水塔脚手架记模板计算书.doc

第十四章 计算书14.1、脚手架计算书钢管脚手架计算参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）。计算脚手架为4排架，以双排架为模型进行验算。相关参数如下：结构施工脚手架，架搭设高度32m；改为35m立杆为单立管。立杆纵距la1m、立杆横距lb0.9m、立杆步距h1.5m，内排架距支筒200mm；大横杆在小横杆上面；钢管类型483.5，每米立杆承受的结构自重标准值0.1291 kN/m，抗压、抗拉和抗拉强度设计值取205N/mm2；连墙件为2步3跨；脚手板为50mm木板，同时铺设2层，同时施工2层；施工均布活荷载标准值3kN/m2，脚手板自重标准值0.35 kN/m2，安全网自重取0.005 kN/m2，栏杆、挡脚板自重取0.14 kN/m基本风压0.3 kN/m2，风压高度变化系数取1.42，风荷载体型系数取1.12，无雪荷载；对接扣件（抗滑）承载力设计值3.2kN，直角扣件、旋转扣件（抗滑）承载力设计值8kN，底座（抗压）承载力设计值40kN，地基承载力标准值取160kpa。考虑到现场扣件为旧扣件，扣件抗滑承载力系数取0.8；纵、横向水平杆容许挠度l/150与10mm；受压、受拉构件容许长细比：立杆210，横向斜撑、剪刀撑的压杆250，拉杆350。1、荷载计算大横杆的自重标准值：P1=0.038 kN/m ；脚手板的自重标准值：P2=0.350.9/3=0.105 kN/m ；活荷载标准值： Q=30.9/3=0.9kN/m；静荷载的设计值：q1=1.20.038+1.20.105=0.172 kN/m；活荷载的设计值：q2=1.40.9=1.26 kN/m；2、纵向水平杆验算2.1强度验算必须满足大横杆设计荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)大横杆设计荷载组合简图(支座最大弯矩)跨中和支座最大弯距分别按计算简图组合。跨中最大弯距计算公式如下： 跨中最大弯距为M1max=0.080.17212+0.101.2612 =0.14 kN.m；支座最大弯距计算公式如下： 支座最大弯距为M2max= -0.100.17212-0.1171.2612 -0.165kN.m；选择支座弯矩进行强度验算：= 0.165106/5080=32.48 N/mm2；纵向水平杆的最大弯曲应力为= 32.48 N/mm2 大横杆的抗压强度设计值205 N/mm2，满足要求。2.2挠度验算：最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度。计算公式如下： 其中：静荷载标准值：q1= P1+P2=0.038+0.105=0.143kN/m； 活荷载标准值：q2= Q =0.9 kN/m；最大挠度计算值为：= 0.6770.14310004/(1002.06105121900)+0.9900.910004/(1002.06105121900) = 0.393 mm；纵向水平杆的最大挠度0.393mm大横杆的最大容许挠度 1000/1506.67 mm与10 mm，满足要求。3、横向水平杆验算横向水平杆按照简支梁进行强度和挠度计算，纵向水平杆在横向水平杆的上面。用纵向水平杆支座的最大反力计算值作为横向水平杆集中荷载，在最不利荷载布置下计算横向水平杆的最大弯矩和变形。3.1荷载值计算大横杆的自重标准值：p1= 0.0381 = 0.038 kN；脚手板的自重标准值：P2=0.350.91/3=0.105 kN；活荷载标准值：Q=30.91/3=0.9 kN；集中荷载的设计值：P=1.2(0.038+0.105)+1.40.9 = 1.432 kN；计算简图3.2强度验算最大弯矩考虑为横向水平杆自重均布荷载与纵向水平杆集中荷载的标准值最不利分配的弯矩之和；均布荷载最大弯矩计算公式如下： Mqmax = 1.20.0380.92/8 = 0.005 kN.m；集中荷载最大弯矩计算公式如下： Mpmax = 1.4320.9/3 = 0.43kN.m；最大弯矩 M= Mqmax + Mpmax = 0.435 kN.m；最大应力计算值 = M / W = 0.435106/5080=85.49 N/mm2 ；横向水平杆的最大弯曲应力 =85.49N/mm2横向水平杆的抗压强度设计值205 N/mm2，满足要求。3.3挠度验算最大挠度考虑为横向水平杆自重均布荷载与纵向水平杆集中荷载的设计值最不利分配的挠度之和；横向水平杆自重均布荷载引起的最大挠度计算公式如下： qmax=50.0380.910004/(3842.06105121900) = 0.013 mm；纵向水平杆传递荷载 P = p1 + p2 + Q = 0.038+0.105+0.9 = 1.043 kN；集中荷载标准值最不利分配引起的最大挠度计算公式如下： pmax = 10430.91000(30.910002-40.910002/9 ) /(722.06105121900) = 1.075 mm；最大挠度之和 = qmax +pmax = 0.013+1.075= 1.088 mm；横向水平杆的最大挠度为1.088mm横向水平杆的最大容许挠度1000/150=6.67mm与10 mm，满足要求。4、扣件抗滑力验算直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转单扣件承载力取值为6.40kN，双扣件承载力取值为12.8kN。纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算：R Rc其中 Rc - 扣件抗滑承载力设计值，取12.80 kN；R - 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；大横杆的自重标准值：P1 = 0.03812/2=0.038 kN；小横杆的自重标准值：P2 = 0.0380.9/2=0.017 kN；脚手板的自重标准值：P3 = 0.350.91/2=0.158 kN；活荷载标准值：Q = 30.91 /2 = 1.35 kN；荷载的设计值：R=1.2(0.038+0.017+0.58)+1.41.35=2.146kN；R 12.80 kN，双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。5、立杆验算 5.1立杆荷载计算作用于脚手架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。静荷载标准值包括以下内容： 每米立杆承受的结构自重标准值为0.1489kN/mNG1 = 0.1291+(1.002/2)0.038/1.5032.00 = 4.950kN；脚手板的自重标准值；采用木脚手板，标准值为0.35kN/m2NG2= 0.3521(0.9+0.2)/2 = 0.385kN；栏杆与挡脚手板自重标准值；采用栏杆、木脚手板挡板，标准值为0.14kN/mNG3 = 0.1421/2 = 0.14 kN；吊挂的安全设施荷载，包括安全网；0.005 kN/m2NG4 = 0.005132 = 0.16 kN；经计算得到，静荷载标准值NG =NG1+NG2+NG3+NG4 =5.635kN；活荷载为施工荷载标准值产生的轴向力总和，立杆按一纵距内施工荷载总和的1/2取值。经计算得到，活荷载标准值NQ= 30.912/2 =2.7kN；风荷载标准值按照以下公式计算 其中Wo = 0.3 kN/m2； Uz= 1.42； Us取值为1.12；经计算得到，风荷载标准值Wk = 0.7 0.31.421.12= 0.334 kN/m2；考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值为N = 1.2 NG+0.851.4NQ = 1.25.635+ 0.851.42.7= 9.975kN；风荷载设计值产生的立杆段弯矩 MW为Mw = 0.851.4Wklah2/10 =0.850 1.40.33411.52/10= 0.089kN.m；5.2立杆稳定性验算考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式 立杆的轴心压力设计值：N =9.975kN；计算立杆的截面回转半径：i = 1.58 cm；计算长度附加系数：k = 1.155；计算长度系数： = 1.5 ；计算长度 ,由公式 l0 = kuh 确定：l0 = 2.599m；长细比: l0/i =164；轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 lo/i 的结果查表得到 ：= 0.262立杆净截面面积：A = 4.89cm2；立杆净截面模量(抵抗矩)：W = 5.08 cm3；钢管立杆抗压强度设计值：f =205 N/mm2； = 9975/(0.262489)89000/5080=95.465N/mm2；立杆稳定性计算 =95.465N/mm2立杆的抗压强度设计值 f = 205 N/mm2，满足要求。6、最大搭设高度验算按规范考虑风荷载时,采用单立管的敞开式、全封闭和半封闭的脚手架可搭设高度按照下式计算： 构配件自重标准值产生的轴向力 NG2K计算公式为：NG2K = NG2+NG3+NG4 = 0.685kN；活荷载标准值 ：NQ = 2.7kN；每米立杆承受的结构自重标准值 ：Gk = 0.129kN/m；计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩： Mwk=Mw / (1.40.85) = 0.089 /(1.40.85) = 0.075kN.m；Hs=0.2624.8910-4205103-(1.20.685+0.851.4(2.7+0.2624.891000.075/5.08)/(1.20.129)=128.93m；按规范脚手架搭设高度Hs等于或大于26米，按照下式调整且不超过50米： H = 128.93/(1+0.001128.93)=114.206m；H=114.206和50比较取较小值。经计算得到，脚手架搭设高度限值 H =50 m。脚手架单立杆搭设高度为32mH，满足要求。7、连墙件稳定性验算连墙件的轴向力设计值应按照下式计算： Nl = Nlw + N0风荷载标准值 Wk = 0.334 kN/m2；每个连墙件的覆盖面积内脚手架外侧的迎风面积 Aw =9m2；按规范连墙件约束脚手架平面外变形所产生的轴向力N0= 5kN；风荷载产生的连墙件轴向力设计值按照下式计算：Nlw = 1.4WkAw = 4.208kN；连墙件的轴向力设计值 Nl = Nlw+N0=9.208kN；连墙件承载力设计值按下式计算：Nf = Af其中 - 轴心受压立杆的稳定系数；由长细比l/i =200/15.8的结果查表得到=0.966，l为内排架距离墙的长度；又：A = 4.89 cm2；f=205 N/mm2；连墙件轴向承载力设计值为 Nf = 0.9664.8910-4205103 = 96.837kN；Nl =9.208 Nf =96.837，连墙件的设计计算满足要求。连墙件采用双扣件与墙体连接。由以上计算得到 Nl = 9.208双扣件的抗滑力12.8 kN，满足要求。8、地基承载力验算立杆基础底面的平均压力应满足下式的要求 p fg地基承载力设计值：fg = fgkkc = 64 kPa；其中，地基承载力标准值：fgk= 160 kPa；脚手架地基承载力调整系数：kc = 0.4；立杆基础底面的平均压力：p = N/A =52.712kPa；其中，上部结构传至基础顶面的轴向力设计值：N =10.542kN；基础底面面积：A = 0.2 m2 。p=52.712kPafg=64 kPa 。地基承载力满足要求。（二）模板计算书本模板计算依据建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2011）、混凝土结构设计规范（GB50010-2002）、建筑结构荷载规范(GB50009-2001)、建筑施工模板安全技术规程（JGJ162-2008）、钢结构设计规范(GB50017-2003)等规范编制。考虑到本工程水塔水箱模板搭设高度25m以上，属于高大模板，本计算书仅针对水箱模板进行验算。1、相关计算参数如下：模板支撑立杆为单立杆，立杆纵距la1m、立杆横距lb0.9m、立杆步距h1.5m； 立杆上端伸出至模板支撑点长度0.1m；模板支架搭设高度25m；钢管为483.5；板底支撑为方木支撑；立杆承重连接方式为双扣件，考虑扣件的保养情况，扣件抗滑承载力系数取0.80；模板与木板自重取0.35kN/m2，混凝土与钢筋自重取25 kN/m3；施工均布荷载标准值取2.5 kN/m2；面板采用胶合面板，厚度为15mm；面板弹性模量E=9500N/mm2，面板抗弯强度设计值取13N/mm2；木方抗剪强度设计值取1.4N/mm2，间隔距离500mm；木方弹性模量E=9500N/mm2，抗弯强度设计值取13N/mm2；木方的截面宽度100mm，截面高度50mm；混凝土板计算厚度为120mm。2、模板面板验算面板为受弯构件，需要验算其抗弯强度和刚度，取单位宽度1m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=1001.52/6=37.5cm3；I=1001.53/12=28.125cm4；模板面板按照三跨连续梁计算。面板计算简图2.1、荷载计算静荷载为钢筋混凝土和模板面板的自重：q1=250.121+0.351=3.35 kN/m；活荷载为施工人员及设备荷载：q2=2.51=2.5kN/m；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，计算公式如下：其中：q=1.23.35+1.42.5=7.52kN/m最大弯矩M=0.17.520.52=0.188kNm；面板最大应力计算值= 188000/37500=5.013 N/mm2；面板的抗弯强度设计值f=13N/mm2；面板的最大应力计算值为5.013N/mm2面板的抗弯强度设计值13N/mm2，满足要求。2.3、挠度验算挠度计算公式为： 其中q=3.35kN/m面板最大挠度计算值：v0.6773.355004/(100950028.125104)=0.531mm；面板最大允许挠度v=500/250=2mm；面板的最大挠度计算值0.531mm面板的最大允许挠度2mm，满足要求。3、模板支撑方木计算方木按照两跨连续梁计算，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：W=1055/6=41.67cm3；I=10555/12=104.17cm4；方木楞计算简图3.1、荷载计算：钢筋混凝土板自重：q1=250.50.12=1.5kN/m；模板的自重线荷载：q2=0.350.5=0.175kN/m；活荷载为施工荷载标准值与振、倒混凝土时产生的荷载：p1=2.50.5=1.25 kN/m；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，计算公式如下： 均布荷载q=1.2(q1+q2)+1.4p1=1.2(1.5+0.175)+1.41.25= 3.76kN/m；最大弯矩M=0.125ql2=0.1253.7612=0.47 kNm；方木最大应力计算值=M/W=0.47106/41666.67=11.28 N/mm2；方木的抗弯强度设计值f=13.000N/mm2；方木的最大应力计算值为11.28N/mm2方木的抗弯强度设计值 13N/mm2，满足要求。3.3、抗剪验算：截面抗剪强度必须满足： =3V/2bhn其中最大剪力：v=0.6253.761=2.35kN；方木受剪应力计算值=32.35103/(210050)=0.705 N/mm2；方木抗剪强度设计值=1.4 N/mm2；方木的受剪应力计算值0.705N/mm2方木的抗剪强度设计值 1.4N/mm2，满足要求。3.4、挠度验算:最大挠度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=1.675kN/m；最大挠度计算值=0.5211.67510004/(10095001041666.667)=0.882mm；最大允许挠度v=1000/250=4mm；方木的最大挠度计算值0.882mm方木的最大允许挠度4mm,满足要求。4、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=4.7kN； 支撑钢管计算简图支撑钢管计算弯矩图(kNm)支撑钢管计算变形图(mm)支撑钢管计算剪力图(kN)最大弯矩Mmax=0.882kNm；最大变形Vmax=1.803mm；最大支座力Qmax=9.542kN；最大应力=882000/5080=173.622N/mm2；支撑钢管的抗压强度设计值 f=205N/mm2；支撑钢管的最大应力计算值173.622N/mm2支撑钢管的抗压强度设计值205N/mm2，满足要求。支撑钢管的最大挠度为1.803mm1000/150与10mm，满足要求。5、扣件抗滑移计算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=9.542kN；R9.542kN12.80 kN，所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求。6、立杆稳定性验算6.1荷载计算作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。静荷载标准值包括以下内容：脚手架的自重：NG1=0.13825=3.46kN；钢管的自重计算参照JGJ130-2001附录A。模板的自重：NG2=0.350.91=0.315kN；钢筋混凝土自重：NG3=250.120.91=2.7kN；静荷载标准值：NG=NG1+NG2+NG3=6.475kN；活荷载为施工荷载标准值与振、倒混凝土时产生的荷载。活荷载标准值：NQ=(2.5+2 )0.91=4.05kN；不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值：N=1.2NG+1.4NQ=13.44kN；6.2稳定性验算立杆的稳定性计算公式： 其中 N - 立杆的轴心压力设计值，取13.44kN； - 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，取1.58cm； A - 立杆净截面面积，取4.89cm2； W - 立杆净截面模量(抵抗矩)，取5.08cm3； - 钢管立杆最大应力计算值(N/mm2)； f- 钢管立杆抗压强度设计值：f=205N/mm2； l0- 计算长度(m)；考虑到高支撑架的安全因素，由下式计