XXXXXXXXXX套服务中心A-1号楼工程;主楼属于框剪结构;地上12层;裙楼属于框架结构;地上6层;建筑高度:43.95m;标准层层高:3.60m ;总建筑面积:21041.34平方米。
本工程由XXXX置业投资有限公司投资建设,XXXX研究院有限公司设计,XXXX设计研究院有限公司XXXX地质勘察,XXXX设监理有限公司监理,XXXX集团公司组织施工。
墙模板的计算参照《建筑施工手册》第四版、《建筑施工计算手册》、《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。
墙模板的背部支撑由两层龙骨(木楞或钢楞)组成:直接支撑模板的为次龙骨,即内龙骨;用以支撑内层龙骨的为主龙骨,即外龙骨。组装墙体模板时,通过穿墙螺栓将墙体两侧模板拉结,每个穿墙螺栓成为主龙骨的支点。
根据规范,当采用溜槽、串筒或导管时,倾倒混凝土产生的荷载标准值为2.00kN/m2;
一、参数信息
1.基本参数
次楞(内龙骨)间距(mm):225;穿墙螺栓水平间距(mm):450; 主楞(外龙骨)间距(mm):225;穿墙螺栓竖向间距(mm):225; 对拉螺栓直径(mm):M14;
2.主楞信息
龙骨材料:钢楞;截面类型:圆钢管48×3.5;
钢楞截面惯性矩I(cm4):10.78;钢楞截面抵抗矩W(cm3):4.49; 主楞肢数:2;
3.次楞信息
龙骨材料:木楞;
宽度(mm):50.00;高度(mm):100.00; 次楞肢数:1;
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4.面板参数
面板类型:竹胶合板;面板厚度(mm):15.00; 面板弹性模量(N/mm2):9500.00; 面板抗弯强度设计值fc(N/mm2):13.00; 面板抗剪强度设计值(N/mm2):1.50;
5.木方和钢楞
方木抗弯强度设计值fc(N/mm2):13.00;方木弹性模量E(N/mm2):9500.00; 方木抗剪强度设计值ft(N/mm):1.50; 钢楞弹性模量E(N/mm2):210000.00; 钢楞抗弯强度设计值fc(N/mm2):205.00;
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墙模板设计简图
二、墙模板荷载标准值计算
按《施工手册》,新浇混凝土作用于模板的最大侧压力,按下列公式计算,并取其中的较小值:
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其中 γ -- 混凝土的重力密度,取24.000kN/m3;
t -- 新浇混凝土的初凝时间,可按现场实际值取,输入0时系统按200/(T+15)计算,得5.714h;
T -- 混凝土的入模温度,取20.000℃; V -- 混凝土的浇筑速度,取2.500m/h; H -- 模板计算高度,取3.000m; β1-- 外加剂影响修正系数,取1.000; β2-- 混凝土坍落度影响修正系数,取1.000。
根据以上两个公式计算的新浇筑混凝土对模板的最大侧压力F;
分别为 47.705 kN/m2、72.000 kN/m2,取较小值47.705 kN/m2作为本工程计算荷载。 计算中采用新浇混凝土侧压力标准值 F1=47.705kN/m2; 倾倒混凝土时产生的荷载标准值 F2= 2 kN/m2。
三、墙模板面板的计算
面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。按规范规定,强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力。 计算的原则是按照龙骨的间距和模板面的大小,按支撑在内楞上的三跨连续梁计算。
面板计算简图
1.抗弯强度验算
跨中弯矩计算公式如下:
其中, M--面板计算最大弯距(N.mm);
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l--计算跨度(内楞间距): l =225.0mm; q--作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2×47.71×0.23×0.90=11.592kN/m,其中0.90为按《施工手册》取的临时结构折减系数。
倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.4×2.00×0.23×0.90=0.567kN/m; q = q1 + q2 =11.592+0.567=12.159 kN/m;
面板的最大弯距:M =0.1×12.159×225.0×225.0= 6.16×104N.mm;
按以下公式进行面板抗弯强度验算:
其中, σ --面板承受的应力(N/mm2); M --面板计算最大弯距(N.mm); W --面板的截面抵抗矩 :
b:面板截面宽度,h:面板截面厚度; W= 225×15.0×15.0/6=8.44×103 mm3;
f --面板截面的抗弯强度设计值(N/mm2); f=13.000N/mm2;
面板截面的最大应力计算值:σ = M/W = 6.16×104 / 8.44×103 = 7.296N/mm2; 面板截面的最大应力计算值 σ =7.296N/mm2 小于 面板截面的抗弯强度设计值 [f]=13N/mm2,满足要求!
2.抗剪强度验算
计算公式如下:
其中,∨--面板计算最大剪力(N);
l--计算跨度(竖楞间距): l =225.0mm; q--作用在模板上的侧压力线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2×47.71×0.23×0.90=11.592kN/m;
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倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.4×2.00×0.23×0.90=0.567kN/m; q = q1 + q2 =11.592+0.567=12.159 kN/m; 面板的最大剪力:∨ = 0.6×12.159×225.0 = 1641.508N; 截面抗剪强度必须满足:
其中, Τ--面板截面的最大受剪应力(N/mm2); ∨--面板计算最大剪力(N):∨ = 1641.508N; b--构件的截面宽度(mm):b = 225mm ; hn--面板厚度(mm):hn = 15.0mm ;
fv--面板抗剪强度设计值(N/mm2):fv = 13.000 N/mm2; 面板截面的最大受剪应力计算值: T =3×1641.508/(2×225×15.0)=0.730N/mm2;
面板截面抗剪强度设计值: [fv]=1.500N/mm2;
面板截面的最大受剪应力计算值 T=0.73N/mm2 小于 面板截面抗剪强度设计值 [T]=1.5N/mm2,满足要求!
3.挠度验算
根据规范,刚度验算采用标准荷载,同时不考虑振动荷载作用。 挠度计算公式如下:
l--计算跨度(内楞间距): l = 225mm; E--面板的弹性模量: E = 9500N/mm2;
其中,q--作用在模板上的侧压力线荷载: q = 47.7×0.22 = 10.73N/mm;
I--面板的截面惯性矩: I = 22.5×1.5×1.5×1.5/12=6.33cm4; 面板的最大允许挠度值:[ω] = 0.9mm;
面板的最大挠度计算值: ω = 0.677×10.73×2254/(100×9500×6.33×104) = 0.31 mm;
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面板的最大挠度计算值: ω =0.31mm 小于等于面板的最大允许挠度值 [ω]=0.9mm,满足要求!
四、墙模板内外楞的计算
(一).内楞(木或钢)直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载作用下的三跨连续梁计算。
本工程中,内龙骨采用木楞,宽度50mm,高度100mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:
W = 50×100×100/6 = 83.33cm3; I = 50×100×100×100/12 = 416.67cm4;
内楞计算简图
1.内楞的抗弯强度验算
内楞跨中最大弯矩按下式计算:
其中, M--内楞跨中计算最大弯距(N.mm); l--计算跨度(外楞间距): l =225.0mm; q--作用在内楞上的线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2×47.71×0.23×0.90=11.592kN/m; 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.4×2.00×0.23×0.90=0.567kN/m,其中,0.90为折减系数。
q =(11.592+0.567)/1=12.159 kN/m;
内楞的最大弯距:M =0.1×12.159×225.0×225.0= 6.16×104N.mm; 内楞的抗弯强度应满足下式:
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其中, σ --内楞承受的应力(N/mm2); M --内楞计算最大弯距(N.mm);
W --内楞的截面抵抗矩(mm3),W=8.33×104; f --内楞的抗弯强度设计值(N/mm2); f=13.000N/mm2; 内楞的最大应力计算值:σ = 6.16×104/8.33×104 = 0.739 N/mm2; 内楞的抗弯强度设计值: [f] = 13N/mm2;
内楞的最大应力计算值 σ = 0.739 N/mm2 小于 内楞的抗弯强度设计值 [f]=13N/mm2,满足要求!
2.内楞的抗剪强度验算
最大剪力按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,公式如下:
其中, V-内楞承受的最大剪力;
l--计算跨度(外楞间距): l =225.0mm; q--作用在内楞上的线荷载,它包括:
新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2×47.71×0.23×0.90=11.592kN/m; 倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.4×2.00×0.23×0.90=0.567kN/m,其中,0.90为折减系数。
q = (q1 + q2)/2 =(11.592+0.567)/1=12.159 kN/m; 内楞的最大剪力:∨ = 0.6×12.159×225.0 = 1641.508N; 截面抗剪强度必须满足下式:
其中, τ--内楞的截面的最大受剪应力(N/mm2); ∨--内楞计算最大剪力(N):∨ = 1641.508N; b--内楞的截面宽度(mm):b = 50.0mm ; hn--内楞的截面高度(mm):hn = 100.0mm ;
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fv--内楞的抗剪强度设计值(N/mm2):τ = 1.500 N/mm2;
内楞截面的受剪应力计算值: fv =3×1641.508/(2×50.0×100.0)=0.492N/mm2; 内楞截面的抗剪强度设计值: [fv]=1.500N/mm2;
内楞截面的受剪应力计算值 τ =0.492N/mm2 小于 内楞截面的抗剪强度设计值 [fv]=1.5N/mm2,满足要求!
3.内楞的挠度验算
根据《建筑施工计算手册》,刚度验算采用荷载标准值,同时不考虑振动荷载作用。
挠度验算公式如下:
其中, ω--内楞的最大挠度(mm);
q--作用在内楞上的线荷载(kN/m): q = 47.71×0.23/1=10.73 kN/m; l--计算跨度(外楞间距): l =225.0mm ;
E--内楞弹性模量(N/mm2):E = 9500.00 N/mm2 ; I--内楞截面惯性矩(mm4),I=4.17×106;
内楞的最大挠度计算值: ω = 0.677×10.73/1×2254/(100×9500×4.17×106) = 0.005 mm;
内楞的最大容许挠度值: [ω] = 0.9mm;
内楞的最大挠度计算值 ω=0.005mm 小于 内楞的最大容许挠度值 [ω]=0.9mm,满足要求!
外楞(木或钢)承受内楞传递的荷载,按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算。 本工程中,外龙骨采用钢楞,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 截面类型为圆钢管48×3.5; 外钢楞截面抵抗矩 W = 4.49cm3; 外钢楞截面惯性矩 I = 10.78cm4;
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外楞计算简图
4.外楞抗弯强度验算 外楞跨中弯矩计算公式:
其中,作用在外楞的荷载: P = (1.2×47.7+1.4×2)×0.22×0.22/2=1.37kN; 外楞计算跨度(对拉螺栓水平间距): l = 450mm; 外楞最大弯矩:M = 0.175×1367.92×450.00= 1.08×105 N/mm; 强度验算公式:
其中, σ-- 外楞的最大应力计算值(N/mm2)
M -- 外楞的最大弯距(N.mm);M = 1.08×105 N/mm W -- 外楞的净截面抵抗矩; W = 4.49×103 mm3; [f] --外楞的强度设计值(N/mm2),[f] =205.000N/mm2; 外楞的最大应力计算值: σ = 1.08×105/4.49×103 = 23.992 N/mm2; 外楞的抗弯强度设计值: [f] = 205N/mm2;
外楞的最大应力计算值 σ =23.992N/mm2 小于 外楞的抗弯强度设计值 [f]=205N/mm2,满足要求!
5.外楞的抗剪强度验算
公式如下:
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其中, ∨--外楞计算最大剪力(N);
l--计算跨度(水平螺栓间距间距): l =450.0mm;
P--作用在外楞的荷载: P = (1.2×47.7+1.4×2)×0.22×0.22/2=1.368kN;
外楞的最大剪力:∨ = 0.65×1367.923 = 4.00×102N; 外楞截面抗剪强度必须满足:
其中, τ--外楞截面的受剪应力计算值(N/mm2); ∨--外楞计算最大剪力(N):∨ = 4.00×102N; b--外楞的截面宽度(mm):b = 50.0mm ; hn--外楞的截面高度(mm):hn = 100.0mm ;
fv--外楞的抗剪强度设计值(N/mm2):fv = 1.500 N/mm2;
外楞截面的受剪应力计算值: τ =3×4.00×102/(2×50.0×100.0)=0.120N/mm2; 外楞的截面抗剪强度设计值: [fv]=1.500N/mm2; 外楞截面的抗剪强度设计值: [fv]=1.5N/mm2;
外楞截面的受剪应力计算值 τ =0.12N/mm2 小于 外楞截面的抗剪强度设计值 [fv]=1.5N/mm2,满足要求!
6.外楞的挠度验算
根据《建筑施工计算手册》,刚度验算采用荷载标准值,同时不考虑振动荷载作用。
挠度验算公式如下:
其中, ω--外楞最大挠度(mm);
P--内楞作用在支座上的荷载(kN/m):P = 47.71×0.23×0.23/2=1.21 kN/m;
l--计算跨度(水平螺栓间距): l =450.0mm ;
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E--外楞弹性模量(N/mm2):E = 210000.00 N/mm2 ; I--外楞截面惯性矩(mm4),I=1.08×105;
外楞的最大挠度计算值: ω = 1.146×2.42×100/2×4503/(100×210000×1.08×105) = 0.056mm;
外楞的最大容许挠度值: [ω] = 1.8mm;
外楞的最大挠度计算值 ω =0.056mm 小于 外楞的最大容许挠度值 [ω]=1.8mm,满足要求!
五、穿墙螺栓的计算
计算公式如下:
其中 N -- 穿墙螺栓所受的拉力; A -- 穿墙螺栓有效面积 (mm2);
f -- 穿墙螺栓的抗拉强度设计值,取170 N/mm2; 查表得:
穿墙螺栓的型号: M14 ; 穿墙螺栓有效直径: 11.55 mm; 穿墙螺栓有效面积: A = 105 mm2;
穿墙螺栓最大容许拉力值: [N] = 1.70×105×1.05×10-4 = 17.85 kN; 穿墙螺栓所受的最大拉力: N =47.705×0.45×0.225 = 4.83 kN。
穿墙螺栓所受的最大拉力 N=4.83kN 小于 穿墙螺栓最大容许拉力值 [N]=17.85kN,满足要求!
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