爬模计算书

液压爬模计算书
一. 编制计算书遵守的规范和规程：
《建筑结构荷载规范》（GB 50009-2001）
《钢结构设计规范》（GBJ 50017-2003）
《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2002）
《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204-2002）
《建筑施工计算手册》江正荣编著
《钢结构工程施工质量验收规范》（GB 50205-2001）
二. 爬模组成:
爬模由预埋件、附墙装置、导轨、支架、模板及液压动力装置组成。

三. 计算参数：
1. 塔肢液压自爬模各操作平台的设计施工荷载为:
模板,浇筑,钢筋绑扎工作平台○1最大允许承载3KN/m (沿结构水平方向)
爬升装置工作平台○4最大允许承载0.75KN/m(沿结构水平方向)
模板后移及倾斜操作主平台○3最大允许承载1.5KN/m(沿结构水平方向)
2. 除与结构连接的关键部件外，其它钢结构剪力设计值为：FV=125KN; 拉力设计值为：F=215KN;
3. 爬模的每件液压缸的推力为100KN (即10t)。

4. 自爬模爬升时，结构砼抗压强度不低于15MPa。

5. 假定模板,浇筑,钢筋绑扎工作平台○1宽度为8米，则施工荷载为24KN。

6. 假定爬升装置工作平台○4宽度为8米，则施工荷载为6KN。

7. 假定模板后移操作主平台○3宽度为8米，则施工荷载为12KN。

8. 假定分配到单位机位的模板宽度为4米，高度为4.65米，则模板面积为18.6平米。

9. 分配到单位机位的模板自重为12KN。

10. 假定最大风荷载为2.5KN/平米，作用在模板表面，侧沿模板高度方向风荷载为2.5×3=7.5KN/米。

11. 假定单个机位系统总重为50KN，含支架、平台、跳板、液压设备及工具。

四. 用计算软件SAP2000对架体进行受力分析：
1. 支架稳定性验算
确定支架计算简图: 按以上计算参数取值，通过计算软件SAP2000绘制轴力、弯矩、剪力和约束反力如下：
各杆件的轴力、弯矩、剪力见下表:
注：显然，若以上杆件满足要求，其它杆件必定满足要求，故可不作分析。

约束反力： V=93.50KN N=164.92KN R2=124.42KN 因受拉杆件远远满足要求，只需对受压杆件进行失稳验算， 3-4、7-8、7-9为受压杆，对3-4、7-8进行稳定性验算，7-9轴力很小，不作计算。

分板结果如下图：
各杆件轴向应力均小于强度设计值f=215mm2 故满足要求。

1-4 杆件最大剪应力：
τ=37.49×1000/7248=5.18(N/mm2)
1-4 杆件受弯最大应力：
σ=M/W=(93.04×1000000)/ 467510=199.02(N/mm2)
[(τ/125)2+ (σ/215)2]1/2=0.927＜1 符合要求.
6-8 杆件与模板紧贴在一起，6-8杆件的弯矩实际上可认为由模板承担，因模板刚度很大，完全可不记其变形，故6-8 杆件符合要求。

五. 埋件、重要构件和焊缝计算：
1. 单个受力螺栓设计抗剪100KN，抗拉150KN，验算时，只需验算结果小于设计值
2. 单个埋件的抗拔力计算：
根据《建筑施工计算手册》,按锚板锚固锥体破坏计算埋件的锚固强度如下: 假定埋件到基础边缘有足够的距离，锚板螺栓在轴向力F作用下，螺栓及其周围的混凝土以圆锥台形从基础中拔出破坏（见下图）。

分析可知,沿破裂面作用有切向应力τs和法向应力δs,由力系平衡条件可得：F=A(τs sinα+δs cosα)
由试验得：当b/h在0.19～1.9时，α=45°，δF =0.0203 fc, 代入式中得：F=(2×0.0203/sin45°)×√π〃fc [(√π/2)〃h2ctg45°+bh]
=0.1 fc (0.9h2+bh)
式中
fc—————混凝土抗压强度设计值（15N/mm2）;
h—————破坏锥体高度（通常与锚固深度相同）（400mm）; b—————锚板边长（80mm）. 所以F=0.1 fc (0.9h2 +bh)
=0.1×15(0.9×3102+80×400)
=177.73(KN)
埋件的抗拔力为F=177.73 KN >150 KN, 故满足要求。

3. 锚板处砼的局部受压抗压力计算：
根据《混凝土结构设计规范》局部受压承载力计算
FL≤1.35βCβL fc ALn βL=√Ab/AL
式中
FL————局部受压面上的作用的局部荷载或局部压力设计值；（KN）
fc —混凝土轴心抗压强度设计值；（15N/mm2）
βC—混凝土强度影响系数；（查值为0.94）
βL—混凝土局部受压时的强度提高系数；（2）
AL —混凝土局部受压面积；（mm2）
ALn—混凝土局部受压净面积；（80×80mm2）
Ab—局部受压计算底面积；（mm2）
所以：
FL≤1.35βCβL fc ALn
=1.35×0.94×2×15×6400
=243.65KN>150 KN, 故满足要求。

4. 受力螺栓的抗剪力和抗拉力的计算：
材料：40Cr
受力螺栓为M42螺纹，计算内径为:d=36mm；截面面积为：A=πd2/4=1017.4mm2; 单个机位为双埋件，单个埋件的设计剪力为：FV=100KN; 设计拉力为：F=150KN; 受力螺栓的抗压、抗拉、抗弯强度查表可知：
抗拉屈服强度f=785N/mm2，
抗剪强度为：fV=400 N/mm2.
根据计算手册拉弯构件计算式计算：
⑴.抗剪验算：
τ=FV /A=100×103/1017.4=98.28 N/mm2<fV=400 N/mm2,故满足要求。

⑵.抗拉验算：
σ=F/A=150×103/1017.4=147.44 N/mm2< f=785 N/mm2,故满足要求。

[(τ
/348)2+ (σ/640)2]1/2=0.39＜1 符合要求.
5. 爬锥处砼的局部受压抗剪力计算：
根据《混凝土结构设计规范》局部受压承载力计算： FL≤1.35βCβL fc ALn
βL=√Ab/AL
式中 FL————局部受压面上的作用的局部荷载或局部压力设计值；（KN）
fc ————混凝土轴心抗压强度设计值；（15N/mm2）
βC————混凝土强度影响系数；（查值为0.94）
βL————混凝土局部受压时的强度提高系数；（2）
AL ————混凝土局部受压面积；（mm2）
ALn————混凝土局部受压净面积；（4508mm2）
Ab————局部受压计算底面积；（mm2）
所以：FL≤1.35βCβL fc ALn
=1.35×0.94×2×15×4508
=171.57KN>100 KN, 满足要求。

6. 导轨梯档的抗剪力计算：
根据图纸，单个梯档的焊缝长度为320mm,焊高为8mm,
故焊缝的断面面积为：A=320×8=2560mm2
查计算手册可知：材料Q235钢的焊缝抗剪强度为125N/mm2
所以梯档承载力为：
FV=125×2560=320KN > 100KN 故满足要求。

7. 承重插销的抗剪力计算：
承重插销设计承载200KN。

根据图纸可知承重插销的断面尺寸为：
A=3.14×20×20=1256mm2
由五金手册可查材料Q235钢的抗拉屈服强度值为215N/mm2，
所以抗剪强度为：fV = fc×0.58=124.7N/mm2
因为抗剪面为两个，所以承重插销的承载力为：
FV=2×1256×124.7=313.25KN > 200KN
故承重插销满足设计要求。

8. 附墙撑的强度验算
由先前的计算，R2=124.42kN,附墙撑的材料为φ56的圆钢，长度L=750mm,
长细比λ＝750/56＝14<[λ]=350,所以不用验算稳定性，只验算强度即可A=π
r2＝2463mm2 σ＝F/N=124.2x103/2463＝50.4N/mm2<[σ]=215,所以满足要求。

六模板验算
1混凝土侧压力计算
混凝土作用于模板的侧压力，根据测定，随混凝土的浇筑高度而增加，当浇筑高
度达到某一临界时，侧压力就不再增加，此时的侧压力即位新浇筑混凝土的最大
侧压力。

侧压力达到最大值的浇筑高度称为混凝土的有效压头。

通过理论和实践，可按下列二式计算，并取其最小值：
F=0.22γct0β1β2V1/2 F=γcH
式中
F------新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（KN/m2）
γc------混凝土的重力密度（kN/m3）取25 kN/m3
t0------新浇混凝土的初凝时间（h）,按6小时。

当缺乏实验资料时，可采用
t=200/(T+15) 计算； T------混凝土的温度（°）t=25
V------混凝土的浇灌速度（m/h）;取2m/h
H------混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）; 本工程浇筑
高度为9米；取9m
β1------外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1；掺具有缓凝作用的外加剂
时取1.2。

β2------混凝土塌落度影响系数，当塌落度小于30mm时，取0.85；50—90mm
时，取 1.0；110—150mm时，取1.15。

此处取1.0。

F=0.22γct0β1β2V1/2 =0.22x25x6x1x1x21/2=46.8kN/m2 F=γcH =24x9=192kN/ m2 取二者中的较小值做为侧压力标准值，
F=46.8kN/ m2，并考虑倾倒混凝土产生的水平载荷标准值 4 kN/ m2，分别取荷
载分项系数1.2和1.4，则作用于模板的总荷载设计值为：
q=46.8x1.2+4x1.4=61.8 kN/ m2。

2面板验算
将面板视为两边支撑在木工字梁上的多跨连续板计算，面板长度取标准板板长
1000mm，板宽度b=1000mm，面板为18mm厚胶合板,木梁间距为l=305mm。

强度验算:
面板最大弯矩：Mmax=ql2/10=(61.8x305x305)/10=5.75x105N.mm
面板的截面系数：W=bh2/6=1000x182/6=5.4x104mm3
应力：ó= Mmax/W=5.75x105/7.35x104=10.6N/mm2<fm=13 N/mm2 满足要求
其中：fm-木材抗弯强度设计值，取13 N/mm2，
E-弹性模量，维萨板取1x104 N/mm2。

刚度验算： q2=61.8 kN/ m
模板挠度由式= 0.65ql4 /100EI=0.65x61.8x3054 /(100x1x104 x94.1x104 )=0.7mm< [ω]=305/400=0.76mm 满足要求！
面板截面惯性矩：I=bh3/12=1000x183/12=94.1x104mm4。

3木梁验算
木工字梁作为竖肋支承在横向背楞上，可作为支承在横向背楞上的连续梁计算，其跨距等于横向背楞的间距最大为L=1200mm。

木工字梁上的荷载为：q3=Fl=61.8x0.305=18.85N/mm F-混凝土的侧压力 l-木工
字梁之间的水平距离
强度验算：
最大弯矩Mmax=0.1 q3L2=0.1x17.3x1200x1200=2.71x106N.mm
木工字梁截面系数：W=（1/6H）[BH3-(B-b)h3] = （1/6x200）[80x2003-(80-30)x1203]=46.1x104mm3
应力：ó= Mmax/W=2.71x106/46.1x104=5.88N/mm2<fm=13 N/mm2 满足要求
木工字梁截面惯性矩：I=1/12x[BH3 -(B-b)h3 ]= 1/12x[80X2003-(80-30)x1203 ]=46.1x106mm4 刚度验算：
悬臂部分挠度：
w=ql4/8EI=18.85x3004/(8x1x104x46.1x106)=0.23mm<[w]=0.61mm
[w]-容许挠度，[w]=L/500,L=300mm
跨中挠度：
w= ql4（5-24λ2）/384 EI =18.85x12004(5-24x0.252)/(384x1x104x46.1x106)=0.76mm<[w]=3 mm 满足[w]-容许挠度，[w]=L/400,L=1200mm
λ-悬臂部分长度与跨中部分长度之比，λ= l/ l2=300/1200=0.25。

4背楞验算
槽钢背楞(双[12)为模板横肋，对拉螺杆作用其上，由对拉螺栓布置知其受力，
也可按连续梁计算，其跨距取对拉螺栓的最大间距1000mm。

将作用在槽钢背楞
上的集中荷载化为均布荷载，取其承受最大荷载的情况，
q4=FL=61.8x1=61.8KN/m。

强度验算：
最大弯矩Mmax=0.1 q3L2=0.1x61.8x1200x1200=8.9x106N.mm 双12#槽钢截面系数： W=57.7x2=115.4x103 mm3
应力：ó= Mmax/W=8.9x106/115.4x103=77.12N/mm2<fm=215 N/mm2 满足要求
其中：
fm—钢材抗弯强度设计值，取215N/mm2;
I—[12槽钢的惯性矩，I=346X104mm4 E—钢材弹性模量，取200X103N/mm2;
刚度验算：
悬臂部分挠度: w=ql14/8EI=61.8x4504/(8x200x103x692x104)=0.23mm<[w]=0.9mm
[w]-容许挠度，[w]=L/500,L=450mm
跨中部分挠度
w= q1l24（5-24λ2）/384
EI =61.8x12004x(5-24x0.3752)/(384x200x103x692x104)=0.39mm<[w]=2.5mm
满足
[w]-容许挠度，[w]=L/450,L=1200mm
λ-悬臂部分长度与跨中部分长度之比，λ= l1/ l2=450/1200=0.375 5组合挠度
面板、木梁和背楞组合挠度最大值为：
w=0.76+0.7+0.39=1.85mm<3mm
6对拉杆验算
拉杆采用D20高强螺杆，内径为φ20，材料为45#钢，其破坏力为250kN，许用拉力为150kN：实际拉杆最大布置间距为1200x1200mm，混凝土侧压力61.8 KN/m2 61.8X1.2X1.2= 88.99kN <150kN，满足要求。