弹性模量E=206KN/mm2，钢板厚度h=6mm 取300mm×2800mm方格板验算，得到最大弯矩和挠度。18Mbc= qb2/（1+0.82+64）=0.079qb2，Mac=0.015qb2（1+32）/（1+4)=0.0155qb2Macv=0.0155qb2+0.3×0.124qb2=0.0526qb2Wmax=0.16/（1+2+54）×(1-2)qb4/Eh3=0.144qb4/Eh3对于静荷载，取组合系数1.2，则静载为：19.55×3004206×106×63q=1.2×16.29=19.55kN/m2Wmax=0.144 =0.512mm板中心弯矩：Macv=0.0526+19.55×0.32=0.0925KN板边中心弯矩：Mae=0.125×19.55×0.32=0.22KN最大弯矩对应的应力为：（取1mm宽截面）220N·mm6mm3max=Mae/rxW= =36.67N/mm21616W= bh2= ×1×62 =6mm，弯矩平面内截面系数rx=1刚度和强度均满足设计要求。其中，板内挠度要求小于1mm，强度要求小于190N/mm2。（相应于抗拉，抗压强度）四、模板主肋刚度、强度验算模板主肋刚度、强度验算的方法是假定模板主肋受荷作用为一根连续梁，按连续梁计算方法来进行模板主肋刚度、强度验算。假定作用的简图为图2。L1L2图2 主肋按连续梁计算刚度、强度示意图L1=900mm L2=1100mm为了简单起见，对L2跨按一边固支一边简支梁进行，且假定在L2上作用均布荷载。9128qL4EImax=0.00542 Mmax= qL2考虑上翼缘的作用，此时截面如下图680y1y263006686640112112Ixo= 300×63+(y13)2(6×300)+ 803×6+(y240)2(6×80)112 = 63×34×2+(y23)2×34×6+(y19)2×34×6300×6×3+6×80×46+34×6×9+34×6×83300×6+80×6+34×6×2y1= =17.21mm112y2=86-y1 y2=68.79mm112Ixo= 300×63+(17.213)2(6×300)+ 803×6+(68.7940)2(6×80)112 = 63×34×2+(68.793)2×34×6+(17.219)2×34×6 =1924224.381mm45.865×1100420600×1924224.381均布q=0.01955×300=5.865N/mmmax=0.00542× =0.045mm112如果不考虑上翼缘的作用，仅考虑主肋截面的作用。(此时按槽钢计算)Ixo= ×6×803+372×34×6×2=814552mm45.865×11004206000×814552max=0.00542× =0.107mm91289128Mmax= qL2= ×5.865×11002=498983.2N·mm五、穿墙螺栓强度验算穿墙栓采用32，假定采用螺距P（mm）为3.5mm，考虑端头插孔则螺栓有效直径为25mm，则螺栓有效面积Ae=490.87mm2。假定穿墙栓所承受模板侧压力的面积为1200mm×1200mm，而侧压力为0.01955N/mm2，则承受拉力设计值N=1200×1200×0.01955=28.152KN。抗拉强度按190N/mm2取值，则螺栓能承受的拉力为：N承=190×490.87=93.27KNN承=93.27KNN=28.152KN螺栓能承受的拉力远远大于侧向压力。六、操作平台计算1、计算简图如图3ABVCNbNcVc800550图3 操作平面受力计算示意图2、力学计算操作平台C节点是计算关键。假定ABC为一钢体，其自重脚手板重及施工人员最不利计算。自重=0.1kN 人重=0.6KN钢脚手板重=0.208kN N=0.6+0.1+0.208=0.908KN以集中荷载N作用于A点计算，得平衡方程。Ne.550=N.800 N=0.908kN既而可平衡力系 Ne=1.286kNNb=Ne=1.286kN N=Vc=0.908KN 3、焊缝验算=N/LmtfW其中Lm焊缝长度 t在对接接头中连接件的较小厚度 fW对接焊缝的抗拉强度设计值这里N=Nb=908NLm=48×2=96mm t=3.5mm fW=160N/mm2=908/96×3.5=3.08N/mm160N/mm(可)4、螺栓抗剪计算14每个螺栓受剪连接应取抗剪和承压设计值中较小值。抗剪承载力N= N.d2/4.其中：受剪面数目N=2 螺栓杆直径d=14mm14 抗剪强度设计=130N/mm2N=2××142× ×130=40.02KNVb=0.908KN承压承载力 Ne=dtfcd 螺栓直径d=14mmt对接接头中连接件的较小厚度t=3.5mmfc承压强度设计值fc=465N/mm2Ne=14×2×3.5×465=45.57kNNb=1.286KN(可)七、吊环强度验算1、吊环构造示意图如图2、吊环所需承受的重量模板按7000mm×2900mm计算一块整体式模量，总重量大约19.25KN荷载设计值分项系数取1.2。则为N板=19.25×1.2=23.1KN大板由两个吊环承担，一个环承担的力为N板/2=23.1/2=11.55KN由于钢吊环按2个截面计算，吊环拉应力不应大于50N/mm2KdFX2×502.6×11.55×1032×50大模板钢吊环所需净截面面积可按下列公式计算：Sd = =300.3mm2实际用环的截面面积为：S=d2/4=314mm2 （d=20mm）SSd（截面面积满足要求）式中 Sd吊环净截面积（mm2）； FX大模板吊装时每个吊环所承受荷载的设计值（N）； Kd截面调整系数，通常Kd=2.6。3、螺栓抗剪计算：14每个螺栓受剪连接应取抗剪和承压设计值中较小值。抗剪承载力N= n.d2/4.其中：受剪面数目n=2 螺栓杆直径d=14mm14 抗剪强度设计=130N/mm2N=2××142× ×130=40.02KNN板/2=18.42KN承压承载力 Ne=dtfcd 螺栓直径d=14mmt对接接头中连接件的较小厚度t=3.5mmfc承压强度设计值fc=465N/mm2Ne=14×2×3.5×465=45.57kNN板/2=18.42KN4、角焊缝设计强度的验算：由于角焊缝长度方向与受力方向一致，因此剪应力按 f=N/heLm计算，共4条焊缝，每条长120mm取焊缝的有效厚度he=4mm f=22.42/4×(120-10)×4=12.74N/mm2远远低于角焊缝的抗拉、抗压和抗弯设计值 fW=160N/mm2八、大模板的倾覆稳定验算大模板稳定性，主要取决于模板自稳角。所谓自稳角度就是对一定自重的大模板，在某一风力作用下，除能保持稳定的倾斜角，即模板面与铝垂直线之间的夹角。Hhab图4 自稳角计算简图自稳角的计算简图如上图所示，若设支架ba，在右风荷载的作用下，只要保证模板不从右向左倾覆，就同时保证了在左风向作用下，模板不会从左向右倾覆。h2自稳角计算时，取出一米宽的板带，假定模板自重为P（N/m2），风荷载为W（N/m2）。大模板保证自稳条件是：抗倾覆力矩倾覆力矩。h2PH.aKkh.1212P2从图上看到：h=Hcos,a= .sin代入上式，得到 H2sin KkH2cos2= KkH2(1-sin2)-p±p2+4k2k22kk即等式，即有kksin2Psin-kk=0，sin= -p±p2+4k2k22kk即=sin-1( )设计时，应根据模板所在楼层高层与风力的大小，模板自重，按自稳角方程式即可确定安全自稳角，计算的自稳角如果超过支架能调节的最大倾角时，则应加缆风的措施以保证安放模板的安全。在实际计算中，垂直于建筑物表面上的风荷载标准值应按下式计算：arc sin-p+(p2+4K2k2)/2 Kk式中 大模板自稳角（°）； p大模板单位面积自重（KN/m2） k抗倾倒系数，通常k=1.2； k风荷载标准值（KN/m2）； k=sz2f/1600 式中 s风荷载体型系数，取s=1.3； z风压高度变化系数，大模板地面堆放时z=1； f风速（m/s），根据本地区风力级数确定，换算关系参照下表。风力（级）56789风速（m/s）8.010.710.813.813.917.117.220.720.824.4基本风压（KN/m2）0.040.070.070.120.120.180.180.270.270.37算例2 西安地区基本风压为0.35KN/m2，按线性插入法得风速为23.68m/s，k=sz2f/1600=1.3×1×23.682/1600=0.456 KN/m2，大模板自重2KN/m2，2±22+4×1.22×0.45622×1.2×0.456代入公式计算：sin= =0.2557sin-1(0.2557)=14.82°所以支架的角度要大于14.82°。参 考 资 料中华人民共和国行业标准建筑工程大模板技术规程JGJ742003 J2702003砼结构工程施工及验收规范GB502041992孙训方等编材料力学高教出版社王国周编钢结构原理与设计清华大学出版社附录1 有关省市基本风压列表经查荷载规范，知道下面省市的基本风压如下：省 市基本风压北 京0.35k N/m2天 津0.40kN/m2陕西西安0.35kN/m2河北石家庄0.30kN/m2吉林长春0.55kN/m2辽宁沈阳0.50kN/m2内蒙古呼和浩特0.50kN/m2山西太原0.30kN/m2河南郑州0.40kN/m2江苏南京0.35kN/m2安徽合肥0.30kN/m2广西南宁0.35kN/m214