广东某工程高支模模板支撑系统设计与验算

本工程屋顶弧形飘板板面标高为26.12m，外飘3m，梁顶标高为26.5m，考虑从地面设置扣件式钢管支撑系统与原外墙脚手架连成一体，以增强稳定性。依照《广东省建设工程高支撑模板系统施工安全管理办法》的规定，编制如下专项技术方案。1参与模板设计的各项荷载标准值a）模板及其支架自重标准值：q1=0.75kN/m2b）新浇筑混凝土自重标准值：q2=24kN/m3c）钢筋自重标准值：对楼板q3a=1.1kN/m3对梁q3b=1.5kN/m3d）施工人员及设备荷载标准值：①计算模板及直接支承模板的小楞时，对均布荷载取q4a=2.5kN/m2，另应以集中荷载F4=2.5kN再进行验算，比较两者所得的弯矩值，按其中较大者采用。②计算直接支承小楞结构构件时，均布活荷载：q4b=1.5kN/m2③计算支架立柱及其它支撑结构构件时，均布活荷载：q4c=1.0kN/m2e）振捣混凝土时产生的荷载标准值：对水平面q5a=2.0kN/m2对垂直面q5b=4.0kN/m2f）新浇筑混凝土时对模板侧面产生的压力标准值：按以下二式计算，并取二式中的较小值。q6=0.22γct0β1β2V1/2，q6=γcHg）倾倒混凝土时产生的荷载标准值：倾倒混凝土时对垂直模板产生的水平荷载标准值可按下表采用：倾倒混凝土时产生的水平荷载标准值（KN/m2）向模板内供料方法法水平荷载溜槽、串筒或导管管2容量小于0.2mm3的运输器具具2容量为0.2m33至0.8m3的运输器具具4容量大于0.8mm3的运输器具具6注：作用范围在有效压头高度以内。2计算模板及其支架时的荷载分项系数计算模板及其支架时的荷载设计值，应采用荷载标准值乘以相应的荷载分项系数求得，荷载分项系数按下表采用：荷载分项系数项次荷载类别γ1模板及其支架自重重1.22新浇筑混凝土自重重3钢筋自重4施工人员及施工设设备荷载1.45振捣混凝土时产生生的荷载6新浇筑混凝土对模模板侧面的压压力1.27倾倒混凝土时产生生的荷载1.43楼板模板设计楼板模板采用18mm厚胶合板，支撑模板的小楞采用60×80mm2红松木（fm=13N/mm2，弹性模量E=9000N/mm2），间距为400mm；支撑小楞的大楞采用60×80mm2红松木，间距为800mm；支撑立柱采用Ф48×3.5钢管，支撑方法采用“满堂红”钢管加可调上托，梁每800mm设一支承点，板离梁边400mm处设一支承点，然后每800×800mm2范围内设支承点。模板及其支撑系统的平面布置图如下所示：3.1验算弧形飘板底模强度及刚度弧形飘板板厚为120mm：取1m宽板带按三跨连续梁进行模板验算，其计算简图如右所示：3.1.1强度验算：按有关规范规定，此时参与计算的荷载组合为q1q2q3aq4a及F4，则有：q恒=(0.75×1+24×0.12×1+1.1×0.12×1)×1.2=4.51kN/mq活=2.5×1.4=3.5kN/m查静力计算手册有：M底max=0.08q恒2+0.101q活2=0.08×4.51×0.42+0.101×3.5×0.42=0.11kN·mM支max=-0.10q恒2-0.117q活2=-0.10×4.51×0.42-0.117×3.5×0.42=-0.14kN·m另再以F4=2.5kN进行计算，有：F=F4×1.4=2.5×1.4=3.5kN查静力计算手册有：M底max=0.08q恒2+0.213F=0.08×4.51×0.42+0.213×3.5×0.4=0.36kN·mM支max=-0.10q恒2-0.175F=-0.10×4.51×0.42-0.175×3.5×0.4=-0.32kN·m由规范知模的最大容许弯矩为：M容=fmbh2/6=13×1000×182/6=702000N·mm=0.70kN·m>0.36kN·m二层结构板底模强度满足要求。3.1.2刚度验算：参与组合的荷载为q1q2q3a，则有：E=9000N/mm2，I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4由静力计算手册查得：ν=0.677q恒4/(100EI)=0.677×4.51×4004/(100×9000×486000)=0.18mm由规范知：ν容=/250=400/250=1.6mm>0.18mm顶层结构板底模刚度满足要求。3.2验算小楞的强度及刚度计算简图如右所示：参与计算的荷载组合为q1q2q3aq4a及F4，则有：q恒=(0.75×0.4+24×0.12×0.4+1.1×0.12×0.4)×1.2=1.81kN/mq活=2.5×0.4×1.4=1.4kN/m3.2.1强度验算：查静力计算手册有：M底max=0.08q恒2+0.101q活2=0.08×1.81×0.82+0.101×1.4×0.82=0.18kN·mM支max=-0.10q恒2-0.117q活2=-0.10×1.81×0.82-0.117×1.4×0.82=-0.22kN·m另再以F4=2.5kN进行计算，有：F=F4×1.4=2.5×1.4=3.5kN，此时查静力计算手册有：M底max=0.08q恒2+0.213F=0.08×1.81×0.82+0.213×3.5×0.8=0.69kN·mM支max=-0.10q恒2-0.175F=-0.10×1.81×0.82-0.175×3.5×0.8=-0.61kN·m由规范知模的最大容许弯矩为：M容=fmbh2/6=13×60×802/6=832000N·mm=0.83kN·m>0.69kN·m小楞的强度满足要求。3.2.2刚度验算：参与组合的荷载为q1q2q3a，则有：I=bh3/12=60×803/12=2560000mm4由静力计算手册查得：ν恒=0.677q4/(100EI)=0.677×1.81×8004/(100×9000×2560000)=0.22mm由规范知：ν容=/250=800/250=3.2mm>0.22mm小楞的刚度满足要求。3.3支撑小楞的大楞验算计算简图如右所示：参与计算的荷载组合为q1q2q3aq4b，则有：F恒=（0.75×0.4×0.8+24×0.12×0.4×0.8+1.1×0.12×0.4×0.8）×1.2=1.44kNF活=1.5×0.4×0.8×1.4=0.67kN3.3.1强度验算：查静力计算手册有：M底max=0.175F恒+0.213F活=0.175×1.44×0.8+0.213×0.67×0.8=0.32kN·mM支max=-0.15F恒-0.175F活=-0.15×1.44×0.8-0.175×0.67×0.8=-0.27kN·m支撑小楞的大楞的最大容许弯矩为：M容=fmbh2/6=13×60×802/6=832000N·mm=0.83kN·m>0.32kN·m大楞的强度满足要求。3.3.2刚度验算：参与组合的荷载为q1q2q3a，则有：I=bh3/12=60×803/12=2560000mm4由静力计算手册查得：ν=1.146F恒3/(100EI)=1.146×1440×8003/(100×9000×2560000)=0.37mm由规范知：ν容=/250=800/250=3.2mm>0.37mm大楞的刚度满足要求。3.4钢支撑立柱验算立柱最高处高度为：h=26120-120-80-80=25840mm参与计算的荷载组合为q1q2q3aq4c，则有：N=(0.75×0.8×0.8+24×0.12×0.8×0.8+1.1×0.12×0.8×0.8)×1.2+1.0×0.8×0.8×1.4=3.79kN3.4.1强度验算：N/A=3790/489=7.75N/mm2<ƒ=205N/mm2，钢支撑立柱强度满足要求。3.4.2稳定性验算：钢支撑立柱步距控制在1.8m以下，共设15步（即设14道纵、横向水平杆接结），则有0=25840/15=1723mm，考虑步距偏差、实际布置情况，取0=2000mm，i=15.8mm，则有λ=2000/15.8=126.6<210，查得稳定系数ψ=0.412N/φA=3790/（0.412×489）=18.81N/mm2<ƒ=205N/mm2钢支撑立柱稳定性满足要求。4梁模板及其支撑系统验算4.1计算荷载组合：a）模板及其支架自重标准值：q1=0.75kN/m2b）新浇筑混凝土自重标准值：q2=24kN/m3c）钢筋自重标准值（梁）：q3b=1.5kN/m3d）振捣混凝土时产生的荷载标准值：对水平面q5a=2.0kN/m24.2梁底模板验算：最大梁截面250×700：按三跨连续梁计算，其计算简图如右所示：q恒=（0.75×0.25+24×0.25×0.7+1.5×0.25×0.7）×1.2=5.58kN/mq活=2.0×0.25×1.4=0.7kN/m强度验算：查静力计算手册有：M底max=0.08q恒2+0.101q活2=0.08×5.58×0.42+0.101×0.7×0.42=0.083kN·mM支max=-0.10q恒2-0.117q活2=-0.10×5.58×0.42-0.117×0.7×0.42=-0.102kN·m由规范知模的最大容许弯矩为：M容=fmbh2/6=13×250×182/6=175500N·mm=0.176kN·m>0.102kN·m梁底模强度满足要求。4.2.2刚度验算：参与组合的荷载为q1q2q3b，则有：I=bh3/12=250×183/12=121500mm4由静力计算手册查得：ν=0.677q恒4/(100EI)=0.677×5.58×4004/(100×9000×121500)=0.89mm由规范知：ν容=/250=400/250=1.6mm>0.89mm梁底模的刚度满足要求。4.3支撑底模的小楞验算计算简图如右所示：q恒=(0.75×0.4+24×0.4×0.7+1.5×0.4×0.7)×1.2=8.93kN/mq活=2.0×0.4×1.4=1.12kN/mq合=8.93+1.12=10.05kN/m4.3.1强度验算：M底max=q合2/8=10.05×0.252/8=0.08kN·m支撑底模的小楞的最大容许弯矩为：M容=fmbh2/6=13×60×802/6=832000N·mm=0.83kN·m>0.08kN·m支撑底模的小楞强度满足要求。4.3.2刚度验算：由于小楞的跨度极极小，刚度可可不验算。4.4支撑小楞楞的大楞验算算计算简图如右所示示：F恒=10.05×0.25//2=1.26kNF活=1.12×0..25/2=0..14kN4.4.1强度度验算：查静力计算手册有有：M底max=0.1775F恒+0.2133F活=0.175×11.26×0.88+0.2113×0.114×0.88=0.20kN·mM支max=-0..15F恒-0.1775F活=-0.15××1.26×0.88-0.1775×0.114×0.88=-0..17kN·mm支撑小楞的大楞最最大容许弯矩矩为：M容=fmbh2//6=13××60×8002/6=8332000NN·mm=00.83kNN·m>0..20kN·m支撑小楞的大楞强强度满足要求求。4.4.2刚度度验算：参与组合的荷载为为q1q2q3b，则有：：I=bh3/122=60×8803/12=255600000mm4由静力计算手册查查得：ν=1.146F恒33/(1000EI)=11.146××1260×80003/(1000×90000×25600000)==0.32mm由规范知：ν容==/250==800/2250=3..2mm>00.32mm支撑小楞的大楞刚刚度满足要求求。4.5钢支撑立柱柱验算钢支撑立柱受力NN为：N=(0.75××0.25×0.8++24×0..25×0.7×0.8++1.5×00.25×0.7×0.8))×1.2//2+2.0×0.225×0.88×1.4//2=2.512kN4.5.1强度度验算：N/A=25122/489==5.14N//mm2<ƒ=205NN/mm2，钢支撑立立柱强度满足足要求。4.5.2稳定定性验算：钢支撑立柱最高处处高度为：h=26500-700-800-80=225640mmm，0=25640/155=1709mm（沿高度方方向设14道纵、横向向水平杆拉结结），i=15.88mm；同样，考虑虑步距的影响响，以0=2000mmm进行验算算：有λ=2000/155.8=1226.6<2210，查得稳定定系数φ=0.4112，N/φA=2512/（0.4122×489）=12.47N/mmm2<ƒ=205NN/mm2钢支撑立柱稳定性性满足要求。4.6梁侧模验验算4.6.1强度度验算：计算荷载组合为：：q5b，q6，q7先计算q6，取温温度T=30℃，β1=1.0，β2=1.0，ν=2.5m/hh则有：t0=2000/(300+15)==4.44q6=0.22γctt0β1β2