高支模支撑方案设计 - 图文

武汉东湖会议中心工程

高支模施工方案

编制人员： 审核人员： 审批人员：

编制时间：2009-7-30

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目 录

一、 工程概况 ..................................................... 3 二、 高支模体系说明 ............................................... 4 三、 普通钢管高支模安全性验算 ..................................... 6 四、 钢框架支撑设计验算 .......................................... 28 五、 梁模板高支撑的构造和施工要求 ................................ 61 六、 高支模的安全质量管理 ........................................ 62 七、 钢框架安装质量验收 .......................................... 64

附图

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一、工程概况

本工程位于武汉市东湖听涛风景区旁，东湖宾馆东苑内，由会议中心、宴会中心、客房中心三栋单体建筑组成，总建筑面积67000m2。

会议中心综合基地面积26425 m2，总建筑面积30967 m2，其中地上24472 m2，地下6495 m2。另附半地下停车库建筑面积3489 m2。地下室设备1层，半地下停车库1层，地上2至4层。建筑高度22.30m。

宴会中心建设用地面积15995 m2，总建筑面积12263.5 m2，其中地上6370 m2，地下5893.5 m2。地下1层，地上1层，机房局部夹层。建筑高度21.769m。

客房中心建设用地面积7914.42 m2，建筑面积24205.18 m2，其中地上21365.27 m2，地下2839.91 m2。地上3层，东侧局部能源中心处为地下一层建筑。建筑高度20.95m。

本工程内部空间大，层高高，多处屋面存在高支模设置，主要高支模部位有会议中心一区音乐厅（最高支模高度约16m）、二区会议大厅（最高支模高度约26m）、四区同声传译室（最高支模高度约25m）；宴会中心宴会大厅（最高支模高度约20m）；客房中心大堂及入口（最高支模高度约12m）。在高支模体系中又有预应力大梁支撑体系最为关键。

会议中心二区中心屋面有8根预应力大梁：1WYKL1（700*2100结构顶标高23.92），1YWKL2(700*2100结构顶标高24.48），1YWKL3(700*1800结构顶标高25.92），1YWKL5(700*1900结构顶标高24.73），1YWKL6(700*2100结构顶标高22.87），1YWKL4(700*1900结构顶标高22.145），2YWKL1两根(500*1500结构顶标高11.5-14.46）。另外19.450米2-5KL8有一跨为预应力部分（500*1800）,这些预应力梁的支模计算高度为14m-26m。

会议中心四区中心屋面有4根预应力大梁：4WYKL1两根（550*1500结构顶标高15.05、16.66），4YWKL2(550*1600结构顶标高15.76），4YWKL3(550*1900结构顶标高16.46）。会议中心四区同声传译区仅一层。这些预应力梁的支模计算高度为14m-15m。

宴会中心屋面有8根预应力大梁：3WYKL1两根（900*2400结构顶标高17.582、16.281），3WYKL2六根(900*2400结构顶标高21.106、20.379、19.56、18.74、17.92、17.101），这些预应力梁的支模计算高度取18.5m。

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二、高支模体系说明

本工程高支模分别采用两种支撑体系，大部分高支模采用普通钢管脚手架支撑体系，对于特别大的预应力梁底则采用钢管柱加钢梁支撑体系，普通脚手架支撑体系中模板采用18mm厚九层板，503100木背枋,屋面板（楼板）及普通梁支撑系统采用Φ4833.0钢管1000*1000(梁两侧立杆间距≤1200，大梁底根据梁宽≥600及梁高≥800时增加钢管底撑间距500)，立杆下部垫模板。一般梁侧模支撑见本工程施工组织设计，对于预应力大梁模板侧楞主龙骨采用轻型槽钢8034033.0。

对于特别大的预应力梁（宴会中心3WYKL1、3WYKL2；会议中心4YWKL3、1WYKL1、1YWKL2、1YWKL3、1YWKL4、1YWKL5、1YWKL6）共计15根采用钢框架支撑。各类高支撑体系参数如下：

板底支撑参数：

对于厚度小于180mm板立杆纵横间距为1米，厚度大于或等于180mm的板立杆纵横间距为0.8米，横杆沿竖向步距为1.5米，靠柱的立杆离开柱的间距为0.5米，每6M与梁支撑整体加设一道剪刀撑。

普通梁支撑参数：

模板18厚九层板，大小龙骨采用50*100模板，梁高大于600，穿对拉螺栓υ12@450*250，主梁底承重立杆为双排间距800，梁高大于800的调整为500，次梁立杆间距为1.2米，竖向步距为1.5米；梁两侧立杆间距:1.20m；梁底木枋间距250，梁侧水平龙骨采用50*100木枋，间距250，竖向主龙骨采用钢管间距350。梁底支撑采用双排钢管架，双排钢管架横向间距根据梁宽度而定，梁高大于800的，立杆与顶部与水平杆之间采用双扣件搭设，每6M加设一道剪刀撑。

预应力梁支撑参数：

预应力梁共计21根，其中宴会中心8根预应力大梁、会议中心二区6根预应力砼大梁1WYKL1、1YWKL2、1YWKL3、1YWKL4、1YWKL5、1YWKL6及会议中心四区1根预应力砼大梁4YWKL3均采用钢管柱+工字梁支撑形式。会议中心二区剩余3根预应力砼梁2YWKL1及19.450米标高2—H轴上预应力梁和四区剩余3根预应力梁4WYKL1及4WYKL2均采用普通钢管支撑体系,具体设置参数如下:

普通钢管支撑体系预应力砼大梁:

梁底模及侧模均采用18mm厚九层板， 梁底采用503100木背枋,间距250,梁侧竖

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向次龙骨采用503100木龙骨,水平主龙骨采用轻型槽钢8034033.0。对拉螺栓采用直径为16的螺栓,穿梁螺栓水平间距250mm,竖向间距为450mm,次楞间距为350,主楞间距为250。梁底支撑采用双排钢管，沿梁方向为500，梁两侧钢管间距为1200，梁底立杆顶部采用可调托座支撑。

钢管柱支撑体系预应力砼大梁：

梁底模及侧模均采用18mm厚九层板， 梁底采用503100木背枋,间距250,梁侧竖向次龙骨采用503100木龙骨,水平主龙骨采用轻型槽钢8034033.0。对拉螺栓采用直径为16的螺栓,穿梁螺栓水平间距250mm,竖向间距为450mm,次楞间距为350,主楞间距为250。梁底支撑采用Ф630310钢管柱支撑以6米间距为原则,具体分布详见附图，水平采用450*150*11.5*18的双排热轧工字钢。柱底设连接板100031000310与钢柱底部焊接，各柱底板面砼浇筑之前，沿连接板四边中部位置预埋1503150310钢板于楼面板上，立柱之间现场采用高强螺栓连接，竖向钢柱中部拼接采用Φ580*20的钢板与M20的承压型高强螺栓，柱顶与工字钢梁焊接连接采用1000*1000*20的连接钢板。柱脚及柱中部连接法兰上各设四块三角形加劲板，板两直角边各为200，板厚20。平面内外连系杆采用L100*10角钢。预应力梁设计要求按跨度起拱2‰，起拱高度现场采用木枋调节至设计要求起拱高度。

考虑现场场地内垂直运输机械的起重量限制，宴会中心钢管柱加工，以不大于8米长为模数进行制作后，现场拼装，另B轴及1/A轴塔吊起重范围无法覆盖，此范围内共计划12根钢柱，加工中采用2—4米长模数制作后现场拼装，拼装时，现场安装小型卷扬机作为垂直运输工具。

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会议中心钢管柱范围内塔吊起重量均能满足要求，故依据12米定长模数进行制作后现场拼装。

三、普通钢管高支模安全性验算

高支撑架的计算依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）、《JGJ162—2008建筑施工模板安全技术规范》、《混凝土结构设计规范》GB50010-2002、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)、《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)等规范编制。主要对梁侧模、板模及其支撑体系进行验算。

★梁侧模支撑计算

梁侧模验算选用截面尺寸最大的宴会中心屋面预应力大梁进行，其他预应力大梁侧模参照此设置。非预应力大梁侧模依照施工组织设计中普通梁侧模支撑设置。

（一）、参数信息 1.模板支撑及构造参数

梁截面宽度 B(m):0.90；梁截面高度 D(m):2.40；

混凝土板厚度(mm):120.00；立杆沿梁跨度方向间距La(m):0.50； 立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):0.10；

立杆步距h(m):1.50；梁底承重立杆横向间距或排距Lb(m):1.00； 梁支撑架搭设高度H(m)：18.90；梁两侧立杆间距(m):1.20； 承重架支撑形式:梁底支撑小楞垂直梁截面方向； 梁底增加承重立杆根数:2； 采用的钢管类型为Φ4833.0；

立杆承重连接方式:可调托座；（特别注意！） 2.荷载参数

模板自重(kN/m2):0.35；钢筋自重(kN/m3):2.24（取900*2400预应力大梁配筋计算所得）；

施工均布荷载标准值(kN/m2):2.5；新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):18.0； 倾倒混凝土侧压力(kN/m2):2.0；振捣混凝土荷载标准值(kN/m2):2.0； 3.材料参数

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木材品种：柏木；木材弹性模量E(N/mm2)：10000.0；

木材抗弯强度设计值fm(N/mm2)：17.0；木材抗剪强度设计值fv(N/mm2)：1.7； 面板类型：胶合面板；面板弹性模量E(N/mm2)：9500.0； 面板抗弯强度设计值fm(N/mm2)：13.0； 4.梁底模板参数

梁底方木截面宽度b(mm)：50.0；梁底方木截面高度h(mm)：100.0； 梁底纵向支撑根数：5；面板厚度(mm)：18.0； 5.梁侧模板参数

次楞间距(mm)：350 ，主楞竖向根数：8；

主楞间距为：250mm，250mm，250mm，250mm，250mm，250mm，250mm； 穿梁螺栓水平间距(mm)：250； 穿梁螺栓直径(mm)：M16；

主楞龙骨材料：钢楞；截面类型为轻型槽钢80034033.0； 次楞龙骨材料：木楞，宽度50mm，高度100mm； （二）、梁模板荷载标准值计算 1.梁侧模板荷载

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。

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1.500m/h；

H -- 混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度，取0.750m； β1-- 外加剂影响修正系数，取1.200； β2-- 混凝土坍落度影响修正系数，取1.150。

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；

分别计算得 50.994 kN/m2、18.000 kN/m2，取较小值18.000 kN/m2作为本工程计算

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荷载。

（三）、梁侧模板面板的计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。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。

面板计算简图(单位：mm) 1.强度计算

跨中弯矩计算公式如下:

其中，W -- 面板的净截面抵抗矩，W = 100×2.1×2.1/6=73.5cm3； M -- 面板的最大弯距(N·mm)； σ -- 面板的弯曲应力计算值(N/mm2) [f] -- 面板的抗弯强度设计值(N/mm2)； 按以下公式计算面板跨中弯矩：

其中 ，q -- 作用在模板上的侧压力，包括:

新浇混凝土侧压力设计值: q1= 1.2×1×18×0.9=19.44kN/m； 倾倒混凝土侧压力设计值: q2= 1.4×1×2×0.9=2.52kN/m； q = q1+q2 = 19.440+2.520 = 21.960 kN/m； 计算跨度(内楞间距): l = 350mm；

面板的最大弯距 M= 0.125321.9633502 = 3.363105N2mm；

经计算得到，面板的受弯应力计算值: σ = 3.363105 / 7.353104=4.575N/mm2； 面板的抗弯强度设计值: [f] = 13N/mm2；

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面板的受弯应力计算值 σ =4.575N/mm2 小于 面板的抗弯强度设计值 [f]=13N/mm2，满足要求！

2.挠度验算

400

q1--作用在模板上的侧压力线荷载标准值: q1=19.44N/mm； l--计算跨度(内楞间距): l = 350mm； E--面板材质的弹性模量: E = 9500N/mm；

I--面板的截面惯性矩: I = 10031.831.831.8/12=48.6cm4；

面板的最大挠度计算值: ν= 5319.4433504/(3843950034.863105) = 0.823 mm；

面板的最大容许挠度值:[ν] = l/400 =350/400 = 0.875mm； 面板的最大挠度计算值 ν=0.823mm 小于 面板的最大容许挠度值 [ν]=0.875mm，满足要求！

（四）、梁侧模板内外楞的计算 1.内楞计算

内楞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，龙骨采用木楞，截面宽度50mm，截面高度100mm，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W = 5310231/6 = 83.33cm3； I = 5310331/12 = 416.67cm4；

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内楞计算简图

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（1）.内楞强度验算 强度验算计算公式如下:

其中， σ -- 内楞弯曲应力计算值(N/mm2)； M -- 内楞的最大弯距(N2mm)； W -- 内楞的净截面抵抗矩； [f] -- 内楞的强度设计值(N/mm2)。 按以下公式计算内楞跨中弯矩：

其中，作用在内楞的荷载，q = (1.231830.9+1.43230.9)31=21.96kN/m； 内楞计算跨度(外楞间距): l = 250mm；

内楞的最大弯距: M=0.101321.963250.002= 1.393105N2mm； 最大支座力:R=1.1321.9630.25=8.455 kN；

经计算得到，内楞的最大受弯应力计算值 σ = 1.393105/8.333104 = 1.663 N/mm；

内楞的抗弯强度设计值: [f] = 17N/mm2；

内楞最大受弯应力计算值 σ = 1.663 N/mm2 小于 内楞的抗弯强度设计值 [f]=17N/mm2，满足要求！

（2）.内楞的挠度验算

400

其中 l--计算跨度(外楞间距)：l = 500mm；

q1--作用在模板上的侧压力线荷载标准值：q1=19.44 N/mm； E -- 内楞的弹性模量： 10000N/mm2； I -- 内楞的截面惯性矩：I = 4.173106mm4；

内楞的最大挠度计算值: ν= 0.677319.4435004/(10031000034.173106) = 0.197 mm；

内楞的最大容许挠度值: [ν] = 500/400=1.25mm；

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内楞的最大挠度计算值 ν=0.197mm 小于 内楞的最大容许挠度值 [ν]=1.25mm，满足要求！

2.外楞计算

外楞(木或钢)承受内楞传递的集中力，取内楞的最大支座力8.455kN,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: 截面类型为轻型槽钢8034033.0； 外钢楞截面抵抗矩 W = 12.2cm3； 外钢楞截面惯性矩 I = 88.52cm4； （1）.外楞抗弯强度验算

其中 σ -- 外楞受弯应力计算值(N/mm2) M -- 外楞的最大弯距(N2mm)； W -- 外楞的净截面抵抗矩； [f] --外楞的强度设计值(N/mm2)。

根据三跨连续梁算法求得最大的弯矩为M=F3a=2.306 kN2m； 其中，F=1/83q3h=6.588，h为梁高为2.4m，a为次楞间距为350mm；

经计算得到，外楞的受弯应力计算值: σ = 2.313106/1.223104 = 189 N/mm2； 外楞的抗弯强度设计值: [f] = 205N/mm2；

外楞的受弯应力计算值 σ =189N/mm2 小于 外楞的抗弯强度设计值 [f]=205N/mm2，满足要求！

（2）.外楞的挠度验算

其中E-外楞的弹性模量：206000N/mm2；

F--作用在外楞上的集中力标准值：F=6.588kN； l--计算跨度：l=250mm；

I-外楞的截面惯性矩：I=885200mm4；

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外楞的最大挠度计算值:

ν=1.61536588.0003250.003/(1003206000.0003885200.000)=0.009mm； 根据连续梁计算得到外楞的最大挠度为0.009 mm 外楞的最大容许挠度值: [ν] = 250/400=0.625mm；

外楞的最大挠度计算值 ν=0.009mm 小于 外楞的最大容许挠度值 [ν]=0.625mm，满足要求！

（五）、穿梁螺栓的计算 验算公式如下:

其中 N -- 穿梁螺栓所受的拉力； A -- 穿梁螺栓有效面积 (mm2)；

f -- 穿梁螺栓的抗拉强度设计值，取170 N/mm2； 查表得：

穿梁螺栓的直径: 16 mm； 穿梁螺栓有效直径: 13.55 mm； 穿梁螺栓有效面积: A= 144 mm；

穿梁螺栓所受的最大拉力: N =(1.2318+1.432)30.531.775 =21.655 kN。 穿梁螺栓最大容许拉力值: [N] = 1703144/1000 = 24.48 kN； 穿梁螺栓所受的最大拉力 N=21.655kN 小于 穿梁螺栓最大容许拉力值 [N]=24.48kN，满足要求！

★板模板安全性计算

板模板验算选用会议中心二区屋面板，其他区域屋面板高支模同此设置。 （一）参数信息:

1.模板支架参数

横向间距或排距(m):1.00；纵距(m):1.00；步距(m):1.50；

立杆上端伸出至模板支撑点长度(m):0.10；模板支架搭设高度(m):26.00； 采用的钢管(mm):Φ4833.0 ；板底支撑连接方式:方木支撑；

立杆承重连接方式:双扣件，考虑扣件的保养情况，扣件抗滑承载力系数:0.80；

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2.荷载参数

模板与木板自重(kN/m2):0.350；混凝土与钢筋自重(kN/m3):25.000； 施工均布荷载标准值(kN/m2):2.500； 4.材料参数

面板采用胶合面板，厚度为18mm；板底支撑采用方木；

面板弹性模量E(N/mm2):9500；面板抗弯强度设计值(N/mm2):13； 木方抗剪强度设计值(N/mm2):1.400；木方的间隔距离(mm):250.000； 木方弹性模量E(N/mm2):9500.000；木方抗弯强度设计值(N/mm2):13.000；木方的截面宽度(mm):50.00；木方的截面高度(mm):100.00； 5.楼板参数

楼板混凝土强度等级:C30；

每平米楼板截面的钢筋面积(mm2):654.500；

楼板的计算长度(m):4.50；施工平均温度(℃):25.000； 楼板的计算宽度(m):4.00； 楼板的计算厚度(mm):130.00； 13

图2 楼板支撑架荷载计算单元

(二)、模板面板计算:

面板为受弯构件,需要验算其抗弯强度和刚度，取单位宽度1m的面板作为计算单元 面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为： W = 10031.82/6 = 54 cm3； I = 10031.83/12 = 48.6 cm4； 模板面板的按照三跨连续梁计算。

面板计算简图 1、荷载计算

(1)静荷载为钢筋混凝土楼板和模板面板的自重(kN/m)： q1 = 2530.1331+0.3531 = 3.6 kN/m； (2)活荷载为施工人员及设备荷载(kN/m)： q2 = 2.531= 2.5 kN/m； 2、强度计算

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最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

其中：q=1.233.6+1.432.5= 7.82kN/m 最大弯矩M=0.137.8230.252= 0.049 kN2m；

面板最大应力计算值 σ= 48875/54000 = 0.905 N/mm2； 面板的抗弯强度设计值 [f]=13 N/mm2；

面板的最大应力计算值为 0.905 N/mm2 小于面板的抗弯强度设计值 13 N/mm2,满足要求!

3、挠度计算 挠度计算公式为

400

其中q = 3.6kN/m

面板最大挠度计算值 v = 0.67733.632504/(10039500348.63104)=0.021 mm； 面板最大允许挠度 [V]=250/400=0.625 mm；

面板的最大挠度计算值 0.021 mm 小于 面板的最大允许挠度 0.625 mm,满足要求!

（三）、模板支撑方木的计算:

方木按照两跨连续梁计算，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=5310310/6 = 83.33 cm3； I=5310310310/12 = 416.67 cm4；

方木楞计算简图

1.荷载的计算：

(1)钢筋混凝土板自重(kN/m)：

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q1= 2530.2530.13 = 0.812 kN/m； (2)模板的自重线荷载(kN/m): q2= 0.3530.25 = 0.088 kN/m ；

(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m)： p1 = 2.530.25 = 0.625 kN/m； 2.强度验算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载 q = 1.2 3 (q1 + q2)+ 1.4 3p1 = 1.23(0.812 + 0.088)+1.430.625 = 1.955 kN/m；

最大弯矩 M = 0.125ql2 = 0.12531.955312 = 0.244 kN2m； 方木最大应力计算值 σ= M /W = 0.2443106/83333.33 = 2.932 N/mm2； 方木的抗弯强度设计值 [f]=13.000 N/mm2；

方木的最大应力计算值为 2.932 N/mm2 小于方木的抗弯强度设计值 13 N/mm2,满足要求!

3.抗剪验算：

截面抗剪强度必须满足:

τ = 3V/2bhn < [τ]

其中最大剪力: V = 0.62531.95531 = 1.222 kN；

方木受剪应力计算值 τ = 3 31.2223103/(2 3503100) = 0.367 N/mm2； 方木抗剪强度设计值 [τ] = 1.4 N/mm2；

方木的受剪应力计算值 0.367 N/mm2 小于 方木的抗剪强度设计值 1.4 N/mm2，满足要求!

4.挠度验算:

最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

均布荷载 q = q1 + q2 = 0.9 kN/m；

最大挠度计算值 ν= 0.52130.9310004 /(1003950034166666.667)= 0.118

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mm；

最大允许挠度 [V]=1000/ 400=2.5 mm；

方木的最大挠度计算值 0.118 mm 小于 方木的最大允许挠度 2.5 mm,满足要求! （四）、木方支撑钢管计算:

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算； 集中荷载P取纵向板底支撑传递力，P = 2.444 kN；

支撑钢管计算简图

支撑钢管计算弯矩图(kN2m)

支撑钢管计算变形图(mm)

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支撑钢管计算剪力图(kN)

最大弯矩 Mmax = 0.917 kN2m ； 最大变形 Vmax = 2.909 mm ； 最大支座力 Qmax = 10.692 kN ；

最大应力 σ= 916552.86/4490 = 204.132 N/mm2； 支撑钢管的抗压强度设计值 [f]=205 N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值 204.132 N/mm2 小于 支撑钢管的抗压强度设计值 205 N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度为 2.909mm 小于 1000/150与10 mm,满足要求! （五）、扣件抗滑移的计算:

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN 。

纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 R= 10.692 kN； R < 12.80 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! （六）、模板支架立杆荷载标准值(轴力): 作用于模板支架的荷载包括静荷载和活荷载。 1.静荷载标准值包括以下内容： (1)脚手架的自重(kN)： NG1 = 0.138326 = 3.598 kN；

钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A。 (2)模板的自重(kN)：

NG2 = 0.353131 = 0.35 kN； (3)钢筋混凝土楼板自重(kN)：

18

NG3 = 2530.133131 = 3.25 kN；

经计算得到，静荷载标准值 NG = NG1+NG2+NG3 = 7.198 kN； 2.活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载。 经计算得到，活荷载标准值 NQ = (2.5+2 ) 3131 = 4.5 kN； 3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算 N = 1.2NG + 1.4NQ = 14.938 kN； （七）、立杆的稳定性计算: 立杆的稳定性计算公式:

其中 N ---- 立杆的轴心压力设计值(kN) ：N = 14.938 kN； υ---- 轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 lo/i 查表得到； i ---- 计算立杆的截面回转半径(cm) ：i = 1.59 cm； A ---- 立杆净截面面积(cm2)：A = 4.24 cm2； W ---- 立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3)：W=4.49 cm3； σ-------- 钢管立杆最大应力计算值 (N/mm2)； [f]---- 钢管立杆抗压强度设计值 ：[f] =205 N/mm2； L0---- 计算长度 (m)；

如果完全参照《扣件式规范》，按下式计算 l0 = h+2a

k1---- 计算长度附加系数，取值为1.155；

u ---- 计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u = 1.7； a ---- 立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a = 0.1 m；

上式的计算结果：

立杆计算长度 L0 = h+2a = 1.5+0.132 = 1.7 m； L0/i = 1700 / 15.9 = 107 ；

由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数υ= 0.537 ； 钢管立杆的最大应力计算值 ；σ=14938.08/（0.5373424） = 65.608 N/mm2； 钢管立杆的最大应力计算值 σ= 65.608 N/mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设计值

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[f] = 205 N/mm2，满足要求！

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由下式计算 l0 = k1k2(h+2a)

k1 -- 计算长度附加系数按照表1取值1.185；

k2 -- 计算长度附加系数，h+2a = 1.7 按照表2取值1.071 ； 上式的计算结果：

立杆计算长度 Lo = k1k2(h+2a) = 1.18531.0713(1.5+0.132) = 2.158 m； Lo/i = 2157.53 / 15.9 = 136 ；

由长细比 Lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数υ= 0.367 ； 钢管立杆的最大应力计算值 ；σ=14938.08/（0.3673424） = 95.998 N/mm2； 钢管立杆的最大应力计算值 σ= 95.998 N/mm2 小于 钢管立杆的抗压强度设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！

★梁底模支撑验算

梁底模支撑选用会议中心四区4-WYKL2计算，其他区域梁底参照此设置。 (一)、参数信息 1.模板支撑及构造参数

梁截面宽度 B(m):0.55；梁截面高度 D(m):1.60；

混凝土板厚度(mm):130.00；立杆沿梁跨度方向间距La(m):0.50； 立杆上端伸出至模板支撑点长度a(m):0.10；

立杆步距h(m):1.50；板底承重立杆横向间距或排距Lb(m):1.00； 梁支撑架搭设高度H(m)：14.50；梁两侧立杆间距(m):0.75； 承重架支撑形式:梁底支撑小楞垂直梁截面方向； 梁底增加承重立杆根数:2； 采用的钢管类型为Φ48*3.0；

立杆承重连接方式:双扣件，考虑扣件质量及保养情况，取扣件抗滑承载力折减系数:0.80；

2.荷载参数

模板自重(kN/m2):0.35；钢筋自重(kN/m3):1.50；

20

施工均布荷载标准值(kN/m2):2.5；新浇混凝土侧压力标准值(kN/m2):18.0； 倾倒混凝土侧压力(kN/m2):2.0；振捣混凝土荷载标准值(kN/m2):2.0； 3.材料参数

木材品种：柏木；木材弹性模量E(N/mm2)：10000.0；

木材抗弯强度设计值fm(N/mm2)：17.0；木材抗剪强度设计值fv(N/mm2)：1.7； 面板类型：胶合面板；面板弹性模量E(N/mm2)：9500.0； 面板抗弯强度设计值fm(N/mm2)：13.0； 4.梁底模板参数

梁底方木截面宽度b(mm)：50.0；梁底方木截面高度h(mm)：100.0； 梁底纵向支撑根数：4；面板厚度(mm)：18.0； (二)、梁底模板计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和挠度。计算的原则是按照模板底支撑的间距和模板面的大小,按支撑在底撑上的三跨连续梁计算。

强度验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。

本算例中，面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W = 500318318/6 = 2.703104mm3； I = 500318318318/12 = 2.433105mm4；

1.抗弯强度验算

按以下公式进行面板抗弯强度验算：

其中， σ -- 梁底模板的弯曲应力计算值(N/mm2)； M -- 计算的最大弯矩 (kN2m)；

21

l--计算跨度(梁底支撑间距): l =183.33mm； q -- 作用在梁底模板的均布荷载设计值(kN/m)； 新浇混凝土及钢筋荷载设计值：

q1: 1.23（24.00+1.50）30.5031.6030.90=22.03kN/m； 模板结构自重荷载：

q2:1.230.3530.5030.90=0.19kN/m； 振捣混凝土时产生的荷载设计值： q3: 1.432.0030.5030.90=1.26kN/m；

q = q1 + q2 + q3=22.03+0.19+1.26=23.48kN/m； 跨中弯矩计算公式如下:

Mmax = 0.10323.48130.1832=0.079kN2m； σ =0.0793106/2.703104=2.923N/mm2；

梁底模面板计算应力 σ =2.923 N/mm2 小于 梁底模面板的抗压强度设计值 ，满足要求！

2.挠度验算

根据《建筑施工计算手册》刚度验算采用标准荷载，同时不考虑振动荷载作用。最大挠度计算公式如下:

400

其中，q--作用在模板上的压力线荷载:

q =（(24.0+1.50)31.600+0.35）30.50= 20.58KN/m； l--计算跨度(梁底支撑间距): l =183.33mm； E--面板的弹性模量: E = 9500.0N/mm2； 面板的最大允许挠度值:[ν] =183.33/400 = 0.458mm；

面板的最大挠度计算值: ν= 0.677320.5753183.34/(1003950032.433；

面板的最大挠度计算值: ν=0.068mm 小于 面板的最大允许挠度值:[ν] = ，满足要求！

22

[f]=13N/mm2 105)=0.068mm183.3 /400 = 0.458mm

（三）、梁底支撑的计算 本工程梁底支撑采用方木。

强度及抗剪验算要考虑模板结构自重荷载、新浇混凝土自重荷载、钢筋自重荷载和振捣混凝土时产生的荷载；挠度验算只考虑模板结构自重、新浇混凝土自重、钢筋自重荷载。

1.荷载的计算：

(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：

q1 = (24+1.5)31.630.183=7.48 kN/m； (2)模板的自重线荷载(kN/m)：

q2 = 0.3530.1833(231.6+0.55)/ 0.55=0.437 kN/m； (3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m)： 经计算得到，活荷载标准值 P1= (2.5+2)30.183=0.825 kN/m； 2.方木的支撑力验算

静荷载设计值 q = 1.237.48+1.230.437=9.501 kN/m； 活荷载设计值 P = 1.430.825=1.155 kN/m；

方木计算简图

方木按照三跨连续梁计算。

本算例中，方木的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: W=5310310/6 = 83.33 cm3； I=5310310310/12 = 416.67 cm4； 方木强度验算:

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的设计值最不利分配的弯矩和，计算公式如下: 线荷载设计值 q = 9.501+1.155=10.656 kN/m；

最大弯距 M =0.1ql2= 0.1310.65630.530.5= 0.266 kN.m； 最大应力 σ= M / W = 0.2663106/83333.3 = 3.197 N/mm2；

23

抗弯强度设计值 [f]=13 N/mm2；

方木的最大应力计算值 3.197 N/mm2 小于 方木抗弯强度设计值 13 N/mm2,满足要求!

方木抗剪验算： 截面抗剪强度必须满足:

其中最大剪力: V = 0.6310.65630.5 = 3.197 kN；

方木受剪应力计算值 τ = 333196.8/(23503100) = 0.959 N/mm2； 方木抗剪强度设计值 [τ] = 1.7 N/mm2；

方木的受剪应力计算值 0.959 N/mm2 小于 方木抗剪强度设计值 1.7 N/mm2,满足要求!

方木挠度验算:

最大挠度考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的挠度和，计算公式如下:

400

q = 7.480 + 0.437 = 7.918 kN/m；

方木最大挠度计算值 ν= 0.67737.91835004 /(1003100003416.6673104)=0.08mm；

方木的最大允许挠度 [ν]=0.50031000/400=1.25 mm；

方木的最大挠度计算值 ν= 0.08 mm 小于 方木的最大允许挠度 [ν]=1.25mm，满足要求！

3.支撑钢管的强度验算 支撑钢管按照简支梁的计算如下 荷载计算公式如下：

(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m2)：

q1 = (24.000+1.500)31.600= 40.800 kN/m2； (2)模板的自重(kN/m2)： q2 = 0.350 kN/m2；

24

(3)活荷载为施工荷载标准值与振倒混凝土时产生的荷载(kN/m2)： q3= (2.500+2.000)=4.500 kN/m2；

q = 1.23(40.800 + 0.350 )+ 1.434.500 = 55.680 kN/m2；

梁底支撑根数为 n，立杆梁跨度方向间距为a， 梁宽为b，梁高为h,梁底支撑传递给钢管的集中力为P，梁侧模板传给钢管的集中力为N 。

当n=2时：

当n＞2时：

计算简图(kN)

25

变形图(mm)

弯矩图(kN2m)

经过连续梁的计算得到：

支座反力 RA = RB=1.645 kN，中间支座最大反力Rmax=6.361； 最大弯矩 Mmax=0.164 kN.m； 最大挠度计算值 Vmax=0.04 mm；

最大应力 σ=0.1643106/4490=36.629 N/mm2； 支撑抗弯设计强度 [f]=205 N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值 36.629 N/mm2 小于 支撑钢管的抗弯设计强度 205 N/mm2,满足要求!

（四）、扣件抗滑移的计算:

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN 。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5): R ≤ Rc

其中 Rc -- 扣件抗滑承载力设计值,取12.80 kN；

R -- 纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值； 计算中R取最大支座反力，根据前面计算结果得到 R=6.361 kN； R < 12.80 kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求! （四）、立杆的稳定性计算: 立杆的稳定性计算公式

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1.梁两侧立杆稳定性验算:

其中 N -- 立杆的轴心压力设计值，它包括： 水平钢管的最大支座反力： N1 =1.645 kN ；

脚手架钢管的自重： N2 = 1.230.129314.5=2.246 kN；

楼板的混凝土模板的自重： N3=1.23(1.00/2+(0.75-0.55)/2)30.5030.35=0.126 kN；

楼板钢筋混凝土自重荷载:

N4=1.23(1.00/2+(0.75-0.55)/2)30.5030.1303(1.50+24.00)=1.193 kN；

N =1.645+2.246+0.126+1.193=5.21 kN；

υ-- 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 lo/i 查表得到； i -- 计算立杆的截面回转半径 (cm)：i = 1.59； A -- 立杆净截面面积 (cm2)： A = 4.24； W -- 立杆净截面抵抗矩(cm3)：W = 4.49； σ -- 钢管立杆轴心受压应力计算值 ( N/mm2)； [f] -- 钢管立杆抗压强度设计值：[f] =205 N/mm2； lo -- 计算长度 (m)；

参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，按下式计算 lo = k1uh k1 -- 计算长度附加系数，取值为：1.155 ；

u -- 计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3，u =1.7； 上式的计算结果：

立杆计算长度 Lo = k1uh = 1.15531.731.5 = 2.945 m； Lo/i = 2945.25 / 15.9 = 185 ；

由长细比 lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数υ= 0.209 ； 钢管立杆受压应力计算值 ；σ=5210.399/(0.2093424) = 58.798 N/mm2； 钢管立杆稳定性计算 σ = 58.798 N/mm2 小于 钢管立杆抗压强度的设计值 [f] =

27

205 N/mm2，满足要求！

2.梁底受力最大的支撑立杆稳定性验算: 其中 N -- 立杆的轴心压力设计值，它包括： 梁底支撑最大支座反力： N1 =6.361 kN ；

脚手架钢管的自重： N2 = 1.230.1293(14.5-1.6)=2.246 kN； N =6.361+2.246=8.359 kN；

υ-- 轴心受压立杆的稳定系数，由长细比 lo/i 查表得到； i -- 计算立杆的截面回转半径 (cm)：i = 1.59； A -- 立杆净截面面积 (cm2)： A = 4.24； W -- 立杆净截面抵抗矩(cm3)：W = 4.49； σ -- 钢管立杆轴心受压应力计算值 ( N/mm2)； [f] -- 钢管立杆抗压强度设计值：[f] =205 N/mm2； lo -- 计算长度 (m)；

参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，按下式计算 lo = k1uh k1 -- 计算长度附加系数，取值为：1.155 ；

u -- 计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3，u =1.7； 上式的计算结果：

立杆计算长度 Lo = k1uh = 1.15531.731.5 = 2.945 m； Lo/i = 2945.25 / 15.9 = 185 ；

由长细比 lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数υ= 0.209 ； 钢管立杆受压应力计算值 ；σ=8359.287/(0.2093424) = 94.332 N/mm2； 钢管立杆稳定性计算 σ = 94.332 N/mm2 小于 钢管立杆抗压强度的设计值 [f] = 205 N/mm2，满足要求！

四、钢框架支撑设计验算

★宴会中心钢框架支撑设计验算

宴会中心一层宴会大厅结构板面标高-0.12m，板厚160；最高位预应力大梁B轴处地下室底板标高-6.5m。屋顶预应力梁为鱼腹型截面，最大截面尺寸为：梁截面B3

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D=900mm32400mm，屋面板厚120mm，模板支架搭设高度约为21.106~16.281米.本方案高支模按B轴最高处预应力大梁计算支模高度为18.82m。预应力梁混凝土为C40，其他部位混凝土为C30。竖向采用630*10的钢管拼接而成的钢柱，横向采用截面为450*150*11.5*18的双排热轧工字钢，经焊接连接而成的钢框架为承重骨架。竖向钢柱中部拼接采用R=580厚10的钢板与M20的承压型高强螺栓，柱顶与工字钢梁焊接连接采用1000*1000*20的连接钢板，对预应力梁的模板结构进行支撑，通过设计和验算以确保其强度和稳定性。

方案所用钢材均为Q235-B。

钢架受力平面内外，均采用L100*10角钢焊接拉结，钢柱上拉结处预设150*150*10连接耳板。柱距的选用充分考虑材料的长度与受力，选用6m。

柱身拼接依据高度和塔吊起重量而定，以12米为基准，分段拼接，最上一段以标高为准，钢柱拼接处上下柱心的偏差必须控制在30mm以内。钢柱脚处，在各支撑楼板应预先做好预埋件的预埋工作。

施工时要依据现场的具体情况与梁面标高进行具体操作，本方案取最高一个钢柱与弯矩最大一跨进行验算。

宴会中心上层预应力梁为大跨度，跨度为40米，预应力梁的浇注过程中支撑点的稳定性是本工程的一个难点，为了保证安全，特采取可靠的安全技术措施来解决上述问题。

29

30

1.荷载统计：

模板自重：0.35kN/m2 混凝土自重：25kN/m3 振捣荷载：2.0kN/m2

施工均布荷载：2.5kN/m2

预应力梁的最大截面为：900*2400 由此求得：

预应力梁的自重线荷载：p=0.9*2.4*25=54kN/m

荷载设计值为：

P?1.2??p?0.315??1.4?0.9??2.0?2.5??70.848kN/m

支撑体系计算简图：

31

在荷载作用下，钢框架的内力图分别为：

32

2.钢柱设计与计算：

考虑实际钢柱受力的偏差，取钢柱构件内力包络图中的最大值，进行验算与节点设计。

钢柱内力最大值分别为：

M钢柱?10.7kN?m

N钢柱?487kN(考虑自重)

V钢柱?62kN

钢柱截面为630*10，其截面特性参数为：

33

回转半径i截面积

?0.354d?20.89cm

A?185.26cm2

截面惯性矩I??D2??1??4?64?80117.1cm4

W?截面模量：

1、钢柱承受压弯强度：

I80117.1??2670.57cm3d302

NM487?103NN?????4?30.28?f?2152mmmm2An?x?W185.26?102W?构件截面模量

钢柱强度满足要求。 3、钢柱稳定性：

N487?103NN??32.5?f?215222mmmm?A0.810?185.26?10

??压弯构件稳定性系数

A?构件截面积

钢柱稳定性满足要求。

钢柱构件弯矩作用平面内稳定性：

l0?l0.7?18.5?100?????61.10?????150ii20.89满足要求。

局部稳定性验算：

由于钢柱承受的弯矩较小，所以只需验算弯矩作用平面内的构建宽厚比，

d580?235???58?100???，局部稳定性满足要求。 fyt10??4.钢梁设计与计算：

梁端内力最大值：

34

M钢梁?117.9kN?m

N钢梁?6.3kN

V钢梁?117kN 热轧工字钢截面为：450*150*11.5*18 其截面特性参数为：截面面积A=102.4CM2

惯性矩Ix?39295cm4,Iy?1041.8cm4 截面模量Wx?1571.8cm3,Wy?122.6cm3

回转半径ix?20.04cm，iy?3.26cm

(1)、工字钢梁的弯曲正应力：

??Mx117.9?103?103W?3?75Nx1571.8?10mm2?f?215Nmm2满足要求。

Mx?绕X轴的弯矩 Wx?截面模量

f?抗弯强度设计值

(2)、抗剪应力验算：

??VyA?117?103102?88.24N2?fvd?125N2w13.26?mmmm

抗剪承载力满足要求。

Vy?截面最大剪力

Aw?工字钢腹板面积

(3)、整体稳定性验算：

Mx117.9?103?W??1033?0.591?1 bxfd0.59?1571.8?215?10稳定性满足要求。

35

Wx?梁截面模量

?b?受弯构件整体稳定系数

fd?构件抗弯强度设计值

5.节点设计与计算：

(1).钢柱柱脚焊接计算

钢柱底部采用围焊，连接采用1000*1000*20的钢板，手工焊，焊条为E43型，预先做好钢板的预埋工作。连接钢板焊接于预埋在楼板中的150*150*10的钢板上。

630

36

630*10钢管

焊脚尺寸选用hf有效厚度he?12mm，

?0.7hf?0.7?12?8.4mm

环形截面焊缝有效截面惯性矩(偏安全考虑取焊缝直径与钢管直径相同)：

113364Iw??hed??3.14?0.7?12?6006303 ?712.15?10mm

88最大应力：

?fvV62?103N???3.92mm2he?lw8.4???6006303

?fz??fn??fmNMd487?10310.7?106??????300?35.28N263mmhe?lwIW28.4???600712.15?10630

按

?fv?和fz的合应力进行计算，即：

222?2???3.92?35.28?35.5NfvfzmmwN?f2f?160mm237

焊缝强度满足要求。

(2).柱中部拼接计算

因柱脚焊缝计算时，内力值采用了包络图中的最大值，所以中部焊缝采用相同焊脚是必然满足要求，只需对承压型高强螺栓进行计算。

高强度螺栓为8.8级的M20，连接处构件接触面采用喷砂处理，查表可得：

fbv?250Nmm2fcb?470N，

mm2

630*10无缝钢管

单个螺栓的承载力设计值：

1N?f???202?250?78.5kN44

bvbv?d2bNc?d?t?fcb?20?20?470?188kNN?Ae?ft???100?400?125.6kN螺栓受力验算：

btb

38

bV?62kN?Nv?78.5kN 抗剪满足要求。

N?My?y2?10.7?103?350b2?3502?15.2kN?Nt?125.6kNi350

抗弯满足要求。

630*10

630*10

(3).柱顶连接计算

39

450*150*11.5*18热轧工字钢

630*10

40

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