中铁四局会务中心工程高支撑架设计计算书

中铁四局会务中心工程高支撑架设计计算书编号 ：版 本 号 ：受 控 号 ：修 改 状 态 ：有 效 状 态 ：中 铁 四 局集 团 建 筑 工程 有限 公司 中 铁 四 局会 务 中 心 工程 项目 经理 部2008 年 1 月一、工程概况中铁四局会务中心位于合肥市望江路 96 号中铁四局机关大院内，总建筑面 积 15477.6。地下 1 层，地上 6 层，总高度 30.2m，檐口高度 22.5m。基础形 式为钢筋混凝土独立基础，现浇钢筋混凝土框架结构。其中 8 轴-11 轴的通道部位的模板支撑架最大搭设高度为 12m。高支撑架的 计算参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130-2001）。本方 案还参照施工技术2002.3.扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全。二 、高支撑架模板设计1、设计参数（1） 采用的钢管类型为 483.5。（2） 横向间距最大 1m，纵距最大 1.05m，步距 1.05m。最大搭设高度 12m。（3） 最大梁截面尺寸为：350mm1000mm，立杆距大梁边100mm，大梁底增 设一道承重立杆。梁底横向支承钢管间距300mm。（4） 沿8、9、10、11、B、C、D、E轴各设一道剪刀撑，B、C轴之间沿南北 方向设剪力撑，间距3m，9、10轴之间沿南北方向通长增设一道剪刀剪。（5） 立杆平面、立面布置见下图。1800 1000 550 150800 1000 1000 1000 1000 1000 8001050 1050800 1000 1000 1000 1000 1000 1000 800200200 350350 200200350550 1000 800150350400350200EDCB2001000600 1000 1000 1000 10001150 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 11501000 1000 1000 1000 6001000400200 3508 9 10 11400400200模板支撑架平面图模板支撑架立面简图2、构造措施、施工注意事项（1） 钢管、扣件的材质合格方可使用。（2） 立杆采用对接方式，相邻立杆的接头位置应错开布置在不同的步距内， 错开距离500，与相近的横杆的距离不宜大于步距的三分之一。2（3） 横杆采用对接方式，上下横杆的接长位置应错开布置在不同的立杆纵 距内，错开距离500且避开跨中，与相近的立杆的距离不宜大于纵距的三分 之一。（4） 剪刀撑应联系3-4根立杆，斜杆与地面的夹角为4560。 （5）连墙件可按二步三跨设置，采用单杆适长的横向平杆紧贴结构柱子、用短杆固定于柱侧。（6） 支撑设置通长扫地杆用直角扣件与立杆相固定。（7） 立杆下加设垫板，可采用槽钢或5cm木板。（8） 基坑北侧回填土应在架体搭设完成前施工完毕。（9） 支撑架下的地下室顶板，底模不应拆除，如果因施工需要拆除，应在 拆除后回顶加固。（10） 架体搭设前应对作业班组进行详细交底，搭设过程中，加强检查， 确保各项构造措施的落实。（11） 砼浇筑时注意浇筑的顺序和方向，严禁堆载过多。3、模板工程的其它要求同本工程模板工程施工方案三、计算书(A)参数信息1.脚手架参数横向间距或排距(m):1.0；纵距(m):1.2；步距(m):1.2；立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):0.1；脚手架搭设高度(m):12； 采用的钢管(mm):483.5 ；483.5钢管截面积A=4.89cm2483.5钢管截面模量W=5.08cm3483.5钢管回转半径i=1.58cmQ235钢强度设计值f=205 N/mm2扣件抗滑承载力系数:0.80； 底支撑连接方式:方木支撑；2.荷载参数222模板与木板自重:0.35 kN/m2混凝土与钢筋自重:25 kN/m3楼板浇筑厚度:0.15 m倾倒混凝土荷载标准值:2 kN/m2施工均布荷载标准值:1 kN/m23.木方参数木方弹性模量E:9500N/mm ；木方抗弯强度设计值:f=13 N/mm ；木方抗剪强度设计值: T=1.3 N/mm ；木方的间隔距离:300 mm木方的截面宽度:80 mm木方的截面高度:100 mm木方的截面惯性矩 I：I=8.00010.00010.00010.000/12 = 666.67cm4木方的截面抵抗矩 W：W=8.00010.00010.000/6 = 133.33 cm3(B)楼板模板支撑架计算（一）支撑木方的计算 1、荷载计算(1)钢筋混凝土板自重：q1=250.30.15=1.125 kN/m；(2)模板的自重线荷载:q2=0.350.3=0.105 kN/m ；(3)活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载(kN)： P=(1+2)1.050.3=0.945kN2、计算简图PqN1l木方计算简图2N26 222343、强度计算最大弯矩考虑为恒荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算如下:其中：均布荷载设计值 q=1.21.125+1.20.105=1.476kN/m集中荷载设计值 P=1.40.945=1.323kN最大弯矩 Mmax=1.3231.05/4+1.4761.051.05/8=0.551kN.m最大支座力 N=1.323/2+1.4761.05/2=1.436kN截面应力 =M/W=0.55110 /133333.3=4.133 N/mm f=13N/mm2木方的计算强度小于抗弯强度设计值13N/mm ,满足要求。 4、抗剪计算最大剪力:Q=ql/2+P/2=1.4761.05/2+1.323/2=1.436kN截面抗剪强度计算值:T=3Q/2bh =31436/(280100)=0.269N/mm T=1.30N/mm2上式中,b木方的截面宽度；h木方的截面高度。木方的抗剪强度计算满足要求。5、挠度计算最大挠度考虑为恒荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和。计算公式：其中：均布荷载标准值 q=1.125+0.105=1.23kN/m集中荷载标准值 P=0.945kN最大变形 v=9451050 /(4895006666666.67)+51.231050 /(38495006666666.67)=0.667mmv=1000/250木方的最大挠度小于1000/250,满足要求。3-0.1120.33-0.116.146.143.274.314.312.48 2.480.39 0.391.44 1.44-6.14-6.14( 1 ) ( 2 ) ( 3 )（二）木方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。1、荷载计算集中荷载 P 取纵向板底支撑传递力。P=1.4761.05+1.323=2.873kN2、计算简图P P P P P P P P P P P1000 1000 1000木方支撑钢管计算简图3、内力计算根据计算简图求得第一支座反力 N1=2.2P，第二支座反力 N2=3.3P。然后求 得各截面的内力及变形如下图：-0.97-0.971-0.35( 1 ) ( 2 ) 0.74 0.63-0.353( 3 )0.63 0.744弯矩图(kN.m)1 -0.39-0.39(1-3.27-3.27)2(-1.44-1.442)-4.31-4.31(3)-2.48-2.48剪力图(kN)1 2 3 4变形图(mm)最大弯矩 Mmax=0.97KN.m最大变形 Vmax=0.019mm4y2最大支座力 Qmax=3.32.873=9.481kN截面应力 =M/W=970000/5080=190.945N/mm2f=205 N/mm2支撑钢管的计算强度小于强度设计值205 N/mm ,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于300.0/150与10mm,满足要求!（三）扣件抗滑移验算纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力可按照建筑施工扣 件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2001第5.2.5条:R Rc其中 Rc扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；R纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；计算中R取最大支座反力，R=N2=3.3P=3.32.873=9.481kN当直角扣件的拧紧力矩达40-65N.m时，试验表明:单扣件在12kN的荷载下 会滑动,其抗滑承载力可取8.0kN。单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件。 双扣件在20kN的荷载下会滑动,其抗滑承载力可取12.0kN。（四）立杆的稳定性计算1、荷载计算作用于模板支架的荷载包括恒荷载、活荷载和风荷载。（1）静荷载标准值包括以下内容：脚手架的自重荷载标准值：NG1=0.148912=1.787kN钢管的自重计算参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130- 2001附录A 双排架自重标准值。模板的自重荷载标准值：NG2=0.351.01.05=0.368kN钢筋混凝土楼板自重荷载标准值：NG3=250.151.01.05=3.938kN经计算得到，恒荷载标准值 NG=NG1+NG2+NG3=1.787+0.368+3.938=6.093kN。52 23 32（2）活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。经计算得到，活荷载标准值 NQ=(1+2)1.01.05=3.15kN。（3）不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算N=1.2NG+1.4NQ=1.26.093+1.43.15=11.722kN2、计算单元楼板支撑架荷载计算单元3、立杆的稳定性计算立杆的稳定性计算公式:其中 N 立杆的轴心压力设计值(kN) ：N=11.722kN； 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(cm) ：i = 1.58 cm； A 立杆净截面面积(cm )：A = 4.89 cm ；W 立杆净截面模量(cm )：W=5.08 cm ；钢管立杆抗压强度计算值 (N/mm )；f钢管立杆抗压强度设计值 ：f =205N/mm2；lo计算长度 (m)；如果完全参照建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ130-2001， 由公式(1)或(2)计算lo=k1h (1)lo=(h+2a) (2)62式中：k1 计算长度附加系数，取值为1.155；计算长度系数，参照扣件式规范表5.3.3，u = 1.70； a 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.1 m； h 立杆步距公式(1)的计算结果：立杆计算长度: Lo=k1uh=1.1551.71.2=2.356 mLo/i=2356/ 15.8=149.114由长细比Lo/i的结果查扣件式规范附录C表C得到轴心受压立杆的稳定系数=0.312。钢管立杆抗压强度计算值：=13088/（0.312489）=85.785 N/mm2f=205 N/mm2立杆稳定性满足要求。 公式(2)的计算结果：立杆计算长度 Lo=h+2a=1.2+0.12=1.4mLo/i=1400/15.8=88.608由长细比 Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数=0.667 ；钢管立杆受压强度计算值:=13088/（0.667489）=40.127N/mm f=205 N/mm2立杆稳定性满足要求。考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式(3)计算 lo=k1k2(h+2a) (3)k1计算长度附加系数按照“杜荣军:扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全表1”取值1.185；k2计算长度附加系数，h+2a=1.4按照“杜荣军:扣件式钢管模板高支撑 架设计和使用安全表2”取值1.040 ；公式(3)的计算结果：立杆计算长度 Lo=k1k2(h+2a)=1.1851.04(1.2+0.12)=0.88 mLo/i=880/15.8=55.7由长细比 Lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数=0.832。 钢管立杆抗压强度计算值：72=13088/（0.832489）=32.169N/mm f=205 N/mm2立杆稳定性满足要求。(C)梁模板支撑架计算(一)梁底支撑木方的计算1、荷载计算(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：q1=2510.175=4.375kN/m(2)模板的自重线荷载(kN/m)：q2=0.3500.175(21+0.35)/0.35=0.411kN/m(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN)：经计算得到，活荷载标准值 P1=(1+2)0.30.175=0.158kN均布荷载 q=1.24.375+1.20.411=5.743kN/m集中荷载 P=1.40.158=0.221kN2、内力计算按照三跨连续梁计算，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:均布荷载 q=5.743+0.221/0.175=7.006kN/m826242最大弯矩 M=0.1ql =0.17.0060.30.3=0.063kN.m (1)木方抗弯强度计算抗弯计算强度 =M/W=0.06310 /133333.3=0.473N/mm2木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm ,满足要求! (2)木方抗剪计算最大剪力的计算公式如下:Q=0.6ql=0.65.7430.3=1.004kN截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh T截面抗剪强度计算值 T=31004/(280100)=0.188N/mm2截面抗剪强度设计值 T=1.30N/mm2木方的抗剪强度计算满足要求!(3)木方挠度计算最大变形 v=0.6775.838300 /(1009500.006666666.67)=0.005mm 木方的最大挠度小于300/250,满足要求!(二) 梁底横向支撑钢管计算横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取木方支撑传递力。P=7.0060.3=2.102kNP P P100 175 175 100支撑钢管计算简图-0.09 1( 1 ) ( 2 ) 0.100.10支撑钢管弯矩图(kN.m)932( 1 ) ( 2 )6y2-0.08-0.2720.25-0.081.01 1.011.10 1.101( 1 ) ( 2 )3-1.10 -1.10支撑钢管剪力图(kN)-1.01 -1.011 2 3支撑钢管变形图(mm)经过连续梁的计算得到最大弯矩 Mmax=0.1kN.m最大变形 vmax=0.013mm最大支座力 Qmax=2.2kN抗弯计算强度 =M/W=0.110 /5080=19.685N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm ,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于300/150与10mm,满足要求!x(三) 梁底纵向支撑钢管计算纵向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取横向支撑钢管传递力。P P P P P P P P P P P1000 1000 1000支撑钢管计算简图1-0.74( 1 ) ( 2 ) 0.57 0.48-0.74-0.273( 3 )0.48 0.574支撑钢管弯矩图(kN.m)104.704.702.503.303.301.10 1.100.30 0.301.90 1.90( 1 ) ( 2 ) ( 3 )62x1 -0.30-0.30(1-2.50-2.50)-4.702(-1.10-1.102)-3.30-3.30(3)-1.90-1.904支撑钢管剪力图(kN)1 2 3 4支撑钢管变形图(mm)经过连续梁的计算得到最大弯矩 Mmax=0.74kN.m最大变形 vmax=0.014mm最大支座力 Qmax=8.0kN抗弯计算强度 =M/W=0.7410 /5080=145.669N/mm2y支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm ,满足要求! 支撑钢管的最大挠度小于750.0/150与10mm,满足要求!（四）扣件抗滑移的计算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(规范 5.2.5):R Rc其中 Rc扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；R 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；计算中R取最大支座反力，R=8.0kN单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求,但为安全考虑,应该采用双扣件!（五）立杆的稳定性计算立杆的稳定性计算公式其中 N 立杆的轴心压力设计值，它包括：1123222横杆的最大支座反力 N1=8kN (已经包括组合系数1.4)脚手架钢管的自重 N2=1.20.148912=2.144kN N=8+2.144=10.144kN轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 l0/i 查表得到； i 计算立杆的截面回转半径 (cm)；i = 1.58A 立杆净截面面积 (cm )； A = 4.89W 立杆净截面抵抗矩(cm )；W = 5.08钢管立杆抗压强度计