1、《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程》JGJ231-2010
2、《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010
3、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012
4、《钢结构设计标准》GB 50017-2017
5、《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018
一、工程属性
二、荷载设计
三、模板体系设计
荷载系数参数表:
设计简图如下:
平面图
横向立面图
纵向立面图
四、面板验算
单位长度钢板截面抵抗矩:W=bt2/6=1000×6×6/6=6000mm3
单位长度钢板截面惯性矩:I=bt3/12=1000×6×6×6/12=18000mm3
钢面板所受均布线荷载:
q1=γ0×[1.3(G1k+(G2k+G3k)×h)+1.5×γL×Q1k]×b=1.1×[1.3×(0.3+(24+1.5)×1.8)+1.5×0.9×3]×1=70.521kN/m
由于钢面板纵横向楞间距比值300/300=1<3,钢面板按双向板(两边固支,两边铰支)计算
依据《建筑施工手册》(第四版),单位长度钢板最大弯矩值:
Mxmax=0.0234×70.521×0.32=0.149kN·m
Mymax=0.0234×70.521×0.32=0.149kN·m
钢的泊桑比为μ=0.3,对弯矩进行修正:
Mx=Mxmax+μMymax=0.149+0.3×0.149=0.1931kN·m
My=Mymax+μMxmax=0.149+0.3×0.149=0.1931kN·m
M=max(Mx,My)=max(0.1931,0.1931)=0.1931kN·m
1、强度验算
σ=M/W=0.1931×106/6000=32.179N/mm2≤[f]=205N/mm2
钢板强度满足要求!
2、挠度验算
钢板刚度:Bc=Et3/(12(1-μ2))=206000×63/(12×(1-0.32))=4074725.275N·mm
钢板最大挠度:fmax=ωmaxq1l4/Bc=0.00215×70.521×10-3×3004/4074725.275=0.301mm<min[L/150,10]=min[300/150,10]=2mm
钢板挠度满足要求!!
五、小梁验算
承载能力极限状态:
盖梁底部面板承受均布荷载设计值:
Q=γ0×[1.3(G1k+(G2k+G3k)×h)+1.5×γL×Q1k]=1.1×[1.3×(0.75+(24+1.5)×1.8)+1.5×0.9×3]=71.165kN/m2
梁底面板传递给左边小梁线荷载:
q1左=Q×b/(n-1)/2=71.165×0.8/(6-1)/2=5.693kN/m
梁底面板传递给中间小梁最大线荷载:
q1中=Q×b/(n-1)=71.165×0.8/(6-1)=11.386kN/m
梁底面板传递给右边小梁线荷载:
q1右=Q×b/(n-1)/2=71.165×0.8/(6-1)/2=5.693kN/m
小梁自重:q2=1.1×1.3×(0.5-0.3)×0.8/5 =0.046kN/m
梁左侧模板传递给左边小梁荷载q3左=1.1×1.3×0.75×1.8=1.931kN/m
梁右侧模板传递给右边小梁荷载q3右=1.1×1.3×0.75×1.8=1.931kN/m
左侧小梁荷载q左=q1左+q2+q3左=5.693+0.046+1.931=7.669kN/m
中间小梁荷载q中=q1中+q2=11.386+0.046=11.432kN/m
右侧小梁荷载q右=q1右+q2+q3右=5.693+0.046+1.931=7.669kN/m
小梁最大荷载q=Max[q左,q中,q右]=Max[7.669,11.432,7.669]=11.432kN/m
正常使用极限状态:
盖梁底部面板承受均布荷载标准值:
Qk=(G1k+(G2k+G3k)×h)+Q1k=(0.75+(24+1.5)×1.8)+3=49.65kN/m2
梁底面板传递给左边小梁线荷载:
q1左'=Qk×b/(n-1)/2=49.65×0.8/(6-1)/2=3.972kN/m
梁底面板传递给中间小梁最大线荷载:
q1中'=Qk×b/(n-1)=49.65×0.8/(6-1)=7.944kN/m
梁底面板传递给右边小梁线荷载:
q1右'=Qk×b/(n-1)/2=49.65×0.8/(6-1)/2=3.972kN/m
小梁自重:q2'=1×(0.5-0.3)×0.8/5 =0.032kN/m
梁左侧模板传递给左边小梁荷载q3左'=1×0.75×1.8=1.35kN/m
梁右侧模板传递给右边小梁荷载q3右'=1×0.75×1.8=1.35kN/m
左侧小梁荷载q左'=q1左'+q2'+q3左'=3.972+0.032+1.35=5.354kN/m
中间小梁荷载q中'= q1中'+ q2'=7.944+0.032=7.976kN/m
右侧小梁荷载q右'=q1右'+q2'+q3右'=3.972+0.032+1.35=5.354kN/m
小梁最大荷载q'=Max[q左',q中',q右']=Max[5.354,7.976,5.354]=7.976kN/m
为简化计算,按三等跨连续梁计算,如下图:
1、抗弯验算
Mmax=max[0.1ql12,0.5ql22]=max[0.1×11.432×0.62,0.5×11.432×02]=0.412kN·m
σ=Mmax/W=0.412×106/64000=6.431N/mm2≤[f]=15.444N/mm2
满足要求!
2、抗剪验算
Vmax=max[0.6ql1,ql2]=max[0.6×11.432×0.6,11.432×0]=4.116kN
τmax=3Vmax/(2bh0)=3×4.116×1000/(2×60×80)=1.286N/mm2≤[τ]=1.782N/mm2
满足要求!
3、挠度验算
ν1=0.677q'l14/(100EI)=0.677×7.976×6004/(100×9350×256×104)=0.292mm≤[ν]=min[l1/150,10]=min[600/150,10]=4mm
满足要求!
4、支座反力计算
承载能力极限状态
Rmax=max[1.1qL1,0.4qL1+qL2]=max[1.1×11.432×0.6,0.4×11.432×0.6+11.432×0]=7.545kN
同理可得:
梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R1=5.062kN,R2=7.545kN,R3=7.545kN,R4=7.545kN,R5=7.545kN,R6=5.062kN
正常使用极限状态
Rmax'=max[1.1q'L1,0.4q'L1+q'L2]=max[1.1×7.976×0.6,0.4×7.976×0.6+7.976×0]=5.264kN
同理可得:
梁底支撑小梁所受最大支座反力依次为R1'=3.534kN,R2'=5.264kN,R3'=5.264kN,R4'=5.264kN,R5'=5.264kN,R6'=3.534kN
六、主梁验算
主梁自重忽略不计,主梁2根合并,其主梁受力不均匀系数=0.6,则单根主梁所受集中力为Ks×Rn,Rn为各小梁所受最大支座反力
1、抗弯验算
主梁弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.635×106/25300=25.106N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求!
2、抗剪验算
主梁剪力图(kN)
Vmax=9.054kN
τmax=Vmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=9.054×1000×[43×802-(43-5)×642]/(8×1013000×5)=26.713N/mm2≤[τ]=125N/mm2
满足要求!
3、挠度验算
主梁变形图(mm)
νmax=0.068mm≤[ν]=min[L/150,10]=min[600/150,10]=4mm
满足要求!
4、支座反力计算
承载能力达到极限状态
支座反力依次为R1=0.141kN,R2=0.834kN,R3=12.784kN,R4=12.784kN,R5=0.834kN,R6=0.141kN
立杆所受主梁支座反力依次为P1=0.141/0.6=0.236kN,P2=0.834/0.6=1.39kN,P3=12.784/0.6=21.306kN,P4=12.784/0.6=21.306kN,P5=0.834/0.6=1.39kN,P6=0.141/0.6=0.236kN
七、可调托座验算
可调托座最大受力N=max[P1,P2,P3,P4,P5,P6]=21.306kN≤[N]=30kN
满足要求!
八、立杆验算
1、长细比验算
hmax=max(ηh,h'+2ka)=max(1.2×1500,1000+2×0.7×500)=1800mm
λ=hmax/i=1800/15.9=113.208≤[λ]=150
长细比满足要求!
查表得,φ=0.386
2、风荷载计算
Mw=γ0×γL×φw1.5×ωk×la×h2/10=1.1×0.9×0.9×1.5×0.156×0.6×1.52/10=0.028kN·m
3、稳定性计算
P1=0.236kN,P2=1.39kN,P3=21.306kN,P4=21.306kN,P5=1.39kN,P6=0.236kN
立杆最大受力Nw=max[P1,P2,P3,P4,P5,P6]+1.1×1.3×0.15×(7-1.8)+Mw/l=max[0.236,1.39,21.306,21.306,1.39,0.236]+1.115+0.028/0.6=22.469kN
f=N/(φA)+Mw/W=22468.71/(0.386×424)+0.028×106/4490=143.522N/mm2≤[f]=300N/mm2
满足要求!
九、高宽比验算
根据《建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规范》JGJ231-2010 第6.1.4: 对长条状的独立高支模架,架体总高度与架体的宽度之比不宜大于3
H/B=7/3=2.333≤3
满足要求!
十、架体抗倾覆验算
混凝土浇筑前,倾覆力矩主要由风荷载产生,抗倾覆力矩主要由模板及支架自重产生
MT=γL×φwγQ(ωkLHh2)=0.9×0.9×1.5×(0.156×12×7×7)=111.45kN·m
MR=γG[G1k+0.15×H/(la×l)]LB2/2=0.9×[0.75+0.15×7/(0.6×0.6)]×12×32/2=178.2kN·m
MT=111.45kN·m≤MR=178.2kN·m
满足要求!
混凝土浇筑时,倾覆力矩主要由泵送、倾倒混凝土等因素产生的水平荷载产生,抗倾覆力矩主要由钢筋、混凝土、模板及支架自重产生
MT=γL×φwγQ(Q2kLH2)=0.9×0.9×1.5×(0.933×12×72)=666.554kN·m
MR=γG[G1k+(G2k+G3k)h0+0.15×H/(la×l)]LB2/2=0.9×[0.75+(24+1.5)×1.8+0.15×7/(0.6×0.6)]×12×32/2=2408.94kN·m
MT=666.554kN·m≤MR=2408.94kN·m
满足要求!
十一、立杆地基基础计算
立杆底垫板的底面平均压力p=N/(mfA)=22.469/(0.9×0.15)=166.435kPa≤fak=400kPa