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联丰钢铁有限公司高炉喷煤工程（梁跨度大于10米）模板专项施工方案

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，内龙骨采用钢楞，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

2018年版电力建设工程定额宣贯材料-3-电网调试.pdf截面类型为圆钢管48×3.5；

内钢楞截面抵抗矩W=10.16cm3；

内钢楞截面惯性矩I=24.38cm4；

强度验算计算公式如下:

按以下公式计算内楞跨中弯矩：

其中，作用在内楞的荷载，q=(1.2×18×0.9+1.4×2×0.9)×1=21.96kN/m；

内楞计算跨度(外楞间距):l=177mm；

内楞的最大弯距:M=0.101×21.96×176.672=6.92×104N·mm；

最大支座力:R=1.1×21.96×0.177=7.247kN；

经计算得到，内楞的最大受弯应力计算值σ=6.92×104/1.02×104=6.813N/mm2；

内楞的抗弯强度设计值:[f]=205N/mm2；

内楞最大受弯应力计算值σ=6.813N/mm2小于内楞的抗弯强度设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

（2）.内楞的挠度验算

内楞的最大挠度计算值:ν=0.677×21.96×5004/(100×206000×2.44×105)=0.185mm；

内楞的最大容许挠度值:[ν]=500/400=1.25mm；

内楞的最大挠度计算值ν=0.185mm小于内楞的最大容许挠度值[ν]=1.25mm，满足要求！

外楞(木或钢)承受内楞传递的集中力，取内楞的最大支座力7.247kN,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=10.16cm3；

外钢楞截面惯性矩I=24.38cm4；

（1）.外楞抗弯强度验算

根据三跨连续梁算法求得最大的弯矩为M=F×a=1.976kN·m；

其中，F=1/4×q×h=6.588，h为梁高为1.2m，a为次楞间距为300mm；

经计算得到，外楞的受弯应力计算值:σ=1.98×106/1.02×104=194.528N/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=194.528N/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

外楞的最大挠度计算值:

ν=1.615×6588.000×300.003/(100×206000.000×243800.000)=0.057mm；

根据连续梁计算得到外楞的最大挠度为0.057mm

外楞的最大容许挠度值:[ν]=300/400=0.75mm；

外楞的最大挠度计算值ν=0.057mm小于外楞的最大容许挠度值[ν]=0.75mm，满足要求！

穿梁螺栓的直径:12mm；

穿梁螺栓有效直径:9.85mm；

穿梁螺栓有效面积:A=76mm2；

穿梁螺栓所受的最大拉力:N=(1.2×18+1.4×2)×0.5×0.575=7.015kN。

穿梁螺栓最大容许拉力值:[N]=170×76/1000=12.92kN；

穿梁螺栓所受的最大拉力N=7.015kN小于穿梁螺栓最大容许拉力值[N]=12.92kN，满足要求！

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=700×18×18/6=3.78×104mm3；

I=700×18×18×18/12=3.40×105mm4；

按以下公式进行面板抗弯强度验算：

新浇混凝土及钢筋荷载设计值：

q1:1.2×（24.00+1.50）×0.70×1.20×0.90=23.13kN/m；

q2:1.2×0.35×0.70×0.90=0.26kN/m；

振捣混凝土时产生的荷载设计值：

q3:1.4×2.00×0.70×0.90=1.76kN/m；

q=q1+q2+q3=23.13+0.26+1.76=25.16kN/m；

跨中弯矩计算公式如下:

Mmax=0.10×25.162×0.082=0.016kN·m；

σ=0.016×106/3.78×104=0.426N/mm2；

梁底模面板计算应力σ=0.426N/mm2小于梁底模面板的抗压强度设计值[f]=13N/mm2，满足要求！

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:

q=（(24.0+1.50)×1.200+0.35）×0.70=21.67KN/m；

面板的最大允许挠度值:[ν]=80.00/250=0.320mm；

面板的最大挠度计算值:ν=0.677×21.665×804/(100×9500×3.40×105)=0.002mm；

面板的最大挠度计算值:ν=0.002mm小于面板的最大允许挠度值:[ν]=80/250=0.32mm，满足要求！

本工程梁底支撑采用钢管。

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)钢筋混凝土梁自重(kN/m)：

q1=(24+1.5)×1.2×0.08=2.448kN/m；

(2)模板的自重线荷载(kN/m)：

q2=0.35×0.08×(2×1.2+0.4)/0.4=0.196kN/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)×0.08=0.36kN/m；

静荷载设计值q=1.2×2.448+1.2×0.196=3.173kN/m；

活荷载设计值P=1.4×0.36=0.504kN/m；

钢管按照三跨连续梁计算。

本算例中，钢管的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

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=3.173+0.504=3.677kN/m；

最大弯距M=0.1ql2=0.1×3.677×0.054×0.054=0.001kN.m；

最大应力σ=M/W=0.001×106/5080=0.21N/mm2；

抗弯强度设计值[f]=205N/mm2；

钢管的最大应力计算值0.21N/mm2小于钢管抗弯强度设计值205N/mm2,满足要求!

截面抗剪强度必须满足:

其中最大剪力:V=0.625×3.173×0.054=0.107kN；

钢管的截面面积矩查表得A=489.000mm2；

钢管受剪应力计算值τ=2×106.777/489.000=0.437N/mm2；

钢管抗剪强度设计值[τ]=120N/mm2；

钢管的受剪应力计算值0.437N/mm2小于钢管抗剪强度设计值120N/mm2,满足要求!

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:

q=2.448+0.196=2.644kN/m；

钢管最大挠度计算值ν=0.677×2.644×53.8464/(100×206000×12.19×104)=0mm；

钢管的最大允许挠度[ν]=0.054×1000/250=0.215mm；

钢管的最大挠度计算值ν=0mm小于钢管的最大允许挠度[ν]=0.215mm，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

(1)钢筋混凝土梁自重(kN/m2)：

q1=(24.000+1.500)×1.200=30.600kN/m2；

(2)模板的自重(kN/m2)：

q2=0.350kN/m2；

(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)=4.500kN/m2；

q=1.2×(30.600+0.350)+1.4×4.500=43.440kN/m2；

梁底支撑根数为n，梁底小横杆支撑间距为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。

经过连续梁的计算得到：

支座反力RA=RB=0.051kN，中间支座最大反力Rmax=0.888；

最大弯矩Mmax=0.031kN.m；

最大挠度计算值Vmax=0.007mm；

最大应力σ=0.031×106/5080=6.145N/mm2；

支撑抗弯设计强度[f]=205N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值6.145N/mm2小于支撑钢管的抗弯设计强度205N/mm2,满足要求!

八、梁跨度方向钢管的计算

作用于支撑钢管的荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等,通过方木的集中荷载传递。

1.梁两侧支撑钢管的强度计算：

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力P=0.051KN.

支撑钢管计算弯矩图(kN·m)

支撑钢管计算变形图(mm)

支撑钢管计算剪力图(kN)

最大弯矩Mmax=0.046kN·m；

最大变形Vmax=0.062mm；

最大支座力Rmax=0.726kN；

最大应力σ=0.046×106/(5.08×103)=9.047N/mm2；

支撑钢管的抗压强度设计值[f]=205N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值9.047N/mm2小于支撑钢管的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度Vmax=0.062mm小于700/150与10mm,满足要求!

2.梁底支撑钢管的强度计算：

支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算；集中力P=0.888KN.

支撑钢管计算弯矩图(kN·m)

支撑钢管计算变形图(mm)

支撑钢管计算剪力图(kN)

最大弯矩Mmax=0.804kN·m；

最大变形Vmax=1.08mm；

最大支座力Rmax=12.696kN；

最大应力σ=0.804×106/(5.08×103)=158.194N/mm2；

支撑钢管的抗压强度设计值[f]=205N/mm2；

支撑钢管的最大应力计算值158.194N/mm2小于支撑钢管的抗压强度设计值205N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度Vmax=1.08mm小于700/150与10mm,满足要求!

九、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):

计算中R取最大支座反力，根据前面计算结果得到R=12.696kN；

R<12.80kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

十、立杆的稳定性计算:

1.梁两侧立杆稳定性验算:

纵向钢管的最大支座反力：N1=0.726kN；

脚手架钢管的自重：N2=1.2×0.129×8=1.239kN；

楼板钢筋混凝土自重荷载:

N=0.726+1.239+0.191+1.392=3.549kN；

参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，按下式计算

立杆计算长度Lo=k1uh=1.155×1.7×1.5=2.945m；

Lo/i=2945.25/15.8=186；

由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.207；

钢管立杆受压应力计算值；σ=3548.858/(0.207×489)=35.06N/mm2；

钢管立杆稳定性计算σ=35.06N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

2.梁底受力最大的支撑立杆稳定性验算:

梁底支撑最大支座反力：N1=12.696kN；

N=12.696+1.239=13.749kN；

参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，按下式计算

立杆计算长度Lo=k1uh=1.155×1.7×1.5=2.945m；

Lo/i=2945.25/15.8=186；

由长细比lo/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数φ=0.207；

钢管立杆受压应力计算值；σ=13749.41/(0.207×489)=135.833N/mm2；

钢管立杆稳定性计算σ=135.833N/mm2小于钢管立杆抗压强度的设计值[f]=205N/mm2，满足要求！

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

以上表参照杜荣军：《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》

十一、梁模板高支撑架的构造和施工要求[工程经验]:

除了要遵守《扣件架规范》的相关要求外，还要考虑以下内容

1.模板支架的构造要求：

a.梁板模板高支撑架可以根据设计荷载采用单立杆或双立杆；

b.立杆之间必须按步距满设双向水平杆，确保两方向足够的设计刚度；

c.梁和楼板荷载相差较大时，可以采用不同的立杆间距，但只宜在一个方向变距、而另一个方向不变。

a.当架体构造荷载在立杆不同高度轴力变化不大时，可以采用等步距设置；

b.当中部有加强层或支架很高，轴力沿高度分布变化较大，可采用下小上大的变步距设置，但变化不要过多；

3.整体性构造层的设计：

a.当支撑架高度≥20m或横向高宽比≥6时，需要设置整体性单或双水平加强层；

斜杆层数要大于水平框格总数的1/3；

d.在任何情况下，高支撑架的顶部和底部（扫地杆的设置层）必须设水平加强层。

a.沿支架四周外立面应满足立面满设剪刀撑；

5.顶部支撑点的设计：

a.最好在立杆顶部设置支托板，其距离支架顶层横杆的高度不宜大于400mm；

b.顶部支撑点位于顶层横杆时，应靠近立杆，且不宜大于200mm；

c.支撑横杆与立杆的连接扣件应进行抗滑验算城区深化市容环境(社区)综合整治工程非开挖修复施工方案.doc，当设计荷载N≤12kN时，可用双扣件；大于12kN时应用顶托方式。

6.支撑架搭设的要求：

a.严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置；

b.确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求；

d.地基支座的设计要满足承载力的要求。

a.精心设计混凝土浇筑方案，确保模板支架施工过程中均衡受载，最好采用由中部向两边扩展的浇筑方式；

b.严格控制实际施工荷载不超过设计荷载，对出现的超过最大荷载要有相应的控制措施，钢筋等材料不能在支架上方堆放；

c.浇筑过程中，派人检查支架和支承情况GB50511-2010 煤矿井巷工程施工规范，发现下沉、松动和变形情况及时解决。