恒智天成安全计算软件板模板(木立柱支撑)计算书依据《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)、《建筑施工计算手册》江正荣著、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)等规范编制。
板段:B1。
模板支撑体系剖面图
1000100012001200 木立柱排列平面示意图 一、参数信息 1.模板构造及支撑参数 (一) 构造参数 楼层高度H:3.3m;混凝土楼板厚度:180mm; 结构表面要求:隐藏; 立柱纵向间距或跨距la:1m;立柱横向间距或排距lb:1.2m; 立柱高度:2.908m;立柱缺口占总面积的百分数:8%; 立柱中间设置纵横向拉条; (二) 立柱材料参数 材料:Φ90圆木; 木材品种:太平洋海岸黄柏;弹性模量E:10000N/mm2; 抗压强度设计值fc:13N/mm2;抗弯强度设计值fm:15N/mm2; 抗剪强度设计值fv:1.6N/mm2; 2.荷载参数 新浇筑砼自重标准值G2k:24kN/m3;钢筋自重标准值G3k:1.1kN/m3; 板底模板自重标准值G1k:0.3kN/m2; 承受集中荷载的模板单块宽度:1000mm; 施工人员及设备荷载标准值Q1k: 计算模板和直接支承模板的小梁时取2.5kN/m2; 计算直接支承小梁的主梁时取1.5kN/m2; 计算支架立柱等支承结构构件时取1kN/m2;
3.板底模板参数
搭设形式为:2层梁木立柱承重; (一) 面板参数
面板采用克隆(平行方向)12mm厚覆面木胶合板;厚度:12mm; 抗弯设计值fm:31N/mm2;弹性模量E:11500N/mm2; (二) 第一层支撑梁参数 材料:1根50×100矩形木楞; 间距:600mm;
木材品种:太平洋海岸黄柏;弹性模量E:10000N/mm2; 抗压强度设计值fc:13N/mm2;抗弯强度设计值fm:15N/mm2; 抗剪强度设计值fv:1.6N/mm2; (三) 第二层支撑梁参数 材料:1根50×100矩形木楞;
木材品种:太平洋海岸黄柏;弹性模量E:10000N/mm2; 抗压强度设计值fc:13N/mm2;抗弯强度设计值fm:15N/mm2; 抗剪强度设计值fv:1.6N/mm2;
4.地基参数
模板支架放置在地面上,地基土类型为:碎石土; 地基承载力标准值:650kPa;立杆基础底面面积:0.25m2; 地基承载力调整系数:0.8。
二、模板面板计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。根据《模板规范(JGJ162-2008)》第5.2.1条规定,面板按照简支跨计算。这里取面板的计算宽度为1.000m。
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: I = 1000×123/12= 1.440×105mm4; W = 1000×122/6 = 2.400×104mm3;
1.荷载计算及组合
模板自重标准值G1k=0.3×1.000=0.300 kN/m;
新浇筑砼自重标准值G2k=24×1.000×0.18=4.320 kN/m; 钢筋自重标准值G3k=1.1×1.000×0.18=0.198 kN/m; 永久荷载标准值Gk= 0.300+ 4.320+ 0.198=4.818 kN/m; 施工人员及设备荷载标准值Q1k=2.5×1.000=2.500 kN/m; 计算模板面板时用集中活荷载进行验算P=2.5 kN; (1) 计算挠度采用标准组合: q=4.818kN/m;
(2) 计算弯矩采用基本组合:
A 永久荷载和均布活荷载组合 q=max(q1,q2)=8.353kN/m; 由可变荷载效应控制的组合:
q1=0.9×(1.2×4.818+1.4×2.500) =8.353kN/m; 由永久荷载效应控制的组合:
q2=0.9×(1.35×4.818+1.4×0.7×2.500) =8.059kN/m; B 永久荷载和集中活荷载组合
由可变荷载效应控制的组合: q1=0.9×1.2×4.818 =5.203kN/m; P1=0.9×1.4×2.5 =3.150kN; 由永久荷载效应控制的组合: q2=0.9×1.35×4.818 =5.854kN/m; P2=0.9×1.4×0.7×2.5 =2.205kN;
2.面板抗弯强度验算
σ = M/W < [f]
其中:W -- 面板的截面抵抗矩,W =2.400×104mm3;
M -- 面板的最大弯矩(N·mm) M=max(Ma,Mb1,Mb2)=0.707kN·m; Ma=0.125q×l2=0.125×8.353×0.62 =0.376kN·m;
Mb1=0.125q1×l2+0.25P1×l
=0.125×5.203×0.62+0.25×3.150×0.6 =0.707kN·m; Mb2=0.125q2×l2+0.25P2×l
=0.125×5.854×0.62+0.25×2.205×0.6 =0.594N·mm;
经计算得到,面板的受弯应力计算值: σ = 0.707×106/2.400×104=29.444N/mm2; 实际弯曲应力计算值σ =29.444N/mm2 小于抗弯强度设计值[f] =31N/mm2,满足要求!
2.面板挠度验算
ν =5ql4/(384EI)≤[ν]
其中:q--作用在模板上的压力线荷载:q = 4.818kN/m; l-面板计算跨度: l =600mm;
E--面板材质的弹性模量: E = 11500N/mm2; I--截面惯性矩: I =1.440×105mm4;
[ν] -容许挠度: 结构表面隐藏[ν]=l/250=2.400mm;
面板的最大挠度计算值: ν= 5×4.818×6004/(384×11500×1.440×105)=4.910mm; 实际最大挠度计算值: ν=4.910mm大于最大允许挠度值:[ν] =2.400mm,不满足要求! 建议增大面板厚度或者减小第一层支撑梁的间距!
三、板底支撑梁的计算
1.第一层支撑梁的计算
支撑梁采用1根50×100矩形木楞,间距600mm。
支撑梁的截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为: I=1×416.67×104= 4.167×106 mm4; W=1×83.33×103= 8.333×104 mm3; E=10000 N/mm2; (一) 荷载计算及组合:
模板自重标准值G1k=0.3×0.6=0.180 kN/m;
新浇筑砼自重标准值G2k=24×0.6×0.18=2.592 kN/m; 钢筋自重标准值G3k=1.1×0.6×0.18=0.119 kN/m; 永久荷载标准值Gk= 0.180+2.592+ 0.119=2.891 kN/m;
施工人员及设备荷载标准值Q1k=2.5×0.6=1.500 kN/m; 计算第一层支撑梁时用集中活荷载进行验算P=2.5 kN; (1) 计算挠度采用标准组合(考虑支撑梁自重): q=2.891+0.03=2.9208kN/m;
(2) 计算弯矩和剪力采用基本组合(考虑支撑梁自重):
A 永久荷载和均布活荷载组合 由可变荷载效应控制的组合:
q1=0.9×1.2×(2.891+0.03) =3.154kN/m; q2=0.9×1.4×1.500 =1.890kN/m; 由永久荷载效应控制的组合:
q1=0.9×1.35×(2.891+0.03) =3.549kN/m; q2=0.9×1.4×0.7×1.500 =1.323 kN/m; B 永久荷载和集中活荷载组合
由可变荷载效应控制的组合:
q=0.9×1.2×(2.891+0.03) =3.154kN/m; P=0.9×1.4×2.5 =3.150kN; 由永久荷载效应控制的组合:
q=0.9×1.35×(2.891+0.03) =3.549kN/m; P=0.9×1.4×0.7×2.5 =2.205kN;
(二) 荷载效应计算
支撑梁直接承受模板传递的荷载,按照三跨连续梁计算。作用荷载分为“永久荷载和均布活荷载组合”和“永久荷载和集中活荷载组合”两种情况,为了精确计算受力,把永久荷载和活荷载分开计算效应值,查《模板规范(JGJ162-2008)》附录C表C.1-2确定内力系数。
(1) 最大弯矩M计算
最大弯矩M=max(Ma,Mb)=0.923kN·m; A 永久荷载和均布活荷载组合
经过系统电算,采用以下荷载组合的弯矩效应值最大 Ma=0.100×q1×l2+0.117×q2×l2
=0.100×3.154×12+0.117×1.89×12 =0.537kN·m; B 永久荷载和集中活荷载组合
经过系统电算,采用以下荷载组合的弯矩效应值最大 Mb=0.080×q×l2+0.213×P×l
=0.080×3.154×12+0.213×3.150×1=0.923kN·m;
(2) 最大剪力V计算
最大剪力V=max(Va,Vb)=4.019 kN; A 永久荷载和均布活荷载组合
经过系统电算,采用以下荷载组合的剪力效应值最大 Va=0.600×q1×l+0.617×q2×l
=0.600×3.154×1+0.617×1.890×1=3.059kN; B 永久荷载和集中活荷载组合
经过系统电算,采用以下荷载组合的剪力效应值最大
Vb=0.600×q×l+0.675×P
=0.600×3.154×1+0.675×3.150=4.019kN;
(3) 最大变形ν计算
ν= 0.677ql4/100EI=0.677×2.9208×10004/(100×10000×4.167×106)=0.475mm (三) 支撑梁验算 (1) 支撑梁抗弯强度计算
σ=M/W=0.923×106/8.333×104 =11.080N/mm2
实际弯曲应力计算值σ =11.080N/mm2 小于抗弯强度设计值[f] =15N/mm2,满足要求! (2) 支撑梁抗剪计算
τ =VS0/Ib=4.019×1000×62500/(4.167×106×50)=1.206N/mm2;
实际剪应力计算值 1.206 N/mm2 小于抗剪强度设计值 [fv]=1.600 N/mm2,满足要求! (3) 支撑梁挠度计算 最大挠度:ν =0.475mm;
[ν] -容许挠度: 结构表面隐藏[ν]=l/250=4.000mm;
实际最大挠度计算值: ν=0.475mm小于最大允许挠度值:[ν] =4.000mm,满足要求!
2.第二层支撑梁的计算
支撑梁采用1根50×100矩形木楞,间距1000mm。
支撑梁的截面惯性矩I,截面抵抗矩W和弹性模量E分别为: I=1×416.67×104= 4.167×106 mm4; W=1×83.33×103= 8.333×104 mm3; E=10000 N/mm2; (一) 荷载计算及组合
(1) 第一层支撑梁产生的最大支座反力
《模板规范(JGJ162-2008)》规定:当计算直接支承小梁的主梁时,均布活荷载标准值可取1.5kN/m2。规范所说的“均布活荷载”不能直接作用在第二层支撑梁,而是作用在面板板面,通过第一层支撑梁产生的支座反力传递给第二层支撑梁。所以,我们首先确定在永久荷载和均布活荷载作用下,第一层支撑梁产生的最大支座反力。
施工人员及设备荷载标准值Q1k=1.5×0.6=0.900 kN/m; 由可变荷载效应控制的组合(考虑支撑梁自重):
q1=3.154kN/m;
q2=0.9×1.4×0.900 =1.134kN/m;
由永久荷载效应控制的组合(考虑支撑梁自重):
q1=3.549kN/m;
q2=0.9×1.4×0.7×0.900 =0.794kN/m; 由可变荷载效应控制的组合产生最大支座反力
F1=1.100×q1×l+1.200×q2×l
=1.100×3.154×1+1.200×1.134×1 =4.831kN;
由永久荷载效应控制的组合产生最大支座反力
F2=1.100×q1×l+1.200×q2×l
=1.100×3.549×1+1.200×0.794×1 =4.856kN;
A 第一层支撑梁产生的最大支座反力(计算第二层支撑梁弯矩和剪力采用):
最大支座反力F=max(F1,F2)=4.856kN;
B 第一层支撑梁产生的最大支座反力(计算第二层支撑梁变形采用):
F=1.100×q×l=1.100×2.9208×1=3.213kN;
(2) 第二层支撑梁自重
A 计算第二层支撑梁弯矩和剪力采用:
q=0.041 kN/m;
B 计算第二层支撑梁变形采用:
q=0.030 kN/m; (二) 荷载效应计算
第二层支撑梁按照集中与均布荷载作用下的三跨连续梁计算。 根据上面计算的荷载进行电算,得到计算简图及内力、变形图如下:
4.856kN4.856kN4.856kN4.856kN4.856kN0.041kN/m4.856kN4.856kN120060060060012006006001200600
弯矩和剪力计算简图
0.880.880.5841.0241.024
弯矩图(kN·m)
1.7191.6952.4522.4283.1863.1613.1613.1862.4282.4521.6951.719
3.213kN3.213kN 剪力图(kN)
3.213kN3.213kN3.213kN3.213kN3.213kN0.03kN/m120060060060012006006001200600
变形计算简图
0.0761.549
变形图(mm) 计算得到:
最大弯矩:M= 1.024kN.m 最大剪力:V= 3.186kN 最大变形:ν= 1.549mm 最大支座反力:F= 10.494kN (三) 支撑梁验算 (1) 支撑梁抗弯强度计算
σ=M/W=1.024×106/8.333×104 =12.291N/mm2
实际弯曲应力计算值 σ=12.291N/mm2 小于抗弯强度设计值 [f]=15N/mm2,满足要求! (2) 支撑梁抗剪计算
τ =VS0/Ib=3.186×1000×62500/(4.167×106×50)=0.956N/mm2;
实际剪应力计算值 0.956 N/mm2 小于抗剪强度设计值 [fv]=1.600 N/mm2,满足要求! (3) 支撑梁挠度计算
[ν] -容许挠度: 结构表面隐藏[ν]=l/250;
第1跨最大挠度为1.549mm,容许挠度为4.800mm,满足要求! 第2跨最大挠度为0.278mm,容许挠度为4.800mm,满足要求! 第3跨最大挠度为1.547mm,容许挠度为4.800mm,满足要求! 各跨实际最大挠度计算值小于最大允许挠度值,满足要求!
四、木立柱计算
《模板规范(JGJ162-2008)》规定:当计算支架立柱及其他支承结构构件时,均布活荷载标准值可取1.0kN/m2。规范所说的“均布活荷载”不能直接作用在支架立柱,而是作用在面板板面,通过第一层支撑梁产生的支座反力传递给第二层支撑梁,通过第二层支撑梁的支座反力传递给支架立柱。由于活荷载位置的不确定性,如果直接按照立柱承担荷载的面积(立柱纵距la×立柱横
距lb)来计算荷载效应是不精确的(这样计算的荷载效应值比实际值小)。所以,我们采用“力传递法”进行计算。计算的方法完全同“2. 第二层支撑梁的计算”中计算最大支座反力的步骤和方法,注意:作用在第二层支撑梁上的活荷载按照下面的方法计算:
施工人员及设备荷载标准值Q1k=1×0.6=0.600 kN/m; 通过以上方法计算得到:
第二层支撑梁传递的支座反力N1= 9.812 kN;
1. 木立柱的稳定性计算
立柱的稳定性计算公式 σ = N/(υA)≤[f]
其中σ - 木立柱轴心受压应力计算值(N/mm2);
N -- 立柱的轴心压力设计值,它包括:
帽木传递的轴向力: N1 =9.812 kN;
木立柱的自重: N2 = 0.9×1.2×0.038×2.908=0.120 kN; N =N1+N2=9.812+0.120=9.932 kN;
υ-- 轴心受压立柱的稳定系数,由长细比λ依据《模板规范JGJ162-2008》计算得
到υ= 0.605;
立柱计算长度lo=1.454m;
计算立柱的截面回转半径i = 2.250 cm; A -- 立柱毛截面面积: A = 63.617 cm2; [f] - 木材顺纹抗压强度设计值:[f] =13N/mm2;
木立柱长细比λ计算值:λ=lo/i=1.454×100/2.25=64.622
木立柱长细比λ= 64.622 小于木立柱允许长细比 [λ] = 150,满足要求! 木立柱受压应力计算值:σ=9.932×1000/(0.605×63.62×100) = 2.580N/mm2; 木立柱稳定性计算 σ = 2.580N/mm2 小于 木材顺纹抗压强度的设计值 [f] = 13 N/mm2,满足要求!
2. 木立柱的强度计算
立柱的强度计算公式 σ = N/An≤[f]
其中σ - 木立柱轴心受压应力计算值(N/mm2);
N -- 立柱的轴心压力设计值,N = 9.932 kN; An -- 立柱净截面面积: An = 58.528 cm2; [f] - 木材顺纹抗压强度设计值:[f] =13N/mm2;
木立柱受压应力计算值:σ=9.932×1000/(58.528×100) = 1.697N/mm2;
木立柱强度计算 σ = 1.697N/mm2 小于 木材顺纹抗压强度的设计值 [f] = 13 N/mm2,满足要求!
五、立柱的地基承载力计算
立柱基础底面的平均压力应满足下式的要求 p ≤ fg
地基承载力设计值:
fg = fgk×kc = 520.000 kPa;
其中,地基承载力标准值:fgk= 650 kPa; 模板支架地基承载力调整系数:kc = 0.8; 立柱基础底面的平均压力:p = N/A =39.726 kPa; 立柱的轴心压力设计值 :N =9.932 kN; 基础底面面积 :A = 0.25 m2 。
p=39.726kPa < fg=520.000kPa 。地基承载力满足要求!
六、结论和建议
1.板底面板实际最大挠度计算值: ν=4.910mm大于最大允许挠度值:[ν] =2.400mm,不满足要求!建议增大面板厚度或者减小第一层支撑梁的间距!
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