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柱子加固模板方案

来源:小奈知识网
 柱模板的计算依据《建筑施工手册》第四版、《建筑施工计算手册》江正荣著、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)、《混凝土结构设计规范》GB50010-2015、《钢结构设计规范》(GB 50017-2016)等规范编制。

柱模板的背部支撑由两层(木楞或钢楞)组成,第一层为直接支撑模板的竖楞,用以支撑混凝土对模板的侧压力;第二层为支撑竖楞的柱箍,用以支撑竖楞所受的压力;柱箍之间用对拉螺栓相互拉接,形成一个完整的柱模板支撑体系。

柱模板设计示意图

柱截面宽度B(mm):3000.00;柱截面高度H(mm):2500.00;柱模板的总计算高度:H = 5.00m;

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;

计算简图

一、参数信息 1.基本参数

柱截面宽度B方向对拉螺栓数目:8;柱截面宽度B方向竖楞数目:21; 柱截面高度H方向对拉螺栓数目:7;柱截面高度H方向竖楞数目:17; 对拉螺栓直径(mm):M14; 2.柱箍信息

柱箍材料:钢楞;截面类型:圆钢管48×3.0;

钢楞截面惯性矩I(cm4):10.78;钢楞截面抵抗矩W(cm3):4.49; 柱箍的间距(mm):450;柱箍合并根数:2; 3.竖楞信息

竖楞材料:木楞;竖楞合并根数:2;

宽度(mm):40.00;高度(mm):70.00; 4.面板参数

面板类型:胶合面板;面板厚度(mm):13.00;

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/mm2):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; 二、柱模板荷载标准值计算

其中 γ -- 混凝土的重力密度,取25.000kN/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10.000h;

T -- 混凝土的入模温度,取5.000℃; V -- 混凝土的浇筑速度,取2.500m/h; H -- 模板计算高度,取5.000m; 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 120.008 kN/m2、125.000 kN/m2,取较小值120.008 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=120.008kN/m2; 倾倒混凝土时产生的荷载标准值 F2= 2 kN/m2。 三、柱模板面板的计算

模板结构构件中的面板属于受弯构件,按简支梁或连续梁计算。本工程中取柱截面宽度B方向和H方向中竖楞间距最大的面板作为验算对象,进行强度、刚度计算。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。

由前述参数信息可知,柱截面高度H方向竖楞间距最大,为l= 154 mm,且竖楞数为 21,面板为大于 3 跨,因此柱截面高度H方向面板按均布荷载作用下下的三跨连续梁进行计算。

面板计算简图 1.面板抗弯强度验算

对柱截面宽度B方向面板按均布荷载作用下的三跨连续梁用下式计算最大跨中弯距:

其中, M--面板计算最大弯距(N·mm); l--计算跨度(竖楞间距): l =154.0mm; 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: 1.2×120.01×0.45×0.90=58.324kN/m;

倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.4×2.00×0.45×0.90=1.134kN/m;

式中,0.90为按《施工手册》取用的临时结构折减系数。 q = q1 + q2 =58.324+1.134=59.458 kN/m; 面板的最大弯距:M =0.1×59.458×154×154= 1.41×105N.mm; 面板最大应力按下式计算:

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= 450×13.0×13.0/6=1.27×104 mm3;

f --面板的抗弯强度设计值(N/mm2); f=13.000N/mm2;

面板的最大应力计算值: σ = M/W = 1.41×105 / 1.27×104 = 11.125N/mm2;

面板的最大应力计算值 σ =11.125N/mm2 小于 面板的抗弯强度设计值 [σ]=13N/mm2,满足要求!

2.面板抗剪验算

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, ∨--面板计算最大剪力(N);

l--计算跨度(竖楞间距): l =154.0mm; 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: 1.2×120.01×0.45×0.90=58.324kN/m;

倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.4×2.00×0.45×0.90=1.134kN/m;

式中,0.90为按《施工手册》取用的临时结构折减系数。 q = q1 + q2 =58.324+1.134=59.458 kN/m; 面板的最大剪力:∨ = 0.6×59.458×154.0 = 5493.909N; 截面抗剪强度必须满足下式:

其中, τ --面板承受的剪应力(N/mm2);

∨--面板计算最大剪力(N):∨ = 5493.909N; b--构件的截面宽度(mm):b = 450mm ; hn--面板厚度(mm):hn = 13.0mm ;

fv---面板抗剪强度设计值(N/mm2):fv = 13.000 N/mm2;

面板截面受剪应力计算值: τ =3×5493.909/(2×450×13.0)=1.409N/mm2; 面板截面抗剪强度设计值: [fv]=1.500N/mm2;

面板截面的受剪应力 τ =1.409N/mm2 小于 面板截面抗剪强度设计值 [fv]=1.5N/mm2,满足要求!

3.面板挠度验算

最大挠度按均布荷载作用下的三跨连续梁计算,挠度计算公式如下:

其中,q--作用在模板上的侧压力线荷载(kN/m): q = 120.01×0.45=54.00 kN/m;

ν--面板最大挠度(mm);

l--计算跨度(竖楞间距): l =154.0mm ; E--面板弹性模量(N/mm2):E = 9500.00 N/mm2 ; I--面板截面的惯性矩(mm4);

I= 450×13.0×13.0×13.0/12 = 8.24×104 mm4; 面板最大容许挠度: [ν] = 154 / 250 = 0.616 mm;

面板的最大挠度计算值: ν= 0.677×54.00×154.04/(100×9500.0×8.24×104) = 0.263 mm;

面板的最大挠度计算值 ν =0.263mm 小于 面板最大容许挠度设计值 [ν]= 0.616mm,满足要求!

四、竖楞方木的计算

模板结构构件中的竖楞(小楞)属于受弯构件,按连续梁计算。

本工程柱高度为5.0m,柱箍间距为450mm,竖楞为大于 3 跨,因此按均布荷载作用下的三跨连续梁计算。

本工程中,竖楞采用木楞,宽度40mm,高度70mm,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W = 40×70×70/6 = 32.67cm3; I = 40×70×70×70/12 = 114.33cm4;

竖楞方木计算简图 1.抗弯强度验算 支座最大弯矩计算公式:

其中, M--竖楞计算最大弯距(N·mm); l--计算跨度(柱箍间距): l =450.0mm; q--作用在竖楞上的线荷载,它包括:

新浇混凝土侧压力设计值q1: 1.2×120.01×0.15×0.90=19.182kN/m;

倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.4×2.00×0.15×0.90=0.373kN/m;

q = (19.182+0.373)/2=9.778 kN/m;

竖楞的最大弯距:M =0.1×9.778×450.0×450.0= 1.98×105N.mm;

其中, σ --竖楞承受的应力(N/mm2); M --竖楞计算最大弯距(N·mm);

W --竖楞的截面抵抗矩(mm3),W=3.27×104; f --竖楞的抗弯强度设计值(N/mm2); f=13.000N/mm2;

竖楞的最大应力计算值: σ = M/W = 1.98×105/3.27×104 = 6.061N/mm2; 竖楞的最大应力计算值 σ =6.061N/mm2 小于 竖楞的抗弯强度设计值 [σ]=13N/mm2,满足要求!

2.抗剪验算

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, ∨--竖楞计算最大剪力(N);

l--计算跨度(柱箍间距): l =450.0mm; 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: 1.2×120.01×0.15×0.90=19.182kN/m;

倾倒混凝土侧压力设计值q2: 1.4×2.00×0.15×0.90=0.373kN/m; q = (19.182+0.373)/2=9.778 kN/m; 竖楞的最大剪力:∨ = 0.6×9.778×450.0 = 2639.930N; 截面抗剪强度必须满足下式:

其中, τ --竖楞截面最大受剪应力(N/mm2);

∨--竖楞计算最大剪力(N):∨ = 2639.930N; b--竖楞的截面宽度(mm):b = 40.0mm ; hn--竖楞的截面高度(mm):hn = 70.0mm ;

fv--竖楞的抗剪强度设计值(N/mm2):fv = 1.500 N/mm2; 竖楞截面最大受剪应力计算值: τ =3×2639.930/(2×40.0×70.0)=1.414N/mm2;

竖楞截面抗剪强度设计值: [fv]=1.500N/mm2;

竖楞截面最大受剪应力计算值 τ =1.414N/mm2 小于 竖楞截面抗剪强度设计值 [fv]=1.5N/mm2,满足要求!

3.挠度验算

最大挠度按三跨连续梁计算,公式如下:

其中,q--作用在竖楞上的线荷载(kN/m): q =120.01×0.15 = 17.76 kN/m; ν--竖楞最大挠度(mm);

l--计算跨度(柱箍间距): l =450.0mm ;

E--竖楞弹性模量(N/mm2):E = 9500.00 N/mm2 ; I--竖楞截面的惯性矩(mm4),I=1.14×106; 竖楞最大容许挠度: [ν] = 450/250 = 1.8mm;

竖楞的最大挠度计算值: ν= 0.677×17.76×450.04/(100×9500.0×1.14×106) = 0.454 mm;

竖楞的最大挠度计算值 ν=0.454mm 小于 竖楞最大容许挠度 [ν]=1.8mm ,满足要求!

五、B方向柱箍的计算

本算例中,柱箍采用钢楞,截面类型为圆钢管48×3.0; 截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 钢柱箍截面抵抗矩 W = 4.49 cm3; 钢柱箍截面惯性矩 I = 10.78 cm4;

柱箍为大于 3 跨,按集中荷载三跨连续梁计算(附计算简图):

B方向柱箍计算简图

其中 P - -竖楞方木传递到柱箍的集中荷载(kN);

P = (1.2 ×120.01×0.9 + 1.4 ×2×0.9)×0.148 × 0.45/2 = 4.4 kN;

B方向柱箍剪力图(kN) 最大支座力: N = 12.510 kN;

B方向柱箍弯矩图(kN·m) 最大弯矩: M = 0.434 kN.m;

B方向柱箍变形图(mm) 最大变形: V = 0.242 mm; 1. 柱箍抗弯强度验算 柱箍截面抗弯强度验算公式

其中 ,柱箍杆件的最大弯矩设计值: M = 0.43 kN.m; 弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩: W = 4.49 cm3; B边柱箍的最大应力计算值: σ = 92.11 N/mm2; 柱箍的抗弯强度设计值: [f] = 205 N/mm2;

B边柱箍的最大应力计算值 σ =92.11N/mm2 小于 柱箍的抗弯强度设计值 [f]=205N/mm2,满足要求!

2. 柱箍挠度验算

经过计算得到: ν= 0.242 mm;

柱箍最大容许挠度:[ν] = 333.3 / 250 = 1.333 mm;

柱箍的最大挠度 ν=0.242mm 小于 柱箍最大容许挠度 [ν]=1.333mm,满足要求!

六、B方向对拉螺栓的计算

计算公式如下:

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

f -- 对拉螺栓的抗拉强度设计值,取170 N/mm2; 查表得:

对拉螺栓的型号: M14 ;

对拉螺栓的有效直径: 11.55 mm; 对拉螺栓的有效面积: A= 105 mm2; 对拉螺栓所受的最大拉力: N = 12.51 kN。

对拉螺栓最大容许拉力值: [N] = 1.70×105×1.05×10-4 = 17.85 kN; 对拉螺栓所受的最大拉力 N=12.51kN 小于 对拉螺栓最大容许拉力值 [N]=17.85kN,对拉螺栓强度验算满足要求!

七、H方向柱箍的计算

本工程中,柱箍采用钢楞,截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 本工程中,柱箍采用钢楞,截面类型为圆钢管48×3.0; 截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为: 钢柱箍截面抵抗矩 W = 4.49cm3; 钢柱箍截面惯性矩 I = 107.8cm4;

柱箍为大于 3 跨,按三跨连续梁计算(附计算简图):

H方向柱箍计算简图

其中 P -- 竖楞方木传递到柱箍的集中荷载(kN);

P = (1.2×120.01×0.9+1.4×2×0.9)×0.154 ×0.45/2 = 4.58 kN;

H方向柱箍剪力图(kN) 最大支座力: N = 11.763 kN;

H方向柱箍弯矩图(kN·m) 最大弯矩: M = 0.376 kN.m;

H方向柱箍变形图(mm) 最大变形: V = 0.192 mm; 1.柱箍抗弯强度验算 柱箍截面抗弯强度验算公式:

其中, 柱箍杆件的最大弯矩设计值: M = 0.38 kN.m; 弯矩作用平面内柱箍截面抵抗矩: W = 4.49 cm3; H边柱箍的最大应力计算值: σ = 79.651 N/mm2; 柱箍的抗弯强度设计值: [f] = 205 N/mm2;

H边柱箍的最大应力计算值 σ =79.651N/mm2 小于 柱箍的抗弯强度设计值 [f]=205N/mm2,满足要求!

2. 柱箍挠度验算

经过计算得到: V = 0.192 mm;

柱箍最大容许挠度: [V] = 312.5 / 250 = 1.25 mm;

柱箍的最大挠度 V =0.192mm 小于 柱箍最大容许挠度 [V]=1.25mm,满足要求!

八、H方向对拉螺栓的计算 验算公式如下:

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

f -- 对拉螺栓的抗拉强度设计值,取170 N/mm2; 查表得:

对拉螺栓的直径: M14 ; 对拉螺栓有效直径: 11.55 mm; 对拉螺栓有效面积: A= 105 mm2;

对拉螺栓最大容许拉力值: [N] = 1.70×105×1.05×10-4 = 17.85 kN; 对拉螺栓所受的最大拉力: N = 11.763 kN。

对拉螺栓所受的最大拉力: N=11.763kN 小于 [N]=17.85kN,对拉螺栓强度验算满足要求!

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