结构简算计算及相关案例PPT课件.ppt

临时结构设计 适用的范围 计算的目的 结构设计的几个概念 极限状态法与容许应力法的区别 验算前的准备工作 ContentsPage 目录页 临时设计的五个阶段 模板设计验算案例讲解与练习 支架稳定 适用的范围 1 适用的范围 适用于建筑施工所需的临时结构的设计或计算 对于永久结构 应按相关设计规范规定执行 计算的目的 2 法律层面 建设工程安全生产管理条例 和 公路水运工程安全生产监督管理办法 均规定 对下列达到一定规模的危险性较大的分部分项工程编制专项施工方案 并附具安全验算结果 2013年3月21日20时30分 桐城市盛源财富广场工程在浇筑主楼中庭5层屋面梁柱混凝土过程中 模板支撑系统失稳坍塌 造成8人死亡 6人受伤 判决结果 被告人王某乙明知自己不具备相关资质 仍违规担任该工地的项目技术负责人 专项方案编制 审核不到位 审核相关技术方案时不负责 安全技术交底不到位 且未编制B1区脚手架搭建方案 未通过专家论证 对该事故的发生负有重大责任 调查报告 王青海 安徽省龙达建设集团建筑安装有限公司工程项目技术负责人 专项方案编制 审核 审批把关不到位 审核相关技术方案不负责任 安全技术交底不到位 在中庭部位模板支架搭设 模板辅设 钢筋绑扎 混凝土浇注等施工过程中 只是由该项目的质量检查员进行口头安全技术交底 没有书面交底记录等资料 明知前述重大隐患未消除 仍然违反混凝土框架结构浇筑程序组织施工 其行为已涉嫌犯罪 建议由司法机关依法追究其刑事责任 同时建议由省住房城乡建设厅依法撤销其与安全生产有关的执业资格 岗位证书 2011年10月8日13时40分左右 大连市旅顺口区蓝湾三期住宅楼工程在地下车库浇筑施工过程中 发生模板坍塌事故 造成13人死亡 4人重伤 1人轻伤 直接经济损失1237 72万元 席卫江 大连阿尔滨集团建筑公司一分公司安全部长 未认真落实安全管理制度 对所属安全员履职督促检查不力 在不具备专业技术资格的条件下 利用PKPM软件编制 旅顺郭水路小孤山地段 蓝湾三期 B 1 模板施工方案 该方案存在一定缺陷 对这起事故发生负有一定责任 2009年11月14日 浙江温州市绕城高速公路北线工程仰义枢纽前京村段一高架桥匝道 在施工时发生倾塌事故 事故造成1人死亡 7人受伤 1 2模板支架与脚手架坍塌案例 住房和城乡建设部 2013年房屋市政工程生产安全事故通报 2013年 共发生26起较大及以上事故 其中模板支撑体系坍塌事故13起 死亡54人 分别占较大事故总数的50 和51 43 住房和城乡建设部 2014年房屋市政工程生产安全事故通报 2014年 共发生29起较大及以上事故 模板支撑体系坍塌事故5起 死亡22人 分别占较大及以上事故总数的17 24 和20 95 卸料平台坍塌事故1起 死亡5人 分别占较大及以上事故总数的3 45 和4 76 外脚手架坍塌事故1起 死亡3人 分别占较大及以上事故总数的3 45 和2 86 2011年10月8日 大连市旅顺口区一工程在浇筑地下车库顶板混凝土过程中 发生模板支撑系统坍塌事故 造成13人死亡 2010年1月3日下午14时44分 昆明新机场建设工地一在建桥梁发生垮塌 经初步核查 发生事故的施工作业面人员约41人 伤亡情况如下 轻伤26人 重伤8人 死亡7人 2015年1月12日11时50分左右 芜湖华强文化科技产业园配送中心建设工地 在混凝土浇筑过程中发生坍塌事故 造成15名工人被埋 经紧急营救 7人被当场救出 8名被埋人员经救出后确认已经死亡 经初步判断 该事故系施工企业违规施工所致 目前 施工企业主要负责人已经被有关方面控制 2010年5月8日凌晨零时26分 广州天河区临江大道猎德污水处理厂正在进行封顶施工的四期工程脱水机房屋顶突然坍塌 正在楼顶浇注混凝土的19名工人被压 事故造成1人当场身亡 另有16人受伤入院 2010年5月8日10时35分 在广州市天河区奥体南路一在建大型商场工地三楼楼面 正在浇灌混凝土时突然发生坍塌事故 在场施工的8名建筑工人被埋 造成4死4伤 2010年5月8日连续发生的两起高支模坍塌事故的工地都是广州市建筑集团在建项目 据悉 目前该集团已被暂停招标资格 集团下420多个项目大部分停工整改 建委相关人士介绍 保守估计该集团全面整改起码要半个月以上 这对企业绝对是个考验 也是我们从严管理的体现 2007年2月12日 广西医科大学图书馆工地屋面模板支撑体系坍塌事故 混凝土作业班组人员从作业面坠落并被埋 有7人死亡 7人受伤 2005年9月6日 位于北京西单的西西工程4号地综合楼工地发生模板支架坍塌事故 事发时现场共有47名工人施工 事故造成8人死亡 20多人受伤 该工程施工方为中国第二十二治金建设公司 连墙措施不可靠 11层脚手架瞬间坍塌 造成2人死亡 2人重伤和10人轻伤的重大事故 2009年3月24日 位于江苏镇江闹市区一幢6层楼脚手架突然坍塌 造成正在拆楼改造的工人1死3伤 事故原因主要是因为工人将拆下的废弃物堆积在脚手架上 堆积物过于沉重 加上砸墙时造成脚手架晃动 导致脚手架被压趴 2009年6月30日 浙江临安市正在进行外墙装修的白天鹅大酒店 突然发生脚手架坍塌事故 事故造成2死5伤 2009年8月16日 青岛市威海路一商厦在进行网点门头整修过程中 施工脚手架突然发生倒塌 造成19人受伤 结构设计的几个概念 3 3 1 建筑结构可靠度设计统一标准 GB500682001 2 可靠度 结构在规定的时间内 在规定的条件下 完成预定功能的概率 1 可靠性 结构在规定的时间内 在规定的条件下 完成预定功能的能力 3 极限状态 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求 此特定状态为该功能的极限状态 3 1 建筑结构可靠度设计统一标准 GB500682001 5 作用效应 由作用引起的结构或结构构件的反应 例如内力 变形和裂缝等 4 作用 施加在结构上的集中力或分布力 直接作用 也称为荷载 和引起结构外加变形或约束变形的原因 间接作用 6 抗力 结构或结构构件承受作用效应的能力 如承载能力等 3 2 钢结构设计规范 GB50017 2003 2 承载能力 结构或构件不会因强度 稳定或疲劳等因素破坏所能承受的最大内力 或塑性分析形成破坏机构时的最大内力 或达到不适应于继续承载的变形时的内力 1 强度 构件截面材料或连接抵抗破坏的能力 强度计算是防止构件或连接因材料强度被超过而破坏的计算 3 强度标准值 国家标准规定的钢材屈服点 屈服强度 或抗拉强度 3 2 钢结构设计规范 GB50017 2003 5 屈曲 杆件或板件在轴心压力 弯矩 剪力单独或共同作用下突然发生与原受力状态不符的较大变形而失去稳定 4 强度设计值 钢材或连接的强度标准值除以相应抗力分项系数后的数值 3 3 铁路桥梁钢结构设计规范 TB10002 2 2005 2 刚度 结构或构件抵抗变形的能力 1 强度 材料或构件受力时抵抗外力的能力 其值为在一定的受力状态或工作状态下 材科所能承受的最大应力成构件所能承受的最大内力 后者亦称承载能力 3 变形 荷载引起的结构或构件中各点间的相对位移 可恢复的变形为弹性变形 不可恢复的变形为塑性变形 3 3 铁路桥梁钢结构设计规范 TB10002 2 2005 5 预拱度 为抵消梁 拱 桁架等结构在荷载作用下产生的挠度 而在施工或制造时所预留的与挠度方向相反的校正量 4 挠度 结构或构件在荷载作用下任一横截面的形心在垂直于原来轴线方向的线位移 称为该截面的挠度 极限状态法与容许应力法的区别 4 4 1概念不同 容许应力设计法 以结构构件的计算应力 不大于有关规范所给定的材料容许应力 的原则来进行设计的方法 一般的设计表达式为 极限状态设计法 当以整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求 则此特定状态称为该功能的极限状态 按此状态进行设计的方法称极限状态设计法 它是针对破坏强度设计法的缺点而改进的工程结构设计法 4 2设计指标不同 以钢结构设计抗拉指标为例 钢结构设计规范GB50017 1 极限状态设计法 强度设计值 钢材的屈服点强度 材料抗力分项系数 4 2设计指标不同 以钢结构设计抗拉指标为例 2 容许应力设计法 强度容许值 钢材的屈服点强度 某一安全系数 TB10002 2 2005铁路桥梁钢结构设计规范 3 2 1钢材基本容许应力对屈服强度的安全系数 各钢号基本上都采用1 7左右 JTJ025 86公路桥涵钢结构与木结构设计规范 条文说明第1 2 5条 与铁路规定一致 4 3荷载组合时安全系数处理方式不同 1 极限状态设计法 荷载组合时需乘安全系数 一般恒载乘1 2 活载乘1 4 2 容许应力设计法 荷载组合时直接叠加即可 可不用乘系数 临时设计的五个阶段 5 1 明确目的阶段 弄清设计目的 使用功能 在此基础上 判别临时结构的设计可靠度 安全级别 分析出临时结构设计所要计算的工况以及工况所对应的荷载 收集计算所需的地质资料 荷载数值 材料性能 现场有的材料等基本信息 2 收集资料阶段 3 计算准备阶段 明确计算所用的规范 规程等相关设计依据 决定计算采用的理论 如 容许应力法还是极限承载法 列出荷载组合工况 含组合系数 及荷载组合结果 根据组合的荷载工况和组合的荷载 按照力的传递途径依次进行构件的受力计算分析 4 分析计算阶段 5 成果整理阶段 将前4个阶段的成果汇总整理为正式的计算书 结构验算前的准备工作 6 1 确定设计概况 结构体系采用何种形式组成 包括材料材质 尺寸 间距等 2 确定计算方法 允许应力法 极限承载法 3 相关设计参数的确定 如 材料的弹性模量 截面积 惯性矩以及荷载取值等 4 力学模型的建立与计算 按照材料的受力顺序依次建立力学模型 受力验算 强度与刚度验算 5 检算结果验证 确定是否进行优化设计 6 1强度 刚度 稳定性计算公式 1 强度弯曲应力 剪切应力 矩形 圆形 圆环 工字钢 2 刚度简支均布荷载 6 2常用材料特性 6 3常用荷载及组合 一 作用在模板上的荷载标准值有 6 3常用荷载及组合 6 3常用荷载及组合 6 3常用荷载及组合 6 3常用荷载及组合 二 模板及其支架设计计算时荷载的组合 模板设计验算案例讲解与练习 7 7 1案例一 1 荷载取值及组合 1 混凝土对模板侧压力取两者中较小值 42 94kN 2 混凝土倾倒对模板侧压力 2kN 强度检算时荷载组合为 1 2 44 94kN 刚度检算时荷载组合为 1 42 94kN 2 竹胶板检算 取宽度为1m宽的竹胶板进行计算q强 44 94kN 1m 44 94kN mq刚 42 94kN 1m 42 94kN m 强度验算 刚度验算 支座反力 3 5cm 10cm方木检算 强度验算 刚度验算 支座反力 4 10cm 10cm方木检算 强度验算 刚度验算 支座反力 7 2案例二 1 工程概况某块板的模板支撑体系从上至下依次为15mm厚竹胶板 横向放置间距20cm的10cm 10cm的方木 纵向放置间距60cm的15cm 15cm的方木 经计算得竹胶板承受的面荷载为 强度 35kN 刚度 30kN 2 计算分析采用容许应力法进行分析 1 底板计算底模采用15mm厚竹胶板 计算时按简支梁考虑 取计算宽度为0 5m 荷载 q强 35kN 0 5m 17 5kN mq刚 30kN 0 5m 15kN m计算模型 强度计算跨中弯矩 弯曲应力 刚度计算跨中挠度 支座反力 2 10cm 10cm方木计算荷载 计算模型强度计算跨中弯矩 弯曲应力 剪应力 刚度计算跨中挠度 7 2案例三 1 工程概况某I32a工字钢横梁 跨度为4 5m 其上受间距0 7m的集中力作用 在不考虑其自重的情况下 集中力大小为 F强 10kNF刚 8kN 2 I32a工字钢检算采用容许应力法 1 以均布荷载进行计算 强度计算跨中弯矩 弯曲应力 剪应力 刚度计算跨中挠度 1 以集中荷载进行计算 当x趋于0时 剪力最大 当x 0 15时 跨中弯矩及挠度最大经midas计算结果如下 弯曲应力 max 53 1MPa 145MPa 剪应力 max 14MPa 85MPa 挠度 fmax 2 8mm l 400 11 25mm 支架稳定性 8 8 1临界应力与柔度 将临界压力除以压杆的横截面面积A 就可以得到与临界压力对应的应力为 scr即为临界应力 利用惯性半径i和惯性矩I的关系 引入记号 8 1临界应力与柔度 则压杆的临界应力可表示为 柔度 长细比 式中 是一个没有量纲的量 称为柔度或长细比 它集中反应了压杆的长度l 约束条件m 截面尺寸和形状i等因素对临界应力scr的影响 8 1临界应力与柔度 8 2支架稳定性 建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ166 2008 满堂扣件式钢管脚手架 在纵 横方向 由不少于三排立杆并与水平杆 水平剪刀撑 竖向剪刀撑 扣件等构成的脚手架 该架体顶部作业层施工荷载通过水平杆传递给立杆 顶部立杆呈偏心受压状态 简称满堂脚手架 满堂扣件式钢管支撑架 在纵 横方向 由不少于三排立杆并与水平杆 水平剪刀撑 竖向剪刀撑 扣件等构