9.35m层高高支模支撑架计算书(支模架多高属于高支模)
myzbx 2025-07-10 19:28 5 浏览
某工厂新扩建的建筑面积为1989.2m^2,建筑物总体分为2层,但局部为4层。建筑物檐高19.4m,建筑物总高23m。建筑物呈长方形设置,长度为48.20m,宽度为23.88m,结构形式为框架结构,4.650m结构平面(属于局部楼层)楼板厚度均为140mm,9.350m结构平面(超8m高,需计算书)楼板厚度均为120mm,14.050m结构平面(属于局部楼层)楼板厚度均为140mm,19.40m结构平面楼板厚度均为130mm。高支模区分两块——一层区域(9.35m高)和二层区域(10.05m高),现将一层高支模区计算参数简介一下:(二层略去)
一层高支模区域长度33.85m,宽14.2m,其中最大的梁截面为450mm*900mm,模板支撑架子采用Φ48*2.7mm钢管,材质Q235,扣件式支撑架,模板型号为1800mm*900mm*14mm,放于方木之上,方木型号为38mm*75mm,各材料梁板通用,梁用方木立放,方木间距150mm,即450mm宽的梁下有4根方木承担重量,梁用方木下钢管横梁跨度为1.2m,横梁间距0.65m,横梁两端有钢管立杆约束;板下方木立放,方木间距287.5mm,方木下钢管横梁跨度为0.85m,横梁间距0.65m,即整个支撑架体立杆间距为:在梁下1.2m*0.65m,板下0.85*0.65m,水平杆步距1.5m,有按规范设置的水平剪刀撑、竖向剪刀撑,整个架体底部有C20砼200mm厚做支撑,砼下为300mm厚级配石,压实系数0.95,承载力≥100kPa,级配石下为山砂回填土厚度约1.55m,压实系数0.95,承载力≥90kPa,计算此支撑架的安全性。
1.1、梁荷载计算(取1m梁长单元)
恒载标准值Gk:
钢筋混凝土自重:0.45×0.9×25 = 10.125 kN/m
模板体系自重:
底模(含方木等):0.45×0.3 = 0.135 kN/m
侧模(含方木等):2×0.9×0.3 = 0.54 kN/m
∑Gk恒载 = 10.125 + 0.675 = 10.8 kN/m
活载标准值Qk:
施工荷载:0.45×2.5 = 1.125 kN/m
振捣荷载:0.45×2.0 = 0.9 kN/m
∑Qk活载=1.125+0.9 = 2.025 kN/m
荷载设计值q(恒载分项系数γG=1.2,活载分项系数γQ=1.4):
q=1.2*Gk+1.4*Qk=1.2×10.8+1.4×2.025=15.795kN/m
1.2、梁模板验算(14mm厚胶合板)
1.2.1计算条件:木方间距150mm(实际间距小于150mm,4根方木等距布置在450mm宽模板底),可按3跨连续梁计算。
1.2.2截面特性:
截面抵抗矩W=bh^2/6=1000×14^2 /6=32,667 mm^3
截面惯性矩(回转半径)I=bh^3/12=1000×14^3/12=228,667 mm^4
1.2.3计算梁底模板均布荷载q模板:
钢筋混凝土自重:0.9×25=22.5kN/m^2(梁高 0.9m)
模板自重:0.3kN/m^2(标准值)
活荷载:施工荷载 + 振捣荷载 = 2.5+2.0=4.5 kN/m^2
q模板=1.2×(22.5+0.3)+1.4×4.5=1.2×22.8+6.3
=27.36+6.3=33.66kN/m^2
1.2.4应力验算(支座处负弯矩最大,按支座处弯矩公式计算):
M=0.1q模板l^2=0.1×33.66×0.15^2=0.0757 kN.m
σ=M/W=0.0757×10^6/32,667=2.32MPa<15MPa (安全)
1.2.5挠度验算(满跨均布荷载,K=0.677,qk荷载标准值(恒载乘分项系数),L方木间距):
v=K(qkL^4)/(100EI)=0.677×0.0273×150^4/(100×6000×228,667)
=0.068 mm<150/250=0.6 mm (安全)
1.3、梁底方木验算(38×75mm立放,间距150mm)
1.3.1、计算条件:方木跨度650mm,按3跨连续梁,即0.65m跨距上4根方木分摊上部450mm宽梁传来的荷载,每根方木按总荷载的1/3取值,q方木=15.795kN/m/3=5.265KN/m。
9.1.3.2截面特性:
W=bh^2/6=38×75^2/6=35,625 mm^3
I=bh^3/12=38×75^3/12=1,335,938 mm^4
1.3.3抗弯应力验算:
M=0.1q方木l^2=0.1×5.265×0.65^2=0.222 kN.m
σ=0.222×10^6/35,625=6.24MPa<13 MPa*1.2=15.6MPa (安全)
注:木材强度设计值取13MPa,短期荷载提高系数1.2
1.3.4挠度验算:
v=0.677×4.275×650^4/(100×6000×1,335,938)=0.645mm<650/250=2.6 mm (安全)
1.4、梁底水平钢管横梁验算(φ48×2.7mm,Q235)
1.4.1、计算条件:三跨连续梁(两侧边跨450mm,中跨300mm,合计1200mm),承受4个集中力(梁底4根方木传来的荷载,则两侧边跨各承担1个集中力,中跨承担2个集中力)
1.4.2截面特性:
A=π(R^2-r^2)=π(D^2-d^2)/4=384mm^2,
W=π(D^4-d^4)/32D=4,129mm^3,
I=99,100mm^4(查GB/T 706-2016)
1.4.3集中力P计算:
P=荷载设计值q*方木跨度L/4=15.795*(0.65/4)=2.567KN
因三跨连续梁按中间跨300mm,两侧450mm布置支座,每则中跨受2个集中力2*2.567=5.133KN,边跨P=2.567KN
1.4.4抗弯应力验算(中支座处弯矩最大):
Mmax=0.125×5.133×0.3+0.07*2.567*0.45=0.273 kN.m
σ=0.273×106/4,129=66.12MPa<205 MPa(φ48×2.7mm钢管抗弯能力) (安全)
1.4.5挠度验算(当活载分布最不利时,边跨挠度最大):
v边=1.615Pkl边^3/(100EI)+0.156×2Pkl中^3/(100EI)
=1.615×2.567*10^3×450^3/(100*206000×99100)
+0.156*5.133*10^3*300*3/(100*206000×99100)
=0.185+0.011mm=0.196mm<450/250=1.8mm (安全)
1.5、立杆稳定性验算
1.5.1 立杆计算长度l0=1.5m(步距)
1.5.2轴力计算:
架体自重标准值计算(φ48×2.7钢管):
立杆自重(高度9350mm):
gk1=9.35×0.033=0.309kN
水平杆自重(步距1500mm,共6层):
单层长度按立杆间距650mm×2方向计算:
gk2=6×(0.65×2)×0.033=0.257kN
扫地杆自重:
gk3=0.65×2×0.033=0.043kN
剪刀撑等附加重量(按15%估算):
gk4=(0.309+0.257+0.043)×0.15=0.091kN
架体总自重标准值:
Gk=0.309+0.257+0.043+0.091=0.700kN
立杆总轴力设计值
原梁荷载设计值:N1=15.795×0.65=10.267kN
架体自重设计值(γG=1.2):
N2=1.2×0.700=0.840kN
立杆最底部总轴力:
N=N1+N2=10.267+0.840=11.107kN
1.5.3 稳定验算:
计算长度(JGJ162-2008第5.2.5条)
步距 h=1500 mm
伸出长度 a=500mm(按规范最小构造要求)
计算长度系数 μ=1.5
调整系数 k=1.155(立杆上端铰接)
l0=kμh=1.155×1.5×1500=2,600mm
长细比λ=2600/16.07=161.792<[λ]=210(回转半径16.04mm)
稳定系数:(Q235钢管,b类截面)
根据GB50017-2017附录D:
λ=161.5 查取→ φ=0.274,11.107KN的总轴力由4根钢管承担,但不是4根钢管均分此力,由于中跨承担2个集中力,因此中间2个支座承担的轴力最大,依据理论力学静力平衡方程计算出各支座反力,求结果过程略去,中间2根立杆钢管每根的轴力为:3.08KN,两边的2根立杆钢管每根的轴力为:2.08KN。
中间立杆应力σ=3.08×103/(0.274×384)=29.273MPa<205 MPa (安全)
1.6.扣件抗滑移验算
梁下钢管横梁与立杆钢管相连的扣件为节点最大反力,其力由4根立杆承担,同上述过程,依据理论力学静力平衡方程计算出各扣件处承受的力。R=2.834kN(此处在架体顶部,故不考虑架体自重)
抗滑承载力:
单立杆轴力R=2.834kN<8.0kN(单扣件规范规定的直角扣件最小设计值) (安全)
1.7地基承载力验算
1.7.1、200mm厚C20混凝土抗冲切验算
1)、计算条件:C20混凝土龄期已有22天,时间段在夏天,估算强度已达90%,则轴心抗压强度设计值fc=9.6MPa×90%=8.64MPa,抗拉强度设计值ft=0.91MPa×90%=0.819MPa,按钢管底设200×200垫板,套用内柱对筏板或无梁楼盖冲切算法,立杆钢管对200mm厚C20混凝土的冲切力等于单立杆轴力,前述已计算为3.08KN(梁底中立杆最大轴力)。
2)冲切锥体计算
冲切临界截面周长um(按45°扩散角)=4×(200+2×100)=1600mm
h0=200-20=180 mm(保护层厚度按20mm计)
混凝土抗冲切承载力:
Fl≤0.7βhftumh0
βh=1.0(板厚≤800mm)
Fl=0.7×1.0×0.819×1600×180=165.11kN
判定:3.08 kN<165.11kN (安全)
1.7.2、300mm厚级配砂石层承载力验算(承载力≥100kPa)
1)荷载传递面积(应力扩散角取35°)
扩散后面积:
A=(0.2+2×0.3×tan35)2=(0.2+0.42)2=0.3844m2
2)基底压力:
pk=N/A=3.08/0.3844=8.0125kPa<100kPa(安全)
9.1.7.2、下部回填土承载力验算(压实系数95%,折算承载力≥90kPa)
1)应力扩散至回填土顶面:总覆盖层厚:300mm砂石 + 200mm混凝土 = 500mm
扩散角取回填土35°,扩散后面积:
A土=(0.2+2×0.5×tan35)2=(0.2+0.70)2=0.81m2
2)基底压力:
pk=N/A=3.08/0.81=3.802kPa<90kPa(安全)
1.8、构造措施验证
梁中增设立杆:
沿梁纵向每0.65m设二根中立杆(间距0.45m+0.3m+0.45m),有效减小主龙骨跨度。
剪刀撑设置:
竖向剪刀撑间距≤0.65m,水平剪刀撑每4步(≤6m)设一道。
连板支撑架整体性:
水平杆延伸至板支撑架,形成整体稳定体系。
施工要求
梁底支撑:中立杆必须垂直,顶部采用可调托撑(外伸≤300mm)。
浇筑顺序:对称浇筑梁两侧混凝土,防止偏心荷载。
监测重点:梁中立杆沉降量偏差≤5mm。
结论:一层梁支撑架设计安全
2.1板模板验算
计算条件:板厚120mm,模板厚14mm,模板底方木间距287.5mm,按3跨连续梁,截面特性见梁架计算书
模板荷载计算:
恒荷载标准值
· 钢筋混凝土自重:0.12×25=3.0 kN/m^2
· 模板体系自重:0.3 kN/m^2(含底模及连接件)
∑恒载:3.3 kN/m^2
活荷载标准值
· 施工荷载:2.5 kN/m^2
· 振捣荷载:2.0 kN/m^2
∑活载:4.5 kN/m^2
荷载设计值(γG=1.2,γQ=1.4)
q=1.2×3.3+1.4×4.5=10.26 kN/m^2
应力验算(14mm胶合板)
· M=0.1×10.26×0.2875^2=0.085 kN.m,
σ=0.085×10^6/32,667=2.602 MPa<15 MPa
挠度验算:
v=0.677×(3.3+4.5)×287.5^4/(100×6000×228,667)=0.263 mm<287.5/250=1.15 mm
2.2板底方木验算(38×75mm,立放)
计算条件:跨度650mm,按3跨连续梁,截面特性见梁架计算书
线荷载设计值:
q木=10.26×0.2875=2.95kN/m
应力验算:
M=0.1×2.95×0.65^2=0.125 kN.m,
σ=0.125×10^6/35,625=3.509 MPa<13 MPa
挠度验算:
v=0.677×(3.3×0.2875)×650^4/(100×6000×1,335,938)
=0.143 mm<650/250=2.6 mm
2.3双钢管横梁验算(φ48×2.7)
计算条件:跨度850mm,按简支梁(偏安全)
截面特性(双钢管):
W双=2×4,129=8,258 mm^3,
I双=2×99,100=198,200 mm^4
集中荷载设计值(方木传递):
P=10.26×0.2875×0.65=1.92 kN
应力验算:
M=P×0.85/4=0.408 kN.m(跨中最大弯矩)
σ=0.408×106/8,258=49.41MPa<205 MPa
挠度验算:
v=P×850^3/(48×2.06×105×198,200)=0.602 mm<850/250=3.4 mm
2.4立杆验算(φ48×2.7,H=9,350mm)
轴力设计值:
N=10.26×0.85×0.65+架体自重
架体自重标准值(含水平杆、剪刀撑):
Gk≈0.033×(9.35/1.5+1)×15×0.033=0.94 kN(估算)
总轴力设计值:
N=10.26×0.5525+1.2×0.94=5.67+1.13=6.8 kN
稳定性验算:
计算长度 l0=1.5+2*300=2.10 m
长细比 λ=2,100/16.04=130.9<210,查表 φ=0.386
稳定性:
σ=6.8×10^3/(0.386×384)=45.88 MPa<205 MPa
注:按JGJ162-2008剪刀撑加强构造,计算长度取
l0=h+2a(a=300mm)。
2.5抗倾覆验算(未浇筑混凝土最不利工况)
风荷载计算:
ωk=μzμsω0=0.65×1.3×0.3=0.254kN/m2
μz=0.65(C类地区10m高度)
μs=1.3(满堂架挡风系数 φ=1.0)
倾覆力矩(沿短边14.6m方向):
Fk=ωk×H×B=0.254×9.35×14.6=34.6kN
Mov=Fk×H/2=34.6×4.675=161.7kN·m
抗倾覆力矩(架体+模板自重):
架体自重:920根×1.365kN/根=1255.8kN
模板自重:493.16×0.3=147.9kN
Mr=(1255.8+147.9)×14.6/2=10247.4kN·m
安全系数:
K=Mov/Mr=10247.4/161.7=63.4>1.5
2.6构造措施与超限处理
高宽比验算:
H/min(LW)=9.35/14.6=0.64<3(满足整体稳定):
剪刀撑设置:
竖向剪刀撑:间距0.75m < 8m(合规)
水平剪刀撑:底部、顶部及中间共设≥3层(步距≤6m)
超限工程措施:
需编制专项施工方案并组织专家论证(住建部31号文)
浇筑时分层厚度≤0.5m,对称浇筑避免偏心荷载
施工控制要求
材料检验:实测钢管壁厚≥2.7mm,扣件扭矩40~65N·m。
监测要求:
立杆垂直度偏差≤1/500H(18.7mm)
沉降量三日≤10mm,浇筑过程实时监测。
应急措施:
配备φ12mm缆风绳(锚固力≥5kN)预防极端天气。
2.7关键结论与风险
立杆稳定性
49.8MPa < 205MPa
安全
无需调整
高宽比
9.35/14.6=0.64 < 3
安全
满足整体稳定要求
抗倾覆能力
安全系数K=63.4 > 1.5
安全
常规浇筑控制
构造措施
剪刀撑设置合规
安全
确保连墙件两步三跨
超限工程判定
高度>8m
超限
需组织专家论证
最终结论:支撑架立杆稳定性、抗倾覆能力及构造措施均满足规范要求,支撑架设计参数满足安全性要求,但因高度>8m属超限工程,需组织专家论证后方可实施。
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