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寶雞市青少年科技活動中心設計... 閱讀 14159 次 半圓形大截面薄腹框架梁模板支撐方案
摘要：通過對模板及支撐體系的計算，保證了大截面框架梁的順利施工，同時盡可能的利用了現有的材料。...
半圓形大截面薄腹框架梁模板支撐方案
劉瑞牛
（陜西建工集團第二建筑工程有限公司）
西安國際港務區行政信息中心D座建設工程地上三層，總建筑面積5900㎡。由若干個不同直徑圓弧組成，平面呈水滴狀。
根據使用功能，頂層局部為網架結構，作為承重的基本構件，框架梁截面呈矩形，平面為半圓形，且內外板面高差達1.9m，基本布置如下圖所示：
一、參數信息
梁段信息:WKL-F6斷面尺寸為350×2020，KL-7斷面尺寸為350×2400；取斷面最大者進行計算。
1.腳手架參數
立柱梁跨度方向間距:0.50 m；立桿上端伸出至模板支撐點長度:0.30 m；
腳手架步距:1.50 m；腳手架搭設高度:4.30 m；
搭設見圖示。
2.荷載參數
模板與木塊自重(kN/m2):0.35；
混凝土和鋼筋自重(kN/m3):25.0；
傾倒混凝土荷載標準值(kN/m2):2.0；
施工均布荷載標準值(kN/m2):2.0；
3.木方參數
木方彈性模量E(N/mm2):9500.0；木方抗彎強度設計值(N/mm2):13.0；
木方抗剪強度設計值(N/mm2):1.3；木方的間隔距離(mm):300.0；
木方的截面寬度(mm):80.0；木方的截面高度(mm):100.0；
4.其他
采用的鋼管類型(mm):Φ48×3.5。
扣件和可調支撐均為標準型，扣件抗滑承載力系數:0.80；
二、梁底支撐的計算
作用于支撐鋼管的荷載包括梁與模板自重荷載，施工活荷載等。
1.荷載的計算：
(1)鋼筋混凝土梁自重(kN/m)：
q1 = 25.0×2.4×0.5=30.0 kN/m；
(2)模板的自重線荷載(kN/m)：
q2 = 0.35×0.5×(2×2.4+0.35)/ 0.35=2.575 kN/m；
(3)活荷載為施工荷載標準值與振、倒混凝土時產生的荷載(kN)：
經計算得到，活荷載標準值 P1= (2.0+2.0)×0.35×0.5=0.7 kN；
2.木方楞的支撐力計算
均布荷載q=1.2×30+1.2×2.575
=39.090 kN/m；
集中荷載 P = 1.4×0.700=0.980 kN；
木方計算簡圖
經過計算得到從左到右各木方傳遞集中力[即支座力]分別為：
N1=2.596 kN； N2=9.526 kN；N3=2.596 kN；
木方按照三跨連續梁計算，木方的截面慣性矩I和截面抵抗矩W分別為:
W=8×10×10/6 = 133.33 cm3；
I=8×10×10×10.0/12 = 666.67 cm4；
木方強度計算:
最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的彎矩和，計算公式如下:
均布荷載：q = 9.526/0.500=19.052 kN/m；
最大彎距：M =0.1ql2= 0.1×19.052×0.5×0.5= 0.476 KN·m；
截面應力：σ= M / W = 0.476×106/133333.3 = 3.572 N/mm2；
木方的計算強度小于13.0 N/mm2,滿足要求!
木方抗剪計算：
最大剪力的計算公式如下: Q = 0.6ql
截面抗剪強度必須滿足: T = 3Q/2bh < [T]
其中最大剪力: Q = 0.6×19.052×0.5 = 5.716 kN；
截面抗剪強度計算值 T = 3×5715.737/(2×80×100) = 1.072 N/mm2；
截面抗剪強度設計值 [T] = 1.300 N/mm2；抗剪強度計算滿足要求!
木方撓度計算:
最大撓度考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的撓度和，計算公式如下:
最大變形 V= 0.677×15.877×500 /(100×9500×666.667×103)=0.106 mm；
木方的最大撓度小于 500.0/250,滿足要求!
3.支撐鋼管的強度計算
支撐鋼管按照連續梁的計算如下
計算簡圖(kN)
支撐鋼管變形圖(mm)
支撐鋼管彎矩圖(kN·m)
經過連續梁的計算得到：
支座反力 RA = RB=0.638 kN
中間支座最大反力Rmax=13.455 kN；
最大彎矩 Mmax=0.3 kN·m；
最大變形 Vmax=0.06 mm；
截面應力：
σ=0.33×106/5080.0=64.338 N/mm2；
支撐鋼管的計算強度小于205.0 N/mm2,滿足要求!
三、梁底縱向鋼管計算
縱向鋼管只起構造作用，通過扣件連接到立桿。
四、扣件抗滑移及可調支座穩定性驗算
可調支座的螺紋和螺母主要承受豎向剪力，最大為13.37kN。由于螺紋寬度較大且呈條狀，受力面積較大，同時鋼的抗剪能力大，因此不做穩定性驗算。
按照扣件抗滑承載力系數0.80，該工程實際的垂直單扣件承載力取值為6.4kN 。
縱向或橫向水平桿與立桿連接時，扣件的抗滑承載力按照下式計算:
R ≤ Rc
其中 Rc -- 扣件抗滑承載力設計值,取6.4 kN；
R -- 縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設計值；
計算中RA = RB=0.319 kN，單扣件抗滑承載力的設計計算滿足要求!
五、立桿的穩定性計算
立桿的穩定性計算公式：
其中 N -- 立桿的軸心壓力設計值，它包括：
橫桿的最大支座反力： N1 =13.366 kN ；
腳手架鋼管的自重： N2 = 1.2×0.129×4.3 = 0.666 kN；
N =13.455+0.666=14.111 kN；
φ-- 軸心受壓立桿的穩定系數，由長細比 lo/i 查表得到；
i -- 計算立桿的截面回轉半徑 (cm)：
i = 1.58；
A -- 立桿凈截面面積 (cm2)：
A = 4.89；
W -- 立桿凈截面抵抗矩(cm3)：
W = 5.08；
σ-- 鋼管立桿抗壓強度計算值 ( N/mm2)；
[f] -- 鋼管立桿抗壓強度設計值：
[f] =205.0 N/mm2；
lo -- 計算長度 (m)；
參照《扣件式規范》，由公式(1)或(2)計算
lo = k1uh (1)
lo = (h+2a) (2)
k1 -- 計算長度附加系數，按照表1取值為：1.167 ；
u -- 計算長度系數，參照《扣件式規范》表5.3.3，u =1.7；
a -- 立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度：a =0.3 m；
公式(1)的計算結果：
立桿計算長度 Lo = k1uh = 1.167×1.7×1.5 = 2.976 m；
Lo/i = 2975.85 / 15.8 = 188.0 ；
由長細比 lo/i 的結果查表得到軸心受壓立桿的穩定系數φ= 0.203 ；
鋼管立桿受壓強度計算值 ；
σ=14032.184/(0.203×489) = 141.358 N/mm2；
立桿穩定性計算 σ = 141.358 N/mm2 小于 [f] = 205，滿足要求！
立桿計算長度 Lo = h+2a = 1.5 + 0.3×2 = 2.1 m；
Lo/i = 2100 / 15.8 = 133 ；
公式(2)的計算結果：
由長細比 lo/i 的結果查表得到軸心受壓立桿的穩定系數φ= 0.381 ；
鋼管立桿受壓強度計算值 ；σ=14111/(0.381×489) = 75.317 N/mm2；
立桿穩定性計算 σ = 75.317 N/mm2 小于 [f] = 205.0滿足要求！
如果考慮到高支撐架的安全因素，適宜由公式(3)計算
lo = k1k2(h+2a) (3)
k2 -- 計算長度附加系數，
h+2a = 2.1 按照表2取值1.001；
公式(3)的計算結果：
立桿計算長度：
Lo = k1k2(h+2a) = 1.167×1.001×(1.5+0.3×2) = 2.453 m；
Lo/i = 2453.151 / 15.8 = 155 ；
由長細比 lo/i 的結果查表得到軸心受壓立桿的穩定系數φ= 0.291 ；
鋼管立桿受壓強度計算值：σ=14111/(0.291×489) = 98.611 N/mm2；
立桿穩定性計算 σ = 98.611 N/mm2 小于 [f] = 205.00滿足要求！
六、梁側模板計算
梁寬度取350mm計算，梁模板用19厚膠合板，內楞采用80×100mm方木沿梁高豎向布置，間距300mm，外楞采用兩根并排鋼管，間距為500mm，對拉螺栓采用φ12鋼筋，間距500×400mm。混凝土采取分節澆筑，每節澆筑高度0.5m，混凝土澆筑速度為1.8m/h，澆筑時溫度為20℃。
⑴荷載計算
梁木模受到的側壓力為：
由 F=0.22γc（200/T+15）β1β2 v1/2
本工程為商品混凝土且泵送，因此取β1=1.2，β2=1.15
則 F=0.22×25×200/35×1.2×1.15×1.81/2=58.19KN/m2
F=γcH=25×2.5=12.5KN/m2
由于此次主要澆筑為框架梁,其他梁板截面較小，因此取大值F=58.19 KN/m2作為對模板側壓力的標準值,考慮傾倒時混凝土產生的水平荷載標準值4 KN/m2,分別取荷載分項系數1.2和1.4。則作用于模板的總荷載設計值為：q=58.19×1.2+4×1.4=75.308 KN/m2。
⑵驗算：
① 模板驗算
強度驗算：（取1m高模板計算）
則q1=75.308×1=75.308KN/m
模板的厚度為19mm，則
W=1000×192/6=60167mm3，
I=1000×193/12=571583mm4
一般按三跨連續梁考慮
Mmax=0.1q1l2=0.1×75.308×0.32 =0.678 KN·m
則σ=Mmax/W=0.678×106/60167
=11.27N/mm2＜13N/mm2 滿足
剛度驗算：
剛度驗算采用標準荷載，且不考慮振動荷載作用，則
q2=58.19×1=58.19KN/m
則撓度 ω=0.677q2l4/100EI=58.19×3004/150×9×103×571583=0.61mm＜[ω]=300/400=0.75mm 滿足
②內楞驗算
用80×100mm方木作內楞則：
I=80×1003/12=6.67×106mm4 ，
W=80×1002/6=133333mm3，
外鋼楞（豎向鋼管）間距為500mm。
強度驗算：
內楞承受荷載按三跨連續梁考慮
q3=75.308×0.3=22.59 KN/m
M=0.1q3l2=0.1×22.59×0.52=0.640 KN·m
則σ=M/W=0.640×106/133333=4.8 N/mm2＜fm=13 N/mm2 滿足
剛度驗算：
q2=58.19×0.3=17.46 KN/m
撓度：ω=0.677q2l4/100EI =17.46×5004/150×9×103×6.67×106 =0.12mm＜[ω]=500/400=1.25mm 滿足
③對拉螺栓驗算
一個螺栓承受的集中力（拉力）：N=75.308×0.4×0.5=15.06KN
而每根螺栓承受拉力允許值：
[N]=Af=π×62×215=24316N=24.32KN＞N=15.06KN 故滿足。
七、側向支撐及荷載傳遞
1、側向支撐
將滿堂架作為側向力支撐，為增加整體剛度，將靠近梁邊兩跨垂直梁部分加設剪刀撐。
2、荷載傳遞
為防止集中荷載對二層梁板構件造成破壞，對二層對應的梁板構件用立桿進行支撐，要求盡量與上層支撐上下對應；二層支撐待框架梁混凝土強度達到規范規定的拆模強度后拆除。
八、編制依據
1、《施工手冊》（第四版）
2、屋面結構平面（局部）圖紙
3、《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規程》
4、《建筑施工模板安全技術規程》
(本文來源：陜西省土木建筑學會 文徑網絡：文徑 尹維維 編輯 劉真 審核)
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