剪力墙施工课程设计 地大北京

中国地质大学（北京）课 程 设 计 课程名称 土木工程施工 学生姓名 刘玉 学 号 1002112315 专 业 土木工程 院（系） 工程技术学院 指导教师 树 玉 秀 2014 年 5 月 课程设计计算书1、设计任务 1.1任务选取1 某现浇钢筋混凝土剪力墙，混凝土强度等级C30，墙体尺寸：高宽厚 =32003000200 施工条件：坍落度80mm, 0.6m3吊斗卸料浇筑速度2m/h, 混凝土入模温度15，采用插入式振捣器振捣。试设计模板。2 钢筋混凝土框架柱，混凝土强度等级C30，柱尺寸：高截面高截面宽=4000500500施工条件：混凝土浇筑速度3m/h, 导管下料，坍落度180mm, 混凝土入模温度15，采用插入式振捣器振捣。试设计模板。 1.2参考资料1) 王军强. 混凝土结构施工. 北京: 中国建筑工业出版社，2011. 2) 建筑施工模板安全技术规范(JGJI62-2008) 3) 混凝土结构工程施工规范（GB50666-2011） 4) 钢框胶合板模板技术规程(JGJ96-2011） 5) 组合式钢模板技术规程 2、剪力墙模板计算 2.1参数选取 2.1.1基本参数主楞(外龙骨)间距(mm):400；穿墙螺栓竖向间距(mm):400；次楞(内龙骨)间距(mm):200；穿墙螺栓水平间距(mm):400； 对拉螺栓直径(mm):M12； 2.1.2主楞信息 龙骨材料:钢楞；截面类型:圆钢管； 主楞肢数:2；直径（mm）48.00；壁厚(mm)3. 0； 2.1.3次楞信息 龙骨材料:木楞；次楞肢数:1； 宽度(mm):60；高度(mm):80； 2.1.4 面板参数 面板类型:竹胶合板； 面板厚度(mm):18.00；面板弹性模量(N/mm2):9500.00； 面板抗弯强度设计值fc(N/mm2):13.00； 面板抗剪强度设计值(N/mm2):1.50； 2.1.5木方和钢楞 方木弯强度设计值fc(N/mm2):13.00；方木弹性模量E(N/mm2):9500.00； 方木抗剪强设计值ft(N/mm2):1.50；钢楞弹性模量E(N/mm2):210000.00； 钢楞抗弯强度设计值fc(N/mm2):205.00； 附图 1 剪力墙正视及侧视详图 2.2墙模板荷载标准值计算 其中 - 混凝土的重力密度，取24.0kN/m3；t - 新浇混凝土的初凝时间，可按现场实际值取，计算，得6.67h；T - 混凝土的入模温度，取15；V - 混凝土的浇筑速度，取2.0m/h；H - 模板计算高度，取3.2m；- 影响修正系数，取0.9；根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F；F1=0.28246.670.9=57.1kN/m2 F11=3.224=76.8kN/m2取较小值57.1kN/m2作为本工程计算荷载。计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 F1=57.1kN/m2；倾倒混凝土时产生的荷载标准值 F2=4 kN/m2。 2.3墙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。根据建筑施工手册，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。 计算的原则是按照龙骨的间距和模板面的大小,按支撑在内楞上的三跨连续梁计算。2.3.1抗弯强度验算跨中弯矩计算公式如下: 其中， M-面板计算最大弯距(Nmm)； l-计算跨度(内楞间距): l =200.00mm； q-作用在模板上的侧压力线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.257.10.40.9=24.67kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.44.000.40.9=2.016kN/m； 其中0.90为按施工手册取的临时结构折减系数。面板的最大弯距：M =0.124.672002+0.1172.0162002=1.08105；按以下公式进行面板抗弯强度验算： 其中， -面板承受的应力(N/mm2)； M -面板计算最大弯距(Nmm)； W -面板的截面抵抗矩 : b:面板截面宽度，h:面板截面厚度； W= 40018.018.0/6=2.16104mm3； f -面板截面的抗弯强度设计值(N/mm2)； f=13.00N/mm2； 面板截面的最大应力计算值： = M/W = 1.08105mm / 2.16104mm3= 5.0N/mm2； 面板截面的最大应力计算值 =5.0N/mm2 f=13N/mm2，满足要求。 2.3.2抗剪强度验算计算公式如下: 其中，v-面板计算最大剪力(N)； l-计算跨度(竖楞间距): l =200.0mm； q-作用在模板上的侧压力线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.257.10.40.9=24.67kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.44.000.40.9=2.016kN/m； 面板的最大剪力：V = 3209.2N；截面抗剪强度必须满足: 其中， -面板截面的最大受剪应力(N/mm2)； V-面板计算最大剪力(N)：V = 3209.2N； b-构件的截面宽度(mm)：b = 400mm ； hn-面板厚度(mm)：hn = 18.00mm ； fv-面板抗剪强度设计值(N/mm2)：fv = 13 N/mm2；面板截面的最大受剪应力计算值: =33209.2/(240018.0)=0.68N/mm2；面板截面抗剪强度设计值: fv=1.50N/mm2；面板截面的最大受剪应力计算值=0.68N/mm2 =1.5N/mm2，满足要求！2.3.3挠度验算根据规范，刚度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载作用。挠度计算公式如下: 其中，q-作用在模板上的侧压力线荷载: q = 57.10.4 = 22.84N/mm； l-计算跨度(内楞间距): l = 200mm； E-面板的弹性模量: E =9500N/mm2； I-面板的截面惯性矩: I = 401.81.81.8/12=19.44cm4；面板的最大允许挠度值:w =0.8mm；面板的最大挠度计算值: w= 0.67722.842004/(100950019.44104) = 0.137mm面板的最大挠度计算值: =0.137mm w=0.8mm，满足要求！ 2.4墙模板内外楞的计算 (一).内楞(木或钢)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。 本工程中，内龙骨采用木楞，宽度60mm，高度80mm。 截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W =608080/6 =64cm3； I = 60808080/12 =256cm4； 2.4.1内楞的抗弯强度验算 内楞跨中最大弯矩按下式计算： 其中， M-内楞跨中计算最大弯距(Nmm)； l-计算跨度(外楞间距): l =400.00mm； q-作用在内楞上的线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.257.10.20.9=12.33kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.44.00.20.9=1.008kN/m， 其中，0.90为折减系数。 内楞的最大弯距：M = 2.16105N.mm； 内楞的抗弯强度应满足下式： 其中， -内楞承受的应力(N/mm2)； M -内楞计算最大弯距(Nmm)； W -内楞的截面抵抗矩(mm3)，W=6.4104； f -内楞的抗弯强度设计值(N/mm2)； f=13.00N/mm2； 内楞的最大应力计算值： =2.16105/6.4104 = 3.375N/mm2； 内楞的抗弯强度设计值: f = 13.00N/mm2； 内楞的最大应力计算值 = 3.375 N/mm2 f=13N/mm2，满足要求。 2.4.2内楞的抗剪强度验算 最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算，公式如下: 其中， V内楞承受的最大剪力； l-计算跨度(外楞间距): l =400.00mm； q-作用在内楞上的线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.257.10.20.9=12.33kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.44.00.20.9=1.008kN/m， 楞的最大剪力：V = 3209.2N； 截面抗剪强度必须满足下式: 其中， -内楞的截面的最大受剪应力(N/mm2)； V-内楞计算最大剪力(N)：V =3209.2N； b-内楞的截面宽度(mm)：b =60mm ； hn-内楞的截面高度(mm)：hn = 80mm ； fv-内楞的抗剪强度设计值(N/mm2)：fv = 1.50 N/mm2； 内楞截面的受剪应力计算值: =33209.2/(26080)=1.003N/mm2； 内楞截面的受剪应力计算值 =1.003N/mm2 fv=1.50N/mm2，满足要求。 2.4.3内楞的挠度验算 根据建筑施工计算手册，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。挠度验算公式如下： 其中， w-内楞的最大挠度(mm)； q-作用在内楞上的线荷载(kN/m)： q = 57.10.2=11.42 kN/m； L-计算跨度(外楞间距): l =400.0mm ； E-内楞弹性模量（N/mm2）：E = 9500.00 N/mm2 ； I-内楞截面惯性矩(mm4)，I=2.56106； 内楞的最大挠度：= 0.67711.425004/(10095002.56106) =0.199mm； 内楞的最大容许挠度值: w = 1.6mm； 内楞的最大挠度计算值 w=0.199mm w=1.6mm，满足要求。 (二).外楞(木或钢)承受内楞传递的荷载，按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。 本工程中，外龙骨采用钢楞，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 截面类型为圆钢管483.0； 外钢楞截面抵抗矩W = 4.49cm3； 外钢楞截面惯性矩 I =10.78cm4； 2.4.4外楞的抗弯强度验算 外楞跨中弯矩计算公式： 作用在外楞的荷载: P = 1.257.10.20.4+1.440.20.4=5.929kN； 外楞计算跨度(对拉螺栓水平间距): l = 400mm； 外楞最大弯矩:M = 0.1755929400.00= 4.15105 Nmm； 强度验算公式： 其中， - 外楞的最大应力计算值(N/mm2) M - 外楞的最大弯距(Nmm)；M = 4.15105 Nmm W - 外楞的净截面抵抗矩； W = 4.49103mm3； f -外楞的强度设计值(N/mm2)，f =205.00N/mm2； 外楞的最大应力计算值: = 4.15105/4.49103=92.4N/mm2； 外楞的最大应力计算值 =92.4N/mm2 f =205N/mm2,满足要求。 2.4.5外楞的抗剪强度验算 公式如下: 其中，V-外楞计算最大剪力(N)； L计算跨度(水平螺栓间距)：L=400 mm P-作用在楞的荷载: P = 1.257.10.20.4+1.440.20.4=5.929kN； 外楞的最大剪力：V = 0.655929=3.85103N； 外楞截面抗剪强度必须满足: 其中， -外楞截面的受剪应力计算值(N/mm2)； V-外楞计算最大剪力(N)：V =3.85103 N； A -钢管的截面面积(mm2)：A=848mm2； fv-外楞的抗剪强度设计值(N/mm2)：fv = 120N/mm2； 外楞截面的受剪应力计算值: =23.85103/848=9.08N/mm2； 外楞截面的受剪应力计算值 =9.08N/mm2 fv=120N/mm2，满足要求。 2.4.6外楞的挠度验算 根据建筑施工计算手册，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。 挠度验算公式如下： 其中, w-外楞最大挠度(mm)； P-内楞作用在支座上的荷载(kN/m)：P = 57.10.20.44.568kN/m； l-计算跨度(水平螺栓间距): l =400.00mm ； E-外楞弹性模量（N/mm2）：E = 210000.00 N/mm2 ； I-外楞截面惯性矩(mm4)，I=1.078105； 外楞的最大挠度计算值: w= 1.144.5684003/(1002100001.078105) =0.014mm； 外楞的最大容许挠度值: w = 1mm； 外楞的最大挠度计算值 w=0.014mm w=1mm，满足要求。 2.5穿墙螺栓的计算 计算公式如下: 其中 N - 穿墙螺栓所受的拉力； A - 穿墙螺栓有效面积 (mm2)； f - 穿墙螺栓的抗拉强度设计值，取170 N/mm2； 查表得： 穿墙螺栓的型号: M12 ； 穿墙螺栓有效直径: 9.85 mm； 穿墙螺栓有效面积: A = 76 mm2； 穿墙螺栓最大容许拉力值: N = 1.701057.610-5 = 12.92 kN； 穿墙螺栓所受的最大拉力: N =9.136kN。 穿墙螺栓所受的最大拉力 N=9.136kN N=12.92kN，满足要求。3、 柱模板计算3.1参数选取 3.1.1基本参数 柱截面宽度B方向对拉螺栓数目:3；柱截面宽度B方向竖楞数目:3； 柱截面高度H方向对拉螺栓数目:3；柱截面高度H方向竖楞数目:3；对拉螺栓直径(mm):M12； 3.1.2.柱箍信息(同剪力墙材料) 钢楞；截面类型:圆钢管； 主楞肢数:2；直径（mm）48.00；壁厚(mm)3. 0； 3.1.3.竖楞信息(同剪力墙材料) 竖楞材料:木方；竖楞合并根数:1； 宽度(mm):60.00；高度(mm):80.00； 3.1.4面板参数(同剪力墙材料) 面板类型:竹胶合板； 面板厚度(mm):18.00；面板弹性模量(N/mm2):9500.00； 面板抗弯强度设计值fc(N/mm2):13.00； 面板抗剪强度设计值(N/mm2):1.50； 3.1.5木方和钢楞 (同剪力墙材料) 方木弯强度设计值fc(N/mm2):13.00；方木弹性模量E(N/mm2):9500.00； 方木抗剪强设计值ft(N/mm2):1.50；钢楞弹性模量E(N/mm2):210000.00； 钢楞抗弯强度设计值fc(N/mm2):205.00； 附图 2 柱立面详图 附图 3柱截面详图3.2柱模板荷载标准值计算 其中 - 混凝土的重力密度，取24.0kN/m3；t - 新浇混凝土的初凝时间，可按现场实际值取，计算，得6.67h；T - 混凝土的入模温度，取15；V - 混凝土的浇筑速度，取3m/h；H - 模板计算高度，取4m；- 影响修正系数，取0.9；根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F；F1=0.28246.670.9=69.9kN/m2 F11=424=96kN/m2取较小值69.9kN/m2作为本工程计算荷载。计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 F1=69.9kN/m2；倾倒混凝土时产生的荷载标准值 F2=2kN/m2。3.3柱模板面板的计算模板结构构件中的面板属于受弯构件，按简支梁或连续梁计算。分别取柱截面宽度B方向和H方向面板作为验算对象，进行强度、刚度计算。强度验算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。由前述参数信息可知，柱截面宽度B方向竖楞间距最大，为l= 220 mm，且竖楞数为 3，因此对柱截面宽度B方向面板按均布荷载作用下的两跨连续梁进行计算。3.3.1面板抗弯强度验算对柱截面宽度B方向面板按均布荷载作用下的两跨连续梁用下式计算最大跨中弯距： 其中， M-面板计算最大弯矩(Nmm)； l-计算跨度(竖楞间距): l =220.0mm； q-作用在模板上的侧压力线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.269.90.40.9=30.2kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.42.000.40.9=1.008kN/m； 式中，0.90为按施工手册取用的临时结构折减系数。面板的最大弯矩：M = 1.5105N.mm；面板最大应力按下式计算： =M/Wf其中， -面板承受的应力(N/mm2)； M -面板计算最大弯矩(Nmm)； W -面板的截面抵抗矩 : b:面板截面宽度，h:面板截面厚度； W= 40018.018.0/6=2.16104mm3； f -面板截面的抗弯强度设计值(N/mm2)； f=13.00N/mm2； 面板截面的最大应力计算值： = M/W = 1.5105mm / 2.16104mm3= 6.94N/mm2； 面板截面的最大应力计算值 =6.94N/mm2 f=13N/mm2，满足要求。 3.3.2抗剪强度验算计算公式如下: 其中，v-面板计算最大剪力(N)； l-计算跨度(竖楞间距): l =220.0mm； q-作用在模板上的侧压力线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.269.90.40.9=30.2kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.42.000.40.9=1.008kN/m； 面板的最大剪力：V = 4123.2N；截面抗剪强度必须满足: 其中， -面板截面的最大受剪应力(N/mm2)； V-面板计算最大剪力(N)：V = 4123.2N； b-构件的截面宽度(mm)：b = 400mm ； hn-面板厚度(mm)：hn = 18.00mm ； fv-面板抗剪强度设计值(N/mm2)：fv = 13 N/mm2；面板截面的最大受剪应力计算值: =34123.2/(240018.0)=0.859N/mm2；面板截面抗剪强度设计值: fv=1.50N/mm2；面板截面的最大受剪应力计算值=0.859N/mm2 =1.5N/mm2，满足要求！3.3.3挠度验算根据规范，刚度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载作用。挠度计算公式如下: 其中，q-作用在模板上的侧压力线荷载: q = 69.90.4 = 27.96N/mm； l-计算跨度: l = 220mm； E-面板的弹性模量: E =9500N/mm2； I-面板的截面惯性矩: I = 401.81.81.8/12=19.44cm4；面板的最大允许挠度值:w =0.88mm；面板的最大挠度计算值: w= 0.67727.962204/(100950019.44104) = 0.240mm面板的最大挠度计算值: =0.240mm w=0.8mm，满足要求！3.4竖楞的计算 .竖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。 本工程中，竖楞采用木楞，宽度60mm，高度80mm。 截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W =608080/6 =64cm3； I = 60808080/12 =256cm4； 3.4.1竖楞的抗弯强度验算 竖楞跨中最大弯矩按下式计算： 其中， M-竖楞跨中计算最大弯距(Nmm)； l-计算跨度 l =400.00mm； q-作用在竖楞上的线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.269.90.220.9=16.61kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.420.220.9=0.55kN/m， 其中，0.90为折减系数。 竖楞的最大弯距：M = 2.76105N.mm； 竖楞的抗弯强度应满足下式： 其中， -竖楞承受的应力(N/mm2)； M -竖楞计算最大弯距(Nmm)； W -竖楞的截面抵抗矩(mm3)，W=6.4104； f -竖楞的抗弯强度设计值(N/mm2)； f=13.00N/mm2； 竖楞的最大应力计算值： =2.76105/6.4104 = 4.31N/mm2； 竖楞的抗弯强度设计值: f = 13.00N/mm2； 竖楞的最大应力计算值 = 4.31N/mm2 f=13N/mm2，满足要求。 3.4.2竖楞的抗剪强度验算 最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算，公式如下: 其中， V竖楞承受的最大剪力； l-计算跨度: l =400.00mm； q-作用在竖楞上的线荷载，它包括: 新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.269.90.220.9=16.61kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.420.220.9=0.55kN/m， 楞的最大剪力：V = 4122.14N； 截面抗剪强度必须满足下式: 其中， -竖楞的截面的最大受剪应力(N/mm2)； V-竖楞计算最大剪力(N)：V =4122.14N； b-竖楞的截面宽度(mm)：b =60mm ； hn-竖楞的截面高度(mm)：hn = 80mm ； fv-竖楞的抗剪强度设计值(N/mm2)：fv = 1.50 N/mm2； 竖楞截面的受剪应力计算值: =34122.14/(26080)=1.288N/mm2； 竖楞截面的受剪应力计算值 =1.288N/mm2 fv=1.50N/mm2，满足要求。 3.4.3竖楞的挠度验算 根据建筑施工计算手册，刚度验算采用荷载标准值，同时不考虑振动荷载作用。挠度验算公式如下： 其中， w-竖楞的最大挠度(mm)； q-作用在竖楞上的线荷载(kN/m)： q = 69.90.22=15.378 kN/m； L-计算跨度: l =400.0mm ； E-竖楞弹性模量（N/mm2）：E = 9500.00 N/mm2 ； I-竖楞截面惯性矩(mm4)，I=2.56106； 竖楞的最大挠度：= 0.67715.3785004/(10095002.56106) =0.268mm； 竖楞的最大容许挠度值: w = 1.6mm； 竖楞的最大挠度计算值 w=0.268mm w=1.6mm，满足要求。 3.5.B方向柱箍的计算 本工程中，柱箍采用钢楞，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 截面类型为圆钢管483.0； 外钢楞截面抵抗矩W = 4.49cm3； 外钢楞截面惯性矩 I =10.78cm4； 3.5.1钢楞的抗弯强度验算 钢楞跨中弯矩计算公式： 作用在钢楞的荷载: P = 1.269.90.220.4+1.420.220.4=7.627kN； 钢楞计算跨度: l = 400mm； 钢楞最大弯矩:M = 0.1757627400.00=5.33105 Nmm； 强度验算公式： 其中， - 钢楞的最大应力计算值(N/mm2) M - 钢楞的最大弯距(Nmm)；M = 5.33105 Nmm W - 钢楞的净截面抵抗矩； W = 4.49103mm3； f -钢楞的强度设计值(N/mm2)，f =205.00N/mm2； 钢楞的最