体结构侧墙支架 方案计算书

体结构侧墙支架方案计算书
4.1 编制说明及编制依据
4.1.1 编制说明
主体结构侧墙模板体系采用钢模板+三脚架支撑体系，其施工工序为先底板施工→中隔墙施工→侧板钢筋制安→侧模板安装→混凝土浇筑→侧模板拆除→中板支架搭设及模板安装→中板钢筋安装→中板混凝土浇筑。

拟采用主体结构侧墙模板体系采用木模板+主体结构钢管对顶体系，其施工工序为先底板（下层中板）施工→中板、侧墙支架搭设及模板安装→中隔墙（立柱）钢筋制安及砼浇筑施工（同步做侧墙钢筋制安）→侧墙混凝土同步对称浇筑→中板钢筋安装→中板混凝土浇筑。

拟采用侧模板对顶方案比原施工方案少了侧墙三角架安装时间，且节省了与支顶架的交叉的时间，可以加快本工程主体结构施工进度。

本工程侧墙厚度为0.8m，高度最大为6.96m，考虑施工分段后，侧墙最大浇筑高度为5.76m，验算时取5.8m。

侧墙模板系统由里到外为：18mm模板、10cm×10cm木方@30cm，竖向每90cm设置一道双钢管，沿钢管方向每60cm设置一道对顶钢管（即支顶架横杆），对顶钢管通过满堂支架水平钢管实现对顶，当遇到中隔墙或立柱时，通过支顶在中隔墙或柱上实现两侧墙对顶。

4.1.2 编制依据
1 《施工组织设计文件》
2 《主体结构高大支模专项施工方案》
3 《建筑施工模板安全技术规程》JGJ162-2008
4.2 材料力学性能及计算荷载取值
1 材料参数取值
1）施工木枋、模板材料力学参数见下表：
木方弹性模量E＝9000N/mm2；木方抗弯强度设计值＝13N/mm2；木方抗剪强度设计值＝1.4N/mm2；木方的截面为10cm×10cm，其截面惯性矩I、截面抵抗矩W和半截面距S分别为：
W=10×10×10/6 = 167cm3；
I=10×10×10×10/12 =833cm4；
S＝0.5×10×10×0.25×10＝125cm3；
模板厚度18mm，自重7kN/m3，弹性模量E＝9000N/mm2；木模板抗弯强度设计值＝13N/mm2；木模板抗剪强度设计值＝1.4 N/mm2；取1m宽模板为单元，截面惯性矩I、截面抵抗矩W和半截面距S分别为：
W=100×1.8×1.8/6 = 54cm3；
I=100×1.8×1.8×1.8/12 =48.6cm4；
S＝0.5×100×1.8×0.25×1.8＝40.5cm3；
木枋、模板力学参数表表1.2-1
2）钢管力学参数见下表：
钢管力学参数表表1.2-2
3 根据《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008中第4章相关规定，其荷载取值如下：
1）荷载分项系数
荷载分项系数表1.2-3
2）模板及其支架荷载效应组合的各项荷载效应的各项荷载
模板及其支架荷载效应组合的各项荷载效应的各项荷载表表1.2-4
注：验算挠度应采用荷载标准值；计算承载能力应采用荷载设计值。

4.3 背楞采用木方时侧墙模板支撑体系验算
本工程侧墙厚度为0.8m，高度最大为6.96m，考虑施工分段后，侧墙最大浇筑高度为5.76m，验算时取5.8m。

侧墙模板系统由里到外为：18mm模板、10cm×10cm木方@30cm，竖向每90cm设置一道双钢管，沿钢管方向每60cm设置一道对顶钢管（即支顶架水平横杆），对顶钢管通过满堂支架水平钢管实现对顶，当遇到中隔墙或立柱时，通过支顶在中隔墙或柱上实现两侧墙对顶。

4.3.1 模板侧压力验算
1 侧墙模板荷载标准值
1）新浇注混凝土侧压力
F1=0.22rct0β1β2V1/2
=0.22×24×5×1.2×1.15×1 1/2
=36.43KN/m2
其中：rc为混凝土的重力密度，取24KN/m2；
t0=200/(T+15)=200/(25+15)=5（注混凝土入模温度25℃）；
β1，外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2，本工程采用商品混凝土，故取1.2；
β2，混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；50~90mm 时，取1.0；110～150mm时，取1.15，本工程坍落度为140±20mm，取值为1.15；
V=1m/h，本工程混凝土采用汽车泵泵送浇筑，板块最大长度为28m宽度为0.8m，则浇筑速度为1m/h，混凝土每小时浇筑=1/28/0.8=22.4m3/h，。

2）新浇注混凝土侧压力
F2=rch=24×5.8=139.2KN/m2
3）新浇注混凝土作用于模板的最大侧压力标准值为
G4k=Fmin=F1=36.43KN/m2
其有效压头高度h=F1/rc=36.43/24=1.52m，计算简图如下：
有效压头高度图4.3-1
2 活荷载取值
倾倒混凝土时产生水平荷载标准值Q3k=2KN/m2（注：导管卸料）
3 荷载组合
1）计算承载能力时，采用荷载设计值
q= G4k+ Q3k
=1.35* G4k+ 1.4*Q3k
=1.35×36.43+1.4×2
=51.98 KN/m2
其中由于侧模板侧压力主要为混凝土侧压力控制的组合，故G4k分项系数取1.35；可变荷载的分项系数一般取值为1.4。

2）挠度验算时，采用荷载标准值
q= G4k=36.43 KN/m2
4.3.2 模板验算
取1m宽单元面板，将侧压力化为线布荷载，
强度验算时荷载q＝PL=51.98×1＝51.98kN/m
挠度验算时荷载q＝PL=36.43×1＝36.43kN/m
侧模计算简图为：
最大弯距：M =0.1ql2= 0.1×51.98×0.3×0.3= 0.47KN.m
最大剪力：V＝0.6ql＝0.6×51.98×0.3＝9.36 kN
截面正应力：σ= M / W= 0.47×1000000/54000=8.70N/mm2 <fm=13 N/mm2满足要求
截面剪应力：τ＝VS/bI＝9.36×405/4860＝0.78N/mm2 <fv=1.4 N/mm2满足要求
挠度：＝0.677×q×l4/（100EI）=0.677×36.43×3004/(100×9000×48.6×104)=0.46<300/400＝0.75mm满足要求。

4.3.3 背楞验算
背楞采用10×10cm木方，30cm间距布置。

木枋间距0.3m，上部荷载为：施工时木枋所受荷载按线荷载计算：
强度验算时荷载q＝PL=51.98×0.3＝15.59kN/m
挠度验算时荷载q＝PL=36.43×0.3＝10.93kN/m
最大弯距：M =0.1ql2= 0.1×15.59×0.9×0.9=1.26kN.m
最大剪力：V＝0.6ql＝0.6×15.59×0.9＝8.42kN
截面正应力：σ=M / W = 1.43×1000000/167000=7.54N/mm2<fm=13 N/mm2满足要求
截面截面剪应力：＝VS/bI＝8.42×1000×125×1000/（100×833×10000）＝1.26N/mm2<fv=1.4 N/mm2满足要求
挠度：＝0.677×q×l4/（100EI）=0.677×10.93×9004/(100×9000×833×104)=0.65<800/400＝2mm满足要求。

4.3.4 主楞验算
主楞采用双48钢管，壁厚不小于3mm。

由于双钢管每竖向90cm设置一道，钢管每30cm受其背部木方传递的集中荷载，考虑到则每根钢管所承受集中荷载为
强度验算时集中荷载P=51.98×0.9×0.3/2=7.02KN
挠度验算时集中荷载P=36.43×0.9×0.3/2=4.92KN
由于木方集中荷载每30cm间距作用于钢管上，验算时将集中荷载转换成线荷载则：
强度验算时线荷载q=7.02/0.3=23.4KN/m
挠度验算时线荷载q=4.92/0.3=16.4KN/m
沿钢管方向每0.6m设置一道支顶钢管，则其受力如下：
受力简图为：
最大弯距：M =0.1ql2= 0.1×23.4×0.6×0.6=0.84kN.m；
最大剪力：V＝0.6ql＝0.6×23.4×0.6＝8.42kN
抗弯强度：σ= M / W =0.84×1000000/4490=187N/mm2<fm=215 N/mm2
截面截面剪应力：＝Q/A=8.42×1000/（4.24×100）=19.86N/mm2<fv=215 N/mm2
挠度：＝0.677×q×l4/（100EI）=0.677×16.4×6004/（100×2.0×105×10.78×104）=0.67<600/400＝1.5mm 满足要求
4.3.5 无中隔墙（立柱）时支顶钢管验算
1 对顶钢管最大荷载
由上面计算可知，支顶钢管最大压力即为双钢管支座反力为R=2×1.1pl=2×1.1×23.4×0.6=30.89KN
对顶横杆顶最大荷载为：F=R=30.89kN
2 钢管计算长度
钢管计算长度按下式计算，并取较大值：
L0=h'+2ka=0.9+2×0.3=1.5m
立杆长细比λ=Lo/i=1500/15.9=94.3
235
y f λ
=94.3×（215/235）0.5=90.2
按照长细比查表得钢管轴心受压立杆的稳定系数ψ=0.714 3 钢管稳定性验算
立杆Q235钢材抗压强度设计值f=215N/mm2 立杆稳定性计算：
A
N ϕσmax
==30.89×1000/(0.714×424)=102 N/mm2 <f=215N/mm2，满足稳定性要求
4.3.6 有中隔墙（立柱）时支顶钢管验算
由于侧墙浇筑时，水平横向钢管对称支顶在中隔墙（立柱）上，中隔墙（立柱）相当于一构件，只要其达到一定强度，则中隔墙不会压坏，中隔墙传力可满足要求。

同时由于中隔墙（立柱）采用C35混凝土，侧墙浇筑时中隔墙（立柱）混凝土强度满足要求，，则无需再进行验算。

4.3.7 小结
根据以上验算，侧板模板系统由里到外为：18mm 模板、10cm ×10cm 木方@30cm ，竖向每90cm 设置一道双钢管，沿钢管方向每60cm 设置一道对顶钢管，对顶钢管通过满堂支架横向水平钢管进行对顶，该方案是可行的。

4.4 背楞采用钢管时侧墙模板支撑体系验算
本工程侧墙厚度为0.8m ，高度最大为6.96m ，考虑施工分段后，侧墙最大浇筑高度为5.76m ，验算时取5.8m 。

侧墙模板系统由里到外为：18mm 模板、48mm 钢管@20cm ，竖向每90cm 设置一道双钢管，沿钢管方向每60cm 设置一道对顶钢管（即支顶架水平横杆），对顶钢管通过满堂支架水平钢管实现对顶，当遇到中隔墙或立柱时，通过支顶在中隔墙或柱上实现两侧墙对顶。

4.4.1 模板侧压力验算 1 侧墙模板荷载标准值 1）新浇注混凝土侧压力 F1=0.22rct0β1β2V1/2
=0.22×24×5×1.2×1.15×1 1/2
=36.43KN/m2
其中：rc为混凝土的重力密度，取24KN/m2；
t0=200/(T+15)=200/(25+15)=5（注混凝土入模温度25℃）；
β1，外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2，本工程采用商品混凝土，故取1.2；
β2，混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85；50~90mm 时，取1.0；110～150mm时，取1.15，本工程坍落度为140±20mm，取值为1.15；
V=1m/h，本工程混凝土采用汽车泵泵送浇筑，板块最大长度为28m宽度为0.8m，则浇筑速度为1m/h，混凝土每小时浇筑=1/28/0.8=22.4m3/h，。

2）新浇注混凝土侧压力
F2=rch=24×5.8=139.2KN/m2
3）新浇注混凝土作用于模板的最大侧压力标准值为
G4k=Fmin=F1=36.43KN/m2
其有效压头高度h=F1/rc=36.43/24=1.52m，计算简图如下：
有效压头高度图4.3-1
2 活荷载取值
倾倒混凝土时产生水平荷载标准值Q3k=2KN/m2（注：导管卸料）
3 荷载组合
1）计算承载能力时，采用荷载设计值
q= G4k+ Q3k
=1.35* G4k+ 1.4*Q3k
=1.35×36.43+1.4×2
=51.98 KN/m2
其中由于侧模板侧压力主要为混凝土侧压力控制的组合，故G4k分项系数取1.35；可变荷载的分项系数一般取值为1.4。

2）挠度验算时，采用荷载标准值
q= G4k=36.43 KN/m2
4.4.2 模板验算
取1m宽单元面板，将侧压力化为线布荷载，
强度验算时荷载q＝PL=51.98×1＝51.98kN/m
挠度验算时荷载q＝PL=36.43×1＝36.43kN/m
侧模计算简图为：
最大弯距：M =0.1ql2= 0.1×51.98×0.2×0.2= 0.21KN.m
最大剪力：V＝0.6ql＝0.6×51.98×0.2＝6.24 kN
截面正应力：σ= M / W= 0.21×1000000/54000=3.9N/mm2 <fm=13 N/mm2满足要求
截面剪应力：τ＝VS/bI＝6.24×405/4860＝0.52N/mm2 <fv=1.4 N/mm2满足要求
挠度：＝0.677×q×l4/（100EI）=0.677×36.43×2004/(100×9000×48.6×104)=0.09<300/400＝0.75mm满足要求。

4.4.3 背楞验算
背楞采用48mm钢管，20cm间距布置。

钢管间距0.2m，上部荷载为：
施工时木枋所受荷载按线荷载计算：
强度验算时荷载q＝PL=51.98×0.2＝10.4kN/m
挠度验算时荷载q＝PL=36.43×0.2＝7.3kN/m
最大弯距：M =0.1ql2= 0.1×10.4×0.9×0.9=0.84kN.m
最大剪力：V＝0.6ql＝0.6×10.4×0.9＝5.62kN
截面正应力：σ=M / W = 0.84×1000000/4490=180N/mm2<fm=215 N/mm2满足要求
截面截面剪应力：＝VS/bI＝Q/A=5.62×1000/（4.24×100）＝13N/mm2<fv=215 N/mm2满足要求
挠度：＝0.677×q×l4/（100EI）＝0.677×7.3×9004/（100×2.0×105×10.78×104）=1.2<900/400＝2.25mm满足要求。

4.4.4 主楞验算
主楞采用双48钢管，壁厚不小于3mm。

由于双钢管每竖向90cm设置一道，钢管每20cm受其背部木方传递的集中荷载，考虑到则每根钢管所承受集中荷载为
强度验算时集中荷载P=51.98×0.9×0.2/2=4.68KN
挠度验算时集中荷载P=36.43×0.9×0.2/2=3.28KN
由于木方集中荷载每20cm间距作用于钢管上，验算时将集中荷载转换成线荷载则：
强度验算时线荷载q=4.68/0.2=23.4KN/m
挠度验算时线荷载q=3.28/0.2=16.4KN/m
沿钢管方向每0.6m设置一道支顶钢管，则其受力如下：
受力简图为：
最大弯距：M =0.1ql2= 0.1×23.4×0.6×0.6=0.84kN.m；
最大剪力：V＝0.6ql＝0.6×23.4×0.6＝8.42kN
抗弯强度：σ= M / W =0.84×1000000/4490=187N/mm2<fm=215 N/mm2
截面截面剪应力：＝Q/A=8.42×1000/（4.24×100）=19.86N/mm2<fv=215 N/mm2
挠度：＝0.677×q×l4/（100EI）=0.677×16.4×6004/（100×2.0×105×10.78×104）=0.67<600/400＝1.5mm 满足要求
4.4.5 无中隔墙（立柱）时支顶钢管验算
1 对顶钢管最大荷载
由上面计算可知，支顶钢管最大压力即为双钢管支座反力为R=2×1.1pl=2×
1.1×23.4×0.6=30.89KN
对顶横杆顶最大荷载为：F=R=30.89kN
2 钢管计算长度
钢管计算长度按下式计算，并取较大值：
L0=h'+2ka=0.9+2×0.3=1.5m
立杆长细比λ=Lo/i=1500/15.9=94.3
235y
f λ=94.3×（215/235）0.5=90.2
按照长细比查表得钢管轴心受压立杆的稳定系数ψ=0.714
3 钢管稳定性验算
立杆Q235钢材抗压强度设计值f=215N/mm2
立杆稳定性计算：
A
N ϕσmax =
=30.89×1000/(0.714×424)=102 N/mm2 <f=215N/mm2，满足稳定性要求 4.4.6 有中隔墙（立柱）时支顶钢管验算
由于侧墙浇筑时，水平横向钢管对称支顶在中隔墙（立柱）上，中隔墙（立柱）相当于一构件，只要其达到一定强度，则中隔墙不会压坏，中隔墙传力可满足要求。

同时由于中隔墙（立柱）采用C35混凝土，侧墙浇筑时中隔墙（立柱）混凝土强度满足要求，，则无需再进行验算。

4.4.7 小结
根据以上验算，侧板模板系统由里到外为：18mm 模板、48mm 钢管@20cm ，竖向每90cm 设置一道双钢管，沿钢管方向每60cm 设置一道对顶钢管，对顶钢管通过满堂支架横向水平钢管进行对顶，该方案是可行的。

4.5 结论
根据上述验算，侧板模板系统由里到外为：18mm 模板、10cm ×10cm 木方
@30cm（或采用48mm钢管@20cm），竖向每90cm设置一道双钢管，沿钢管方向每60cm设置一道对顶钢管，对顶钢管通过满堂支架横向水平钢管进行对顶，方案均是可行的。

施工时必须严格控制浇筑速度，浇筑速度≤1m/h，浇筑时两侧侧墙应同时同步浇筑，防止偏载。

当有中隔墙或立柱时，中隔墙或立柱砼应达到一定强度方可进行，支架横杆必须对称支顶在中隔墙或立柱上，同时横向对顶钢管接长必须使用对接扣件接长。