液压自爬模架体及模板受力计算书计算书

1、液压自动爬升模板ACSX50计算书山东新港国际模板工程技术有限公司1.编制计算书遵守的规范和规程液压爬升模板工程技术规程（JGJ 195-2010）建筑结构荷载规范（GB 50009-2012）钢结构设计规范（GB 50017-2003）混凝土结构设计规范（GB 50010-2010）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB 50204-2010）钢结构工程施工质量验收规范（GB 50205-2001）建筑施工计算手册第二版建筑工程模板施工手册第二版建筑施工手册第四版2.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，各系统组成如表1 所示，结构及连接示意图如图1 所示。17液

2、压油缸额定推力 150KN18换向盒钢板焊接件19高压油管20埋件板铸造件D26.5不计入总重21埋件系统爬锥45#M42/D26.5不计入总重2245#D26.5不计入总重高强螺杆23受力螺栓40CrM42不计入总重24附墙挂座钢板焊接件双埋件不计入总重25附墙撑丝杆组合件T42 626导轨Q235，槽钢双 20#27主平台横梁Q235，槽钢25#28其它平台横梁Q235，槽钢20#29平台跳板木脚手板 5030连接插销45#直径见连接示意图31对拉螺杆45#D20不计入总重序号名称12 模板系统345后移系统6789 上平台系统10111213 下平台系统141516 液压系统表 1 爬模

3、各系统组成部 件材料规格型 号备 注面板桦木板 21木工字梁H20200 80背楞Q235，槽钢双 14#后移装置方管与钢件组合80 80 3.0 16 钢板后移横梁Q235，槽钢双 12#主背楞Q235，槽钢双 14#主背楞斜撑Q235，圆管组合 88.5 3.0 与 60 6.0平台立杆Q235，槽钢双 14#平台横杆Q235，方管60 60 3.0平台斜撑圆管组合 88.5 3.0 与 60 6.0三角架横梁Q235，槽钢双 18#三角架立杆Q235，槽钢双 22#三角架斜撑圆管组合 160 10 与 90 12吊平台立杆Q235，槽钢12#吊平台横杆Q235，槽钢12#集中泵站一拖八图

4、 1架体示意图3. 计算参数1) 液压自爬模各操作平台的设计施工荷载为：浇筑、钢筋绑扎操作平台最大允许承载Fk14.0KN/m2（爬升时 1.0KN/m2）模板安装操作平台最大允许承载Fk20.75KN/m2（爬升时 0KN/m2）模板后移及主操作平台最大允许承载Fk31.5KN/m2（爬升时 0.5KN/m2）爬升装置工作平台最大允许承载Fk41.0KN/m2（爬升时 1.0KN/m2）拆卸爬锥工作平台最大允许承载Fk51.0KN/m2（爬升时 0KN/m2）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；4) 爬模爬升时，结构砼抗压

5、强度不低于 15MPa；5) 架体系统：架体支承跨度： 5 米（相邻埋件点之间距离，特殊情况除外）；架体高度：17.3 米；架体宽度：主平台 =2.9m，上平台 =2.4m，模板平台 =1.2m，液压操作平台 =2.6m，吊平台 =1.7m；6) 电控液压升降系统：额定压力：25Mpa；油缸行程：400mm；额定推力：150KN；双缸同步误差：20mm；7) 依据设计图纸，各项计算取值：本工程实际单元最大跨度 24.2 米；本工程每单元设置六榀爬升机位；本工程每单元设置十个后移模板支架；本工程模板实际高度为 6.15 米。4. 油缸顶升力验算根据上述可知，爬模最大单元跨度24.2 米，六榀机位

6、，十个后移模板支架，模板高度6.15 米，架体各构件自重如表2 所示。根据规范 JGJ195-2010中 5.3.3 规定，各荷载分项系数如表3 所示。架体自重设计值及荷载设计值如表4 所示。表 2 架体各构件自重架体组成材料数量单重总重 (KN)备注承重三角架组合件66.21KN37.26依据设计图纸上桁架双14125.60KN67.20依据设计图纸吊平台12121.21KN14.52依据设计图纸主平台横梁双2593.656.90kg/m5.33按 3 道横梁计算其他平台横梁16343.219.75kg/m6.78按 12 道横梁计算平台跳板5mm 厚木板23026kg/m 259.80按

7、6 层平台计算后移系统组合件102.99KN29.90依据设计图纸模板系统组合件10555 kg/m 257.75按 6.15 米高计算3) 爬模的每件液压缸的推力为150KN；液压系统集中泵站12.10KN2.10依据设计图纸维护系统48 钢管1003.84kg/m3.84依据施工图纸合计284.48最大单元重量表 3荷载标准值及荷载分项系数表 4 单元荷载设计值荷载类别荷载标准值荷载分项系数数量总重 (KN)爬模自重115.45KN1.21284.48平台1.0KN/m 21.416.823.52平台0.0KN/m 21.48.40平台0.0KN/m 21.48.40平台0.5KN/m 2

8、1.420.314.21平台1.0KN/m 21.418.225.48平台0.0KN/m 21.411.90爬升时摩擦系数1.2201.75合计284.48油缸最大实际顶升力为284.48 KN，小于两个油缸推力之和900KN，满足使用要求。5. 架体及构件施工工况验算5.1 施工工况说明本工程存在俯爬和直爬两种工况，由于俯爬工况各构件受力小于直爬工况，因此，只验算直爬工况。直爬施工工况取混凝土浇筑完成后，模板后移 600mm 时，钢筋绑扎平台与主平台同时承载，承受七级风荷载。本工况计算中，将各单元荷载平均分配到两榀机位上，即单榀机位跨度3.5 米。5.2 荷载计算5.2.1架体自重架体及各构

9、件自重参见表5。表 5 架体各构件自重设计值架体组成单重分项系数荷载类型施加位置转换后设计值承重三角架6.21KN1.2均布荷载三角架横梁2.57 KN/m上桁架5.60KN1.2集中荷载三角架横梁6.72 KN吊平台1.21KN1.2均布荷载三角架横梁0.50 KN/m平台横梁17.24kg/m1.2均布荷载平台横杆0.90 KN/m平台横梁17.24kg/m1.2均布荷载平台横杆1.21 KN/m平台横梁17.24kg/m1.2均布荷载平台横杆1.21 KN/m平台横梁27.41kg/m1.2均布荷载三角架横梁2.38 KN/m平台横梁17.24kg/m1.2均布荷载平台横杆0.84 KN

10、/m平台横梁17.24kg/m1.2均布荷载平台横杆0.85 KN/m平台跳板26kg/m 21.2均布荷载平台横杆0.46 KN/m平台跳板26kg/m 21.2均布荷载平台横杆0.91 KN/m平台跳板26kg/m 21.2均布荷载平台横杆0.91 KN/m平台跳板26kg/m 21.2均布荷载平台横杆0.38 KN/m平台跳板26kg/m 21.2均布荷载平台横杆0.42 KN/m平台跳板26kg/m 21.2均布荷载平台横杆0.64 KN/m后移系统2.99KN1.2均布荷载三角架横梁2.47 KN/m模板系统55 kg/m 21.2集中荷载三角架横梁14.21 KN液压系统2.10K

11、N1.2集中荷载下平台横杆1.26 KN维护系统3.84kg/m1.2集中荷载三角架横梁4.61 KN5.2.2各平台施工荷载各平台施工荷载值如表6 所示，施加位置为各平台横杆。表 6 施工工况各平台荷载值平台编号荷载标准值分项系数平台宽度平台长度线荷载（ m）（ m）(KN/m)平台4.0KN/m 21.42.43.519.6平台0.75KN/m 21.41.23.53.68平台0.75KN/m 21.41.23.53.68平台1.5KN/m 21.42.93.57.35平台1.0KN/m 21.42.63.54.9平台1.0KN/m 21.41.73.54.95.2.3风荷载根据 JGJ1

12、95-2010附录 A.0.4 规定，风荷载标准值为：Wkgz s z 0其中， gz、s 和 z 按 GB50009-2012中表 7.5.1、表 7.3.1 和表 7.2.1 取值；v 20 16000 （KN/m2）则七级风荷载标准值为：W 17.1 22k7gz s z 0=1.78 1.0 2.381600=0.774KN/m其中，查 GB50009-2012中表 7.5.1、表 7.3.1 和表 7.2.1，分别取 gz=1.78、s=1.0 和 z=2.38(B类地区，按 150 米高度取值 )；查 JGJ195-2010中表 A.0.4，取 v0=17.1m/s。2转化为竖直方

13、向线荷载为：qk7=3.79KN/m，施加位置为桁架立杆和吊平台立杆。5.3 架体受力计算5.3.1计算模型将架体模型简化为计算模型，如图2 所示。图 2架体模型（左 -计算模型，右 -荷载施加示意图）模型中，各杆件号及节点号相应构件及材质如表7 所示。表 7 施工工况杆件及节点相应构件序号杆件号节点号相应构件材质型 号验算类型125-30,36-40桁架立杆Q235双槽钢 14#强度、稳定性246-49上平台横杆Q235方管 60 60 3.0强度、刚度341-45木工字梁杉木200 80 40 27强度、刚度452-55主背楞Q235双槽钢 14#强度、刚度557-60背楞Q235双槽钢

14、14#强度、刚度622,50,51,56斜撑Q235 88.53.0强度78-13,14-17三角架横梁Q235双槽钢 18#强度、刚度82-4,21,23吊平台立杆Q235槽钢 12#强度、刚度91,18-20,下平台横杆Q235方管 60 60 3.0强度、刚度105,6三角架立杆Q235双槽钢 22#强度1131三角架斜撑Q235 16010强度1232横梁钩头Q235钢板 20强度1333附墙撑丝杆Q235圆钢 T42 6强度147,24,34,35平台支撑座Q235钢板 16强度1511承重插销45#圆钢 40强度5.3.2施加荷载将荷载施加至相应位置，确定材料性质，如图2 所示。5

15、.3.3用力学求解器对架体进行受力分析图 3架体模型（左-轴力图 N，中 -剪力图 N，右 -弯矩图 N?mm ）5.4 架体受力计算5.4.1各杆件轴力、剪力、弯矩见表8。本工程只存在直爬一种工况，因此，只验算直爬工况。直爬爬升工况取混凝土浇筑完成后，模板后移 600mm 时，架体爬升至导轨 1/2 处，承受七级风荷载。本工况计算中，将各单元荷载平均分配到一榀机位上，即单榀机位跨度 4.03 米。序号杆件号1 42 53 64 75 116 317 328 339 4010 4811 50表 8构件吊平台立杆三角架立杆三角架立杆平台支撑座三角架横梁三角架斜撑横梁钩头附墙撑丝杆桁架立杆上平台横

16、杆斜撑施工工况各杆件荷载值轴力 KN剪力 KN弯矩 KN?m17.464.6112.5323.96-34.8934.83-128.225.337.15-67.42-85.8219.35-205.43-33.7413.02-76.210.000.0060.2291.39-38.61-86.3546.600.00-165.456.59-10.52-33.43-4.020.0076.590.000.006.2 荷载计算6.2.1架体自重架体及各构件自重参见表5。6.2.2各平台施工荷载各平台施工荷载值如表10 所示，施加位置为各平台横杆。表 10爬升工况各平台荷载值平台编号荷载标准值分项系数平台宽度

17、平台长度线荷载（ m）（ m）(KN/m)平台1.0KN/m 21.42.44.035.6平台0.0KN/m 21.41.24.030平台0.0KN/m 21.41.24.030平台0.5KN/m 21.42.94.032.82以上构件同种类型，取受力最不利杆件，如果其满足要求，则其它杆件均满足要求；其中受拉杆件均满足要求，仅需验算受压杆件。5.4.2受压杆件验算见表9（受压杆件即图中蓝色杆件，轴力为负值杆件）。表 9受压杆件验算杆件号轴力截面积计算长度回转半径长细比稳定系数应力抗压设计值容许长细N(N)2)l 0(mm)i x(mm)22比A(mm (N/mm)f(N/mm )6673206

18、369183086.7021.110.97910.80111107305140290070.4041.190.93922.9431762104712170028.8858.860.89018.172151503386350125670010.0070.000.83981.9440980403700170049.0034.690.92228.744817820660120023.0052.170.84731.88受压杆件满足要求。6. 架体及构件爬升工况验算平台1.0KN/m1.42.64.035.6平台0.0KN/m 21.41.74.0306.2.3风荷载风荷载计算参见本计算书5.2.3。6

19、.3 架体受力计算6.3.1计算模型将架体模型简化为计算模型，如图4 所示。6.1 爬升工况说明图 4架体模型（左 -计算模型，右 -荷载施加示意图）模型中，各杆件号及节点号相应构件及材质如表11 所示。表 11 爬升工况杆件及节点相应构件序号杆件号节点号相应构件材质型 号验算类型125-30,36-40桁架立杆Q235双槽钢 14#强度、稳定性246-49上平台横杆Q235方管 60 60 3.0强度、刚度341-45木工字梁杉木200 8040 27强度、刚度452-55主背楞Q235双槽钢 14#强度、刚度557-60背楞Q235双槽钢 14#强度、刚度622,50,51,56斜撑Q23

20、5 88.5 3.0强度78-13,14-17三角架横梁Q235双槽钢 18#强度、刚度82-4,21,23吊平台立杆Q235槽钢 12#强度、刚度91,18-20,下平台横杆Q235方管 60 60 3.0强度、刚度105,6三角架立杆Q235双槽钢 22#强度1131三角架斜撑Q235 160 10强度1232横梁钩头Q235钢板 20强度1333附墙撑丝杆Q235圆钢 T42 6强度147,24,34,35平台支撑座Q235钢板 16强度1546导轨梯档Q235钢板 20焊缝强度6.3.2施加荷载将荷载施加至相应位置，确定材料性质，如图4 所示。6.3.3用力学求解器对架体进行受力分析图

21、 5架体模型（左-轴力图 N，中 -剪力图 N，右 -弯矩图 N?mm ）6.4 架体受力计算6.4.1各杆件轴力、剪力、弯矩见表12。表 12爬升工况各杆件荷载值序号杆件号构件轴力 KN剪力 KN弯矩 KN?m14吊平台立杆7.045.4613.2425三角架立杆32.25-10.326.7836三角架立杆-121.7-18.581.06435平台支撑座-77.18-28.686.02511三角架横梁-179.59-13.826.52631三角架斜撑-66.400.000.00732横梁钩头-93.6246.06-19.48833附墙撑丝杆-17.8722.520.00936桁架立杆-13.

22、38-13.83-7.361047上平台横杆-33.834.380.001151斜撑66.750.000.00以上构件同种类型，取受力最不利杆件，如果其满足要求，则其它杆件均满足要求；其中受拉杆件均满足要求，仅需验算受压杆件。将上述杆件荷载值与施工工况比较，均小于施工工况荷载值，故不需重新验算。7. 架体及构件停工工况验算7.1 停工工况说明本工程存在俯爬和直爬两种工况，由于俯爬工况各构件受力小于直爬工况，因此，只验算直爬工况。直爬停工工况取混凝土浇筑完成后，模板不后移，并利用对拉螺杆紧贴固定在建筑结构上，各平台连接为一体，对架体进行加固，承受九级风荷载。本工况计算中，将各单元荷载平均分配到两

23、榀机位上，即单榀机位跨度 3.5 米。7.2 荷载计算7.2.1架体自重架体及各构件自重参见表5。7.2.2各平台施工荷载根据 JGJ195-2010中 5.3.5 规定，各平台无施工荷载。7.2.3风荷载根据 JGJ195-2010附录 A.0.4 规定，风荷载标准值为：Wkgz s z 0其中， gz、s 和 z按 GB50009-2012中表 7.5.1、表 7.3.1 和表 7.2.1 取值；v 20 16000 （ KN/m2）根据 JGJ195-2010中 5.3.5 规定，停工工况承受九级风荷载，九级风荷载标准值为：W 24.4 22k9gz s z 0 =1.78 1.0 2.

24、381600 =1.576 KN/m其中，查 GB50009-2012中表 7.5.1、表 7.3.1 和表 7.2.1，分别取 gz、s和 z类=1.78=1.0=2.38(B地区，按 150 米高度取值 )；查 JGJ195-2010中表 A.0.4，取 v0。=24.4m/s查表 3 得风荷载分项系数为1.4，则九级风荷载设计值为： WK92=2.206 KN/m转化为竖直方向线荷载为：qk9=7.72KN/m，施加位置为桁架立杆和吊平台立杆。7.3 架体受力计算7.3.1计算模型将架体模型简化为计算模型，如图6 所示。图 6架体模型（左-计算模型，右 -荷载施加示意图）模型中，各杆件号

25、及节点号相应构件及材质如表7 所示。7.3.2施加荷载将荷载施加至相应位置，确定材料性质，如图6 所示。7.3.3用力学求解器对架体进行受力分析图 7架体模型（左-轴力图 N，中 -剪力图 N，右 -弯矩图 N?mm ）7.4 架体受力计算7.4.1各杆件轴力、剪力、弯矩见表13。将上述杆件荷载值与施工工况比较，均小于施工工况荷载值，故不需重新验算。8. 重要构件验算8.1 主背楞斜撑计算由施工工况计算结果可知，螺杆承受最大压力F=76.21KN，螺杆螺纹为T606，大径 d=60mm，中径 d2=57mm，小径 d3=53mm，螺距为 P=6mm，基本牙型高度 H1=0.5P=3mm，旋合圈

26、数 n=H/P=8.3，螺杆和螺母材料均为Q235。8.1.1螺纹抗剪验算当螺杆和螺母材料相同时，只校核螺杆螺纹强度。由于螺纹为梯形螺纹，则其牙根宽度b=0.65P=3.9mm，基本牙型高度 H1=0.5P=3mm，螺纹小径d3d 2h3d2( H 1ac ) 53mm则其剪切强度：F762108.314.15 N/mm 2 p =46.8N/mm2d3bn 3.1453 3.9（由于螺纹牙材质为Q235，其许用剪应力p0.6p ，取 46.8N/mm 2），满足要求。8.1.2螺杆强度验算序号杆件号1 232 53 64 75 176 317 328 339 3710 4711 50表 13

27、停工工况各杆件荷载值构件轴力 KN剪力 KN弯矩 KN?m吊平台立杆20.710.13.71三角架立杆63.33-7.839.60三角架立杆-12.06-19.693.73平台支撑座-32.06-9.120.10三角架横梁-39.71-0.1-1.36三角架斜撑-9.360.000.00横梁钩头-25.8621.27-9.01附墙撑丝杆-23.72-35.410.00桁架立杆-62.60-35.410.00上平台横杆-49.801.260.00斜撑54.440.000.003FH 137621032bp =85N/mm2b3.14533.9232.65 N/mm d3b2 n8.3（螺纹牙许用

28、弯曲应力bp(1 1.2) p ，取 85N/mm 2），满足要求。8.1.3螺杆的稳定性验算由于螺杆会受到压力，故需进行稳定性计算。螺杆最大工作长度 l =500mm，按照一端固定一端铰支可得长度系数=0.7，螺杆危险截面的惯性半径 id34=13.25mm，故l0.7 500200 KN,故满足要求。8.2.2混凝土局部承压验算根据混凝土结构设计规范局部受压承载力计算：Fl 1.35c lfc AlnlAbAl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；（14.3N/mm 2）C混凝土强度影响系数；（查值为0.94）l混凝土局部受压时的强度

29、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；Ab局部受压计算底面积；（mm2）1） 埋件板处混凝土局部受压净面积 Aln3.14(502182 ) 6832.64mm2Fl 1.35 c l fc Aln 1.35 0.94 214.36832.64 10 3247.98KN200KN满足要求。2）爬锥处图 10爬锥剖面示意图爬锥（ L=150mm）受到受力螺栓传来的剪切力V：由几何条件有LabVaPbQ竖向受力平衡22Lbb Qaa P对剪力作用点处取矩3232Pa由相似三角形可得Qba2 L b1 LP4V4 87.22.33KN计算可得：3 ,3，L15

30、014.3KN（C30 砼抗压设计值），满足要求。8.2.3受力螺栓的抗剪力和抗拉力验算单个机位为双埋件， 根据上述计算结果可以假设单个受力螺栓的设计剪力为：FV=100KN；设计拉力为： F=200KN；图11受力螺栓尺寸示意图受力螺栓为 M42，10.9 级，抗压、抗拉、抗弯强度查表可知：抗拉屈服强度f=600N/mm2 ，抗剪强度为： fV=420 N/mm2.有效面积为： Ae1120.9mm21）受力螺栓抗剪：V100KN , A 1473 2 2.9103 mm2V1001032fv 420N / mm2A2.910334.48 N / mm满足要求。2）受力螺栓抗拉：F2 0 0

31、31 02f2A1 0 1 7 . 41 9 6 . N5 8 m /m6 N0 0 m /m满足要求。3）折算应力：2222196.5834.4816403206400.33320满足要求。8.2.4高强螺杆验算：对埋件中外露与砼直接接触的高强螺杆(D26.5， L=350mm)按照带肋的普通钢筋进行考虑。高强螺杆（ 45#）的设计强度取其屈服强度 355 N/mm 2 ，设混凝土对锚固长度为 la 的高强螺杆的握裹力为 f，f 应与高强螺杆的锚固长度成正比， 则会有一个临界状态，使高强螺杆的设计强度充分发挥。1）高强螺杆抗拉根据混凝土规范的普通钢筋锚固计算公式:la=1.1 d fy/ft

32、式中 la受拉钢筋的锚固长度1.1锚固长度修正系数钢筋的外形系数（这里按照带肋钢筋，取0.14）d钢筋的公称直径（这里为D26.5 螺杆，取 26.5mm）fy钢筋的抗拉强度设计值（这里取355N/mm2）ft 砼轴心抗拉强度设计值（这里为C30，取 14.3N/mm 2）通过计算得到la 70mm，而实际锚固长度为175mm，故高强螺杆拉应力未达到其抗拉设计值，满足要求。2）高强螺杆螺纹的承压高强螺杆 (D26.5)螺纹承压长度按照60mm 计算，其有效承压面积At=1590mm2，按照上面高强螺杆抗拉计算看出，其拉应力未达到335 N/mm2 的设计强度，这里姑且按照设计强度进行计算，即高

33、强螺杆的承压力约为：F=335 26.25 /4105.19KN则承压应力 =F/At=87.66N/mm2150KN(单个油缸的推力 )，所以导轨梯挡焊缝强度满足要求。9. 模板及受力构件的验算9.1 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：F0.22 ct0 1 2V 1 / 2Fc H式中 F-新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（ KN/m2）c-混凝土的重力密度（ kN/m3 ）取 24.8 kN/m3t0-新浇混凝土的初凝时间 （h）,可按实测确定。当缺乏实验资料时， 可采用 t=200/(T+15)计算； t0=200/(23.5+15)=5.17V-混凝土的浇灌速度（ m/h ）;取 2m/hH-混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m） ;取 6m1-外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1；2-混凝土塌落度