深大截面梁、高支架模板系統(tǒng)搭設(shè)設(shè)計(jì)
關(guān)鍵詞：深大截面梁，高支架，支撐系統(tǒng)，搭設(shè)設(shè)計(jì)
一、工程概況
汕頭市職業(yè)技術(shù)學(xué)院圖書信息大樓工程，建設(shè)地點(diǎn)位于汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院校內(nèi)，7層框架結(jié)構(gòu)，總建筑面積15800平方米，工程首層門廊層高9.0m，其中有代表性的大梁截面尺寸為1000mm×1600mm，板厚為120mm。工程屬高大模板支撐系統(tǒng)。
二、高大模板支撐系統(tǒng)的搭設(shè)設(shè)計(jì)
整體鋼管排架采用Ф48×3.5標(biāo)準(zhǔn)鋼管搭設(shè)模板支撐系統(tǒng)，梁下采用5支撐,橫向間距600mm，縱向間距700mm，支架立桿的步距h=1.50m；梁邊至板支撐的距離1.05m，板立桿間距為800×800，在靠近桿頂和桿腳處，各用水平連桿雙向拉固，縱向剪刀撐設(shè)置在梁兩側(cè)的桿垂直面上全面設(shè)置，不得跳躍設(shè)置，橫向高剪刀撐間距2500，立桿下采用木枋墊板。梁下排架與樓層滿堂腳手架連為一體，以增加排架的空間剛度。采用18厚膠合板作模板，第一層龍骨80×80mm木枋@300mm，第二層龍骨80×80mm雙木枋；支撐采用Φ48×3.5鋼管縱向@700mm，橫向@600mm，梁側(cè)模厚度18mm，豎肋80×80mm木枋@350mm，對(duì)拉螺栓3排φ14，等間距為370mm，采用Φ48×3.5雙鋼管作為橫檁，用蝴蝶扣與對(duì)拉螺栓聯(lián)結(jié)。整個(gè)支撐架按滿堂腳手架的要求搭設(shè)，梁下承力小橫桿應(yīng)采用雙扣件與立桿扣牢，地面砼板應(yīng)先行澆筑完畢，強(qiáng)度符合要求，可承受上部施工荷載與自重向下傳遞。大梁的模板及支撐形式設(shè)計(jì)如下圖：
三、支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算
根據(jù)建筑施工手冊(cè)（第四版）中模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)模板支撐系統(tǒng)時(shí)以各結(jié)構(gòu)構(gòu)件最不利控制點(diǎn)進(jìn)行受力驗(yàn)算。本工程最不利控制點(diǎn)為1000mm×1600mm大梁。
1.梁側(cè)模板驗(yàn)算
�。�1）荷載計(jì)算
1）新澆砼的側(cè)壓力F1=0.22γ×200/（T+15）β1β2V1/2
=0.22×24.00×4.44×1.20×1.15×2.000.5=45.75kN/m2
(γ=24.0β1=1.20β2=1.15V=2.0T=30.0)
F2=γH=24×梁高=24×1.60=38.40kN/m2
比較F1、F2兩者取小值F=38.400kN/m2，有效壓頭高度=F/γ=1.60m。
2)荷載計(jì)算
荷載類型標(biāo)準(zhǔn)值單位分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)值單位
�、傩聺不炷恋膫�(cè)壓力F38.40kN/m2γG=1.246.08kN/m2
②傾倒混凝土產(chǎn)生的荷載Q3K4.00kN/m2γQ=1.45.60kN/m2
梁側(cè)模和側(cè)肋強(qiáng)度荷載組合①+②51.68kN/m2
梁底模和側(cè)肋撓度驗(yàn)算計(jì)算荷載①/1.238.40kN/m2
�。�2）梁側(cè)模板強(qiáng)度驗(yàn)算
木模板厚度h=18mm；取豎肋間距L=350mm,計(jì)算跨數(shù)5跨；
W=bh2/6=1480×182/6=79920mm3，I=bh3/12=1480×183/12=719280mm4。
1）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算
q=51.68×(1.60-0.12)=76.49kN/m=76.49N/mm，彎矩系數(shù)KM=-0.105
Mmax=KMqL2=-0.105×76.49×3502=-983806N.mm=-0.98kN.m
σ=Mmax/W=983806/79920=12.31N/mm2
側(cè)模抗彎強(qiáng)度σ=12.31N/mm2＜fm=13.00N/mm2,滿足要求。
2）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算
抗剪系數(shù)KV=0.606
Vmax=KVqL=0.606×76.49×0.35=16.22kN
τ=3Vmax/（2bh）=3×16.22×1000/(2×18×1480)=0.91N/mm2
側(cè)模抗剪強(qiáng)度τ=0.91N/mm2＜fv=1.40N/mm2,滿足要求。
3）撓度驗(yàn)算
q，=46.08×(1.60-0.12)=56.83kN/m=56.83N/mm，撓度系數(shù)Kυ=0.644
υmax=KυqL4/100EI=0.644×56.83×3504/(100×6000×719280)=1.27mm
[υ]=L/250=350/250=1.40mm
側(cè)模撓度υmax=1.27mm＜[υ]=1.40mm,滿足要求。
（3）穿梁螺栓計(jì)算
Fs=0.95×(γGF+γQQ2k）=0.95×51.68=49.10kN/m2;設(shè)3排對(duì)拉螺栓，螺栓橫向間距a=700mm=0.70m，豎向間距b=(1600-120)/4=370mm=0.37m，N=abFs=0.70×0.37×49.10=12.72kN；對(duì)拉螺栓φ14,容許拉力[Ntb]=17.80kN
對(duì)拉螺栓受力12.72kN＜容許拉力17.80kN,滿足要求。。
�。�4）側(cè)肋強(qiáng)度驗(yàn)算
木枋尺寸b=80mm，h=80mm；計(jì)算跨度370mm；跨數(shù)4跨。
W=bh2/6=80×802/6=85333mm3，I=bh3/12=80×803/12=3413333mm4。
1）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算
q=51.68×0.35=18.09N/mm；彎矩系數(shù)KM=-0.107
Mmax=KMqL2=-0.107×18.09×3702=264988N.mm=0.26kN.m
σ=Mmax/W=264988/85333=3.11N/mm2
側(cè)肋抗彎強(qiáng)度σ=3.11N/mm2＜fm=13.00N/mm2,滿足要求。
2）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算
剪力系數(shù)KV=0.607
Vmax=KVqL=0.607×18.09×0.37=4.06kN
τ=3Vmax/（2bh）=3×4.06×1000/(2×80×80)=0.95N/mm2
側(cè)肋抗剪強(qiáng)度τ=0.95N/mm2＜fv=1.40N/mm2,滿足要求。
3）撓度驗(yàn)算
q，=46.08×0.35=13.44kN/m=13.44N/mm；撓度系數(shù)Kυ=0.632
υmax=Kυq，L4/100EI=0.632×13.44×3704/(100×9000×3413333)=0.04mm
[υ]=L/250=370/250=1.48mm
側(cè)肋撓度υmax=0.04mm＜[υ]=1.48mm,滿足要求。
�。�5）梁側(cè)檁梁驗(yàn)算
對(duì)拉螺桿縱向間距700mm，側(cè)肋間距350mm，計(jì)算跨數(shù)5跨；梁側(cè)檁梁采用Φ48×3.5雙管，W=5080mm3，I=121900mm4，A=489mm2；
1）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算
P=7.65kN，彎矩系數(shù)KM=0.171
Mmax=KmPL=0.171×7.65×0.70×106=915705N.mm=0.92kN.m
σ=Mmax/W=915705/(2×5080)=90.13N/mm2
檁梁抗彎強(qiáng)度σ=90.13N/mm2＜fm=205.00N/mm2,滿足要求。
2）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算
剪力系數(shù)KV=0.658
Vmax=KVP=0.658×7.65=5.03kN
τ=3Vmax/(2bh)=3×5034/(2×489)=15.44N/mm2
檁梁抗剪強(qiáng)度τ=15.44N/mm2＜fv=125.00N/mm2,滿足要求。
3）撓度驗(yàn)算
撓度系數(shù)Kυ=1.096
υmax=KυPL3/（100EI）=1.096×7650×7003/(100×206000×243800)=0.57mm
[υ]=L/250=700/250=2.80mm
檁梁撓度υmax=0.57mm＜[υ]=2.80mm,滿足要求。
2．梁底模驗(yàn)算
（1）梁底模及支架荷載計(jì)算
荷載類型標(biāo)準(zhǔn)值單位梁寬(m)梁高(m)系數(shù)設(shè)計(jì)值
�、俚住�(cè)模自重0.3kN/m2×(1.00+2.96)×1.2=1.43kN/m
�、陧抛灾�24.0kN/m3×1.00×1.60×1.2=46.08kN/m
�、垆摻詈奢d1.5kN/m3×1.00×1.60×1.2=2.88kN/m
�、苷駬v砼荷載2.0kN/m2×1.00×1.4=2.80kN/m
梁底模和支架承載力計(jì)算組合①＋②＋③＋④q1=53.19kN/m
梁底模和龍骨撓度驗(yàn)算計(jì)算組合（①＋②＋③）/1.2q2=41.99kN/m
�。�2）梁底模板驗(yàn)算
第一層龍骨間距L=300mm，計(jì)算跨數(shù)5跨。底模厚度h=18mm，板模寬度b=1000mm；W=bh2/6=1000×182/6=54000mm3，I=bh3/12=1000×183/12=486000mm4。
1）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算
彎矩系數(shù)KM=-0.105
Mmax=KMq1L2=-0.105×53.19×0.302×106=-502646N.mm=-0.50kN.m
σ=Mmax/W=502646/54000=9.31N/mm2
梁底�？箯潖�(qiáng)度σ=9.31N/mm2＜fm=13.00N/mm2,滿足要求。
2） 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算
剪力系數(shù)KV=0.606
Vmax=KVq1L=0.606×53.19×0.30×1000=9670N=9.67kN
τ=3Vmax/（2bh）=3×9670/(2×1000×18)=0.81N/mm2
梁底�？辜魪�(qiáng)度τ=0.81N/mm2＜fv=1.40N/mm2,滿足要求。
3）撓度驗(yàn)算
q2=41.99kN/m，撓度系數(shù)Kυ=0.644
υmax=Kυq2L4/(100EI)=0.644×41.99×3004/(100×6000×486000)=0.75mm
[υ]=L/250=300/250=1.20mm
梁底模撓度υmax=0.75mm＜[υ]=1.20mm,滿足要求。
�。�3）第一層龍骨驗(yàn)算
第一層龍骨采用木枋b=80mm，h=80mm；立桿橫向尺寸L2=600mm，梁寬度b=1000mm。
W=bh2/6=80×802/6=85333mm3，I=bh3/12=80×803/12=3413333mm4。
a、梁傳荷載計(jì)算
q=q1×第一層龍骨間距/梁寬=53.19×0.30/1.00=15.96kN/m
b、板傳荷載計(jì)算
P板重量=1.2×(板厚度×25＋模板重)＋1.4×活載
=1.2×(0.12×25+0.30)+1.4×2.50=7.46kN/m2
板傳遞到第一層龍骨的荷載P=0.53×0.30×7.46=1.17kN
經(jīng)過(1)計(jì)算得到從左到右各支座力分別為：N1=-0.34kN,N2=3.84kN,N3=11.56kN,N4=3.66kN
經(jīng)過(1)計(jì)算得到：Mmax=0.68kN.m；Vmax=5.92kN；Fmax=11.56kN；υmax=0.46mm。
1）抗彎承載力驗(yàn)算
σ=Mmax/W=0.68×106/85333=7.93N/mm2
第一層龍骨抗彎強(qiáng)度7.93N/mm2＜13.00N/mm2,滿足要求。
2)抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算
τ=3Vmax/(2bh)=3×5920/(2×80×80)=1.39N/mm2
第一層龍骨抗剪強(qiáng)度1.39N/mm2＜1.40N/mm2,滿足要求。
3）撓度驗(yàn)算
υmax=0.46mm
[υ]=L/250=600/250=2.40mm
第一層龍骨撓度υmax=0.46mm＜2.40mm,滿足要求。
�。�4）第二層龍骨驗(yàn)算
第二層龍骨縱向間距700mm,計(jì)算跨數(shù)2跨。第二層龍骨采用雙木枋b=80mm，h=80mm；W=2×80×802/6=170667mm3，I=2×80×803/12=6826667mm4；P=Fmax=11560N；
1）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算
彎矩系數(shù)Km=0.262
Mmax=KmPL=0.262×11560×700=2123000N.mm=2.12kN.m
σ=Mmax/W=2123000/170667=12.44N/mm2
第二層龍骨抗彎強(qiáng)度σ=12.44N/mm2＜fm=13.00N/mm2,滿足要求。
2）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算
剪力系數(shù)KV=1.023
Vmax=KVP=1.023×11560/1000=11.83kN
τ=3Vmax/(2bh)=3×11.83×1000/(2×80×80)=1.39N/mm2
第二層龍骨抗剪強(qiáng)度τ=1.39N/mm2＜fv=1.40N/mm2,滿足要求。
3）撓度驗(yàn)算
撓度系數(shù)Kυ=1.250
υmax=KυPL3/（100EI）=1.250×11560×7003/(100×9000×6826667)=0.81mm
[υ]=L/250=700/250=2.80mm
第二層龍骨撓度Vmax=0.81mm＜[υ]=2.80mm,滿足要求。
3.支撐強(qiáng)度驗(yàn)算
�。�1）鋼管承載力驗(yàn)算
1)荷載計(jì)算
傳至每根鋼管立柱最大支座力的系數(shù)2.953
每根鋼管承載NQK1=2.953×11560=34137N
每根鋼管承載活荷載（1.0kN/m2）:NQK2=1.4×0.60×0.70×1000=588N
每根鋼管承載荷載NQK=NQK1＋NQK2=34137+588=34725N
鋼管重量0.0368kN/m,立桿重量=0.0368×7.4×1000=273N
水平拉桿5層,拉桿重量=5×1.30×0.0368×1000=240N
扣件單位重量14.60N/個(gè),扣件重量=14.60×5=73N
支架重量NGk=立桿重量+水平拉桿重量+扣件重量=273+240+73=585N
鋼管軸向力N＝1.2NGK+NQK=1.2×585+34725=35427N
2)鋼管立桿長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算
L0=h=1.50m=150cm，Φ48鋼管的i=1.58cm,λ=L0/i=150/1.58=94.94
鋼管長(zhǎng)細(xì)比94.94＜150,滿足要求。
3)鋼管立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算
=0.626，P=N/(A)=35427/(0.626×489.00)=115.73N/mm2
鋼管穩(wěn)定性115.73N/mm2＜205.00N/mm2,滿足要求。
�。�2）鋼管支承面受沖切承載力驗(yàn)算
鋼管立桿設(shè)配套底座100×100mm，支承面為混凝土樓板，支承樓板厚=120mm，上部荷載為：F=35.43kN
βs=2.00，ft=1.10N/mm2，hO=120-15=105mm，βh=1.00
η=0.4＋1.2/βs=1.00，σpc,m=1.00N/mm2，Um=4×(100+105)=820mm
(0.7βhft＋0.15σpc,m)ηUmhO
=[(0.7×1×1.10+0.15×1)×1.00×820×105]/1000=79.21kN
鋼管支承面受沖切承載力79.21kN＞上部荷載F=35.43kN,滿足要求。
(3)支承面局部受壓承載力驗(yàn)算
Ab=(0.10×3)×(0.10×3)=0.09m2,Al=0.10×0.10=0.01m2
βl=(Ab/Al)0.5=3,fcc=0.85×9600=8160kN/m2,ω=0.75
ωβlfccAl=0.75×3×8160×0.01=183.60kN
鋼管支承面局部受壓承載力183.60kN＞上部荷載F=35.43kN,滿足要求。
結(jié)束語(yǔ)：在全體施工人員的努力下，深大截面梁、高支架模板系統(tǒng)搭設(shè)順利進(jìn)行，并取得良好效果，該部位砼已順利澆筑完畢，澆筑過程中未出現(xiàn)異常情況，拆模后也未發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷，職業(yè)技術(shù)學(xué)院圖書信息大樓工程竣工驗(yàn)收后獲得廣東省優(yōu)良樣板工程稱號(hào)。
參考文獻(xiàn)
《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009-2001中國(guó)建筑工業(yè)出版社；
《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2002中國(guó)建筑工業(yè)出版社；
《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2001中國(guó)建筑工業(yè)出版社；
《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003中國(guó)建筑工業(yè)出版社；
《建筑施工手冊(cè)》(第四版)2003中國(guó)建筑工業(yè)出版社。
《建筑施工計(jì)算手冊(cè)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社。
