碗扣式钢管模板支架工程施工方案计算
书
工 程 名 称： 郓城县诚信医院病房综合楼 施 工 单 位： 郓城县正大建筑工程有限公司 编 制 人： 马河山 日 期： 2019.3.20
郓城诚信医院病房综合楼混凝土板厚1.8m模板工程施工方案
目 录
一、 编制依据 ....................................................................................................... 2 二、 工程参数 ....................................................................................................... 2 三、 模板面板验算 ............................................................................................... 4 四、 次楞方木验算 ............................................................................................... 6 五、 主楞验算 ....................................................................................................... 7 六、 可调托撑承载力验算 ................................................................................... 9 七、 风荷载计算 ................................................................................................... 9 八、 立杆稳定性验算 ......................................................................................... 11 九、 支撑结构地基承载力验算 ......................................................................... 14 十、 架体抗倾覆验算 ......................................................................................... 15
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郓城诚信医院病房综合楼混凝土板厚1.8m模板工程施工方案
一、 编制依据
1、工程施工图纸及现场概况
2、《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016 3、《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ300-2013 4、《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011
5、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011 6、《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008 7、《建筑结构荷载规范》GB50009-2012 8、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 9、《钢结构设计规范》GB50017-2003
10、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018-2002 11、《混凝土模板用胶合板》GB/T17656-2008
12、《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质[2009]87号
13、《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》建质[2009]254 号 14、《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》建质[2009]254 号 15、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015） 16、《火灾自动报警系统设计规范 》（GB50116-2013） 17、《建筑地基工程施工质量验收标准》(GB50202-2018)
18、《山东省房屋市政施工危险性较大分部分项工程安全管理实施细则》（鲁建质安字〔2018〕15号
二、 工程参数
楼板模板支架参数 模板支架安全等级 砼楼板厚度 立杆纵距 Ⅰ级 结构重要性系数：支架 1.8m 0.45m 1.1 面板主次楞 5.6m 0.45m 2 1.1 支架高度 立杆横距 郓城诚信医院病房综合楼混凝土板厚1.8m模板工程施工方案
水平杆最大步距 立杆顶伸出长度a 钢管类型 面板 次楞 主楞 剪刀撑 宽度：纵距方向5跨，横距方向5跨 支撑结构与既有结构连接情况 支撑结构与既有结构通过连墙件可靠连接 荷载参数 新浇砼自重 永久荷载 面板次楞自重 施工人员 可变荷载 及设备荷载 0.3kN/m 面板与次楞 2.5kN/m 221.2m 0.5m 顶步步距 扫地杆高度 φ48×3mm 木胶合板 双模板 厚度：15mm 方木50mm×80mm，间距0.15m 双钢管，最大悬挑长度0.2m 1.2m 0.2m 依据JGJ300-2013规范要求,采用有剪刀撑框架式支撑结构,剪刀撑24kN/m 3钢筋自重 支架自重 主楞 2.5kN/m 21.1kN/m 0.125kN/m 立杆 2.5kN/m 232.5kN 泵送砼或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载 竖向永久荷载标准值的2% 风荷载 山东菏泽市，基本风压：0.25kN/m 2 3
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500120056001200×21200200600
三、 模板面板验算
面板采用木胶合板双模板，单模板厚度为15mm ，取主楞间距0.45m的面板作为计算宽度。
面板的截面抵抗矩W=450×15×15/6=16875mm3； 截面惯性矩I= 450×15×15×15/12=126562mm4； （一）强度验算
1、面板按三跨连续梁计算，其计算跨度取支承面板的次楞间距，L=0.15m。
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2、荷载计算
取均布荷载或集中荷载两种作用效应考虑，计算结果取其大值。 均布线荷载设计值为：
q1=1.1×[1.2×(24×1.8+1.1×1.8+0.3)+1.4×2.5]×0.45=27.25kN/m q1=1.1×[1.35×(24×1.8+1.1×1.8+0.3)+1.4×0.7×2.5]×0.45=29.927kN/m 根据以上两者比较应取q1= 29.927kN/m作为设计依据。 集中荷载设计值：
模板自重线荷载设计值q2=1.1×1.2×0.6×0.3=0.238 kN/m 跨中集中荷载设计值P=1.1×1.4×2.5= 3.850kN 3、强度验算
施工荷载为均布线荷载：
M2
2
1=0.1q1l=0.1× 29.927×0.15=0.067kN·m 施工荷载为集中荷载：
M22=0.08q2l+0.213Pl=0.08× 0.238×0.152 +0.213× 3.850×0.15=0.123kN·m 取Mmax=0.123KN·m验算强度。 面板抗弯强度设计值f=12.5N/mm2； M106
σ=
max 0.123×W
= 22500
=5.47N/mm2 < f=12.5N/mm2
面板强度满足要求! （二）挠度验算
挠度验算时，荷载效应组合取永久荷载+施工均布荷载，分项系数均取1.0。 q = 0.45×（24×1.8＋1.1×1.8＋0.3+2.5）=20.46kN/m； 面板最大容许挠度值: 150/400=0.4mm； 面板弹性模量: E = 4500N/mm2；
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0.677ql4 ν=
100EI
=
0.677×27.282×1504 100×4500×168750
=0.12mm < 0.4mm
满足要求!
四、 次楞方木验算
次楞采用方木，宽度50mm，高度80mm，间距0.15m，截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为:
截面抵抗矩 W =50×80×80/6=53333mm3； 截面惯性矩 I =50×80×80×80/12=2133333mm4； （一）抗弯强度验算
1、次楞按三跨连续梁计算，其计算跨度取立杆横距，L=0.6m。
2、荷载计算
取均布荷载或集中荷载两种作用效应考虑，计算结果取其大值。 均布线荷载设计值为：
q1=1.1×[1.2×(24×1.8+1.1×1.8+0.3)+1.4×2.5]×0.15=9.086kN/m q1=1.1×[1.35×(24×1.8+1.1×1.8+0.3)+1.4×0.7×2.5]×0.15= 9.976kN/m 根据以上两者比较应取q1= 9.976kN/m作为设计依据。 集中荷载设计值：
模板自重线荷载设计值q2=1.1×1.2×0.15×0.3=0.059kN/m 跨中集中荷载设计值P=1.1×1.4×2.5= 3.850kN 3、强度验算
施工荷载为均布线荷载：
M1= 0.1q1l2=0.1×9.976×0.62=0.359kN·m 施工荷载为集中荷载：
M2= 0.08q2l2+0.213Pl=0.08×0.059×0.62+0.213×3.850×0.6=0.494kN·m
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取Mmax=0.494kN·m验算强度。 木材抗弯强度设计值f=17N/mm2； M 0.494×106
σ=
maxW
= 53333
=9.26N/mm2 < f=17N/mm2
次楞抗弯强度满足要求! （二）抗剪强度验算
施工荷载为均布线荷载时： V1=0.6q1l=0.6×9.976×0.6=3.591kN 施工荷载为集中荷载：
V2= 0.6q2l+0.65P=0.6×0.059×0.6+0.65×3.850=2.524kN 取V=3.591kN验算强度。
木材抗剪强度设计值fv=1.6N/mm2； 抗剪强度按下式计算:
3V 3×3.591×103 τ=
22bh
=
2×50×80
= 1.347N/mm < fv=1.6N/mm2次楞抗剪强度满足要求! （三）挠度验算
挠度验算时，荷载效应组合取永久荷载+施工均布荷载，分项系数均取1.0。 q = 0.15×（24×1.8＋1.1×1.8＋0.3+2.5）=6.821kN/m 次楞最大容许挠度值:600/250=2.4mm； 次楞弹性模量: E = 10000N/mm2； 0.677ql4 0.677×6.821×600.04 ν=
100EI
=
100×10000×2133333
=0.28mm < 2.4mm 满足要求!
五、 主楞验算
主楞采用:双钢管，截面抵拒矩W=8.24cm3，截面惯性矩I=19.78cm4，弹性模量E=206000N/mm4
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（一）强度验算
当进行主楞强度验算时，施工人员及设备均布荷载取2.5kN/mm2。 首先计算次楞作用在主楞上的集中力P。 作用在次楞上的均布线荷载设计值为：
q11= 1.1×[1.2×(24×1.8+1.1×1.8+0.3)+1.4×2.5]×0.15=9.086kN/m q12= 1.1×[1.35×(24×1.8+1.1×1.8+0.3)+1.4×0.7×2.5]×0.15= 9.976kN/m 根据以上两者比较应取q1= 9.976kN/m作为设计依据。 次楞最大支座力=1.1q1l=1.1×9.976×0.6=6.584kN。 次楞作用集中荷载P=6.584kN，进行最不利荷载布置如下图：
计算简图(kN)
-1.630-1.630-0.642-0.438-0.642-0.4380.3460.7841.3640.9570.3460.9571.3640.784
弯矩图(kN·m)
支座力自左至右分别为：R1=10.45kN;R2=29.05kN;R3=29.05kN;R4=10.45kN; 最大弯矩 Mmax=1.630kN·m； 主楞的抗弯强度设计值f=205N/mm2； σ=
Mmax W
= 1.630×106 8.24×103
= 197.816N/mm2 < 205N/mm2
主楞抗弯强度满足要求! （二）挠度验算
挠度验算时，荷载效应组合取永久荷载+施工均布荷载，分项系数均取1.0。 首先计算次楞作用在主楞上的集中荷载P。
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作用在次楞上的均布线荷载设计值为：
q = 0.15×（24×1.8＋1.1×1.8＋0.3+2.5）=6.821kN/m 次楞最大支座力=1.1q1l=1.1×6.821×0.6=4.502kN。
以此值作为次楞作用在主楞上的集中荷载P，经计算，主梁最大变形值V=0.673mm。 主梁的最大容许挠度值:600/150=4.0mm， 最大变形 Vmax =0.673mm < 4.0mm 满足要求!
（三）悬挑段强度验算
主楞悬挑长度0.2m，次楞间距0.15m， 弯矩M=6.58×0.2+6.58×0.05=1.65kN·m 主楞抗弯强度设计值[f]＝205N/mm2。 σ=
M W
= 1.65×106
8240
= 200.24N/mm2 < 205N/mm2
主楞悬挑段强度验算满足要求! （四）悬挑段挠度验算
验算挠度时取荷载标准值，其作用效应下次楞传递的集中荷载P=4.50kN，主楞弹性模量: E = 206000N/mm2。 容许挠度值：200×2/400=1mm； 经计算主楞最大挠度Vmax=0.46mm < 1mm。 主楞悬挑段挠度验算满足要求!
六、 可调托撑承载力验算
主楞通过可调托撑传递给立杆的最大荷载设计值为29.05kN，可调托撑受压承载力设计值为40kN。
29.05kN< 40kN，可调托撑承载力满足要求!
七、 风荷载计算
（一）风荷载标准值
架体风荷载标准值应按下式计算：wfk=µsµzw0
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w0---基本风压，按山东菏泽市10年一遇风压值采用，w0=0.25kN/m2。
µs---支撑结构风荷载体形系数µs，将支撑架视为桁架，按现行国家标准《建筑结构荷载规范》表8.3.1第33项和37项的规定计算。支撑架的挡风系数=1.2×An/(la×h)=1.2×0.098/(0.6×1.2)=0.163
式中An --一步一跨范围内的挡风面积，An=(la+h+0.325lah)d=0.098m2 la---立杆间距，0.6m，h---步距，1.2m，d---钢管外径，0.048m
系数1.2-----节点面积增大系数。系数0.325-----支撑架立面每平米内剪刀撑的平均长度。
单排架无遮拦体形系数：µst=1.2=1.2×0.163=0.20 无遮拦多排模板支撑架的体形系数： µs=µst 1-ηn 1-η
=0.20 1-0.89 2 1-0.89
=0.38
η----风荷载地形地貌修正系数。n----支撑架相连立杆排数。
支撑架顶部立杆段距地面计算高度H=6m，按地面粗糙度C类 有密集建筑群的城市市区。风压高度变化系数µz=0.65。
单榀桁架风荷载标准值wk=µzµstw0=0.65×0.20×0.25=0.033kN/m2 模板支撑架架体风荷载标准值wfk=µzµsw0=0.65×0.38×0.25=0.062kN/m2
模板支撑架顶部竖向模板体型系数s取1.3，风荷载标准值wmk=µzµsw0=0.65×1.3×0.25=0.211kN/m2
（二）风荷载作用在模板支撑架上产生的倾覆力矩标准值MTk计算
MTk12HqwkHFwk 2qwk——风荷载作用在模板支撑架计算单元的架体范围内的均布线荷载标准值； qwklawfk=0.6×0.062=0.037kN/m
H——架体搭设高度；
Fwk——风荷载作用在模板支撑架计算单元的模板范围内产生的水平集中力标准值，
作用在架体顶部；
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FwklaHmwmk=0.6×1×0.211=0.127kN
Hm——模板支撑架顶部竖向栏杆围挡（模板）的高度 MTK=1/2×5.6×5.6×0.037+5.6×0.127=1.291kN·m （三）模板支撑架立杆由风荷载产生的最大附加轴力标准值Nwk
Nwk=M6n?Tk
(n+1)(n+2)BB——模板支撑架横向宽度。
n——模板支撑架计算单元立杆跨数，取横向宽度B/立杆横距lb，n=18；
Nwk= 6×18×1.291 (18+1)(18+2)×11
=0.03kN
（四）模板支撑架立杆由风荷载产生的弯矩设计值Mw
由风荷载产生的弯矩标准值Mwk按下式计算：
Mwklawkh2
10Mwk=0.6×0.033×1.2×1.2/10=0.003kN·m，
由风荷载产生的弯矩设计值Mw=1.4×0.6Mwk=1.4×0.6×0.003=0.003kN·m
八、 立杆稳定性验算
（一）立杆轴力设计值
不组合由风荷载产生的附加轴力时，按下式分别计算，并取较大值： 由可变荷载控制的组合：
1.2×[0.125×5.6+(24×1.8＋1.1×1.8＋0.3)×0.6×0.6]+1.4×2.5×0.6×0.6=20.66kN；
由永久荷载控制的组合：
1.35×[0.125×5.6+(24×1.8＋1.1×1.8＋0.3)×0.6×0.6]+1.4×0.7×2.5×0.6×0.6=22.71kN；
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立杆轴力设计值N=22.71KN。
组合由风荷载产生的附加轴力时，按下式分别计算，并取较大值： 由可变荷载控制的组合：
1.2×[0.125×5.6+(24×1.8＋1.1×1.8＋0.3)×0.6×0.6]+1.4×（2.5×0.6×0.6+0.6×0.03）=20.69kN；
由永久荷载控制的组合：
1.35×[0.125×5.6+(24×1.8＋1.1×1.8＋0.3)×0.6×0.6]+1.4×（0.7×2.5×0.6×0.6+0.6×0.03）=22.74kN；
立杆轴力设计值N=22.74KN。 （二）立杆计算长度
有剪刀撑框架式支撑结构中的单元框架稳定性验算时，立杆计算长度L0=βHβaμh μ—立杆计算长度系数，按《建筑施工临时支撑结构技术规范》附录表B-3水平杆连续取值。表中主要参数取值如下：
EIlyKhk6h
有剪刀撑框架式支撑结构的刚度比， 其中E--弹性模量，取206000（N/mm2） I—钢管的截面惯性矩，取98900（mm4） h—立杆步距，取1200mm
k—节点转动刚度，取35kN·m/rad ly—立杆的y向间距，取600mm K=
206000×98900 1200×35×10
6
+
600 6×1200
=0.57 ax—单元框架x向跨距与步距h之比，ax =lx/h=0.6/1.2=0.50 nx—单元框架的x向跨数，nx =5
x向定义：立杆纵横向间距相同，x向为单元框架立杆跨数大的方向，取板底立杆纵距方向。
根据以上参数查表，立杆计算长度系数μ=1.51
βa—扫地杆高度与悬臂长度修正系数，按附录表B-5水平杆连续取值，βa=1.11
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其中a1—扫地杆高度与步距h之比，a1=0.2/1.2=0.17 a2—悬臂长度与步距h之比，a2=0.5/1.2=0.42 a—a1与a2中的较大值，a=0.42
βH—高度修正系数，架体高度5.6m,βH=1.01
立杆计算长度L0=βHβaμh =1.01×1.11×1.51×1.2=2.03m （三）立杆稳定性验算
有剪刀撑框架式支撑结构，应按下式对单元框架进行立杆稳定性验算：
0N≤f AN--立杆轴力设计值，取22.71kN；
--轴心受压构件的稳定系数,根据长细比λ=Lo/i 查规范附录A取值；
λ—计算长细比，λ=Lo/i=2030/16.0=127，查表=0.412；验算长细比时，计算长度取最大步距，λ=1200/16.0=75.0<180，立杆长细比满足要求！
L0 —立杆计算长度，取2030mm，i—杆件截面回转半径,取16.0mm； A—杆件截面积，取384mm2；f—钢材抗压强度设计值,取205N/mm2；
0N = A1.1×22.71×103 0.412×384
=157.900N/mm2 < f=205 N/mm2
立杆稳定性满足要求! 立杆局部稳定性验算
有剪刀撑框架式支撑结构，组合风荷载时，还应按下式进行立杆局部稳定性验算：
0NA0MNW(11.1)N'Ef
N--立杆轴力设计值，取22.74kN；
--轴心受压构件的稳定系数,根据长细比λ=Lo/i 查规范附录A取值；
λ—计算长细比，λ=Lo/i=220/1.6=138，查表=0.357
L0 —立杆计算长度，进行局部稳定性验算时，L0=（1+2a）h=(1+2×0.417)×1.2=2.20m a—a1与a2中的较大值，a=0.417
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其中a1—扫地杆高度与步距h之比，a1=0.2/1.2=0.167 a2—悬臂长度与步距h之比，a2=0.5/1.2=0.417 i—杆件截面回转半径,取1.6cm；
A—杆件截面积，取384mm2；f—钢材抗压强度设计值,取205N/mm2； M—风荷载引起的立杆弯矩设计值，M=0.003kN·m W—杆件截面模量，W=4120mm3 N’E—立杆的欧拉临界力， N’E= π2EA λ
2
=
3.142 2×206000×384
138
2
=41.01kN 立杆稳定性验算如下： 1.1×22.74×103
+
0.357×384
4120×（1-1.1×0.357× 1.1×0.003×106
22.74 41.01
）
=182.467+1.024=183.491N/mm2 < f=205 N/mm2 立杆局部稳定性验算满足要求!
九、 支撑结构地基承载力验算
1、支承于地基土上时，地基承载力设计值fg按下式计算：
fg=kcfak
fak——地基承载力特征值，按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007的规定确定，地基土类型为9，取fak= 200kN/m2
kc——地基承载力调整系数，kc=1 地基承载力设计值fg=200×1=200 kN/m2 2、计算立杆基础底面积Ag
立杆下设置垫板，垫板作用长度0.6m，作用宽度0.2m，立杆基础底面积取垫板
作用面积。
立杆基础底面积Ag=0.6×0.2=0.12m2
3、支撑结构传至立杆基础底面的轴力设计值N=22.74kN
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4、立杆基础底面的平均压力设计值P按下式计算： P=
N Ag
=
22.74 0.12
=189.5kN/m2 < fg=200kN/m2
地基承载力满足要求!。
十、 架体抗倾覆验算
支架应按砼浇筑前和砼浇筑时两种工况进行抗倾覆验算，抗倾覆验算应满足下式要求：
γ0M0≤Mr
Mr---支架的抗倾覆力矩设计值 Mo---支架的倾覆力矩设计值 γ0—结构重要性系数，取1.1
架体高度5.6m，宽度11m，取一个立杆纵距0.45m作为架体计算长度。 (一)砼浇筑前架体抗倾覆验算
混凝土浇筑前，支架在搭设过程中，倾覆力矩主要由风荷载产生。 1、风荷载倾覆力矩计算
作用在模板支撑架上的水平风荷载标准值ωk=0.033kN/m2
风荷载作用下的倾覆力矩γ0M0=1.1×1.4×0.033×0.45×5.6×5.6/2=0.48kN·m 2、架体抗倾覆力矩计算
当钢筋绑扎完毕后，架体、模板与钢筋自重荷载标准值如下（立杆取19排。）： 0.125×5.6×19+(0.3+1.1×1.8)×0.45×11=27.62kN 架体自重作用下产生的抗倾覆力矩，永久荷载的分项系数取0.9 Mr=0.9×27.62×11/2=136.72kN·m M0 < Mr，抗倾覆验算满足要求! (二)砼浇筑时架体抗倾覆验算
混凝土浇筑时，支架的倾覆力矩主要由泵送混凝土或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载产生，附加水平荷载以水平力的形式呈线荷载作用在支架顶部外边缘上。抗倾覆力矩主要由钢筋、混凝土和模板自重等永久算
附加水平荷载取竖向荷载产生。
1、附加水平荷载产生的倾覆力矩计永久荷载标准值的2%，
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郓城诚信医院病房综合楼混凝土板厚1.8m模板工程施工方案
(0.125×5.6×19+(0.3+25.10×1.8)×0.6×11) ×2%=296.90×2%=5.938kN 附加水平荷载下产生的倾覆力矩γ0M0=1.1×1.4×5.938×5.6=51.209kN·m 2、架体抗倾覆力矩计算
架体自重作用下产生的抗倾覆力矩，永久荷载的分项系数取0.9 Mr=0.9×296.90×11/2=1469.66kN·m M0 < Mr，抗倾覆验算满足要求!
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