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式中 SGk——按所有永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值;
SQk——按所有竖向可变荷载标准值Qk计算的荷载效应值。 组合风荷载时:
S?1.2SGk?0.9?1.4?SQk+SWk?
(5.4.1-3)
式中 SWk——按风荷载标准值计算的荷载效应值。
5.4.2 对于正常使用极限状态,应按荷载效应的标准组合采用,并应采用下列设计表达式进行模板支撑架设计:
Sd≤C
(5.4.2-1)
式中 C——构件或结构达到正常使用要求的变形规定限值。
对于标准组合,荷载效应组合设计值S可仅采用各永久荷载产生的变形,按下式采用:
Sd?SGk
(5.4.2-2)
(5.4.1~5.4.2 对于结构物的设计而言,当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态,而不能满足设计规定的某一功能要求时,则称此特定的状态为结构对该功能的极限状态。根据设计中要求考虑的结构功能,结构的极限状态在总体上分为两大类,即承载能力极限状态和正常使用极限状态。对模板支撑架而言,承载能力极限状态一般以支撑架各组件的内力超过其承载能力或者架体出现倾覆和滑移为依据;正常使用极限状态一般以架体结构或构件的变形(侧移、挠曲)超过设计允许的极限值或者架体结构杆件的长细比超过设计允许的极限值为依据。 对所考虑的极限状态,在确定其荷载效应时,应对所有可能同时出现的诸荷载作用效应加以组合以求得在结构中的总效应。这种组合可以多种多样,因此,必须在所有可能组合中,取其中最不利的一组作为该极限状态的设计依据。 式(5.4.1-1)中,取结构重要性系数?0=0.9是考虑到模板支撑架结构的使用年限一般不超过5年。) 26
6 结构设计
6.1 基本设计规定
6.1.1 插槽式钢管模板支撑架应具有足够的承载力(强度)、刚度和稳定性,应能可靠地承受新浇混凝土的自重和施工过程中所产生的荷载以及风荷载。 6.1.2 插槽式钢管模板支撑架的结构设计应依据现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068、《建筑结构荷载规范》GB 50009、《钢结构设计规范》GB 50017和《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB 50018的规定采用以概率论为基础的极限状态设计法,采用分项系数的设计表达式进行设计。
(根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的指导思想,模板支撑架结构的承载力计算均采用基于概率论的承载力极限状态设计法,采用分项系数设计表达式进行计算;对于正常使用极限状态,则不上升到概率统计的层次,依然将荷载效应的分项系数均取为1.0。) 6.1.3 插槽式钢管模板支撑架无风荷载作用时,立杆应按轴心受压杆件进行简化计算,当有风荷载作用时,立杆应按压弯构件计算,两种情况下纵横向水平杆和水平、竖向剪刀撑均不需要进行计算,仅需满足构造要求。
(本条再次强调插槽式钢管满堂支撑架立杆的受力状态,并指出插槽式钢管满堂支撑架中水平杆和剪刀撑仅作为构造组件,不参与具体的结构计算。) 6.1.4 插槽式钢管模板支撑架结构设计和计算应包括下列内容:
1 根据拟浇筑混凝土构件的平面布臵和构件形状、尺寸,绘制模板支撑架立杆、水平剪刀撑平面布臵图;
2 绘制拟浇筑混凝土构件以及模板支撑架立杆、水平杆、竖向剪刀撑等杆件的纵横向剖面图,剖面图中应注明立杆接长情况、水平杆步距、立杆顶部悬臂外伸自由段长度、立杆间距等;
3 确定各种作用荷载的标准值,计算各种工况下最不利单肢立杆的内力(弯矩、轴力);
4 验算最不利单肢杆件的轴心受压或偏心受压的稳定性(考虑稳定性的强度验算);
5 进行风荷载作用下的架体抗倾覆验算; 6 进行架体的构造设计; 7 进行立杆的地基承载力验算。
6.1.5 支撑架立杆地基基础(含楼面)的承载力应满足混凝土浇筑过程中所发生的所有荷载作用,其沉降和变形应满足混凝土结构设计、施工、验收规范要求。
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如遇松软土、回填土时必须分层夯实,满足承载力和沉降要求,并采取有效的防水、排水措施,必要时进行硬化处理。
6.1.6 支撑架结构构件长细比应符合下列规定:
1 受压构件长细比:立杆均不应大于210,剪刀撑中的压杆不应大于250; 2 受拉杆件长细比:剪刀撑拉杆不应大于350。
(现行行业标准《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 166规定碗扣式钢管模板支撑架受压杆件长细比不应大于230,现行行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130规定扣件式钢管模板支撑架受压杆件长细比不应大于210,而现行行业标准《建筑施工模板安全技术规范》JGJ 162规定支撑架立柱的受压杆件长细比不应大于150,常用的搭设参数下插槽式钢管模板支撑架立杆按照本规范公式计算的长细比不宜满足计算长细比不应大于150的规定,对插槽式钢管模板支撑架的受压钢管立杆长细比规定参照现行行业标准《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130的要求,规定不应大于210,其安全性严格由承载力计算来保证。) 6.1.7 支撑架门洞转换横梁的弯曲挠度不应超过容许挠度,容许挠度[v]取
l/400(l为门洞转换横梁的跨度)。
(由于本规范仅针对模板支撑架,因此一般不会出现脚手架中诸如大横杆、小横杆等受弯构件,但在水平荷载作用下的立杆、梁板模板下的支撑楞梁以及门洞转换横梁均会承受弯矩,对这部分构件有变形量控制时,应按本条进行挠度校核。) 6.1.8 钢材的强度设计值、弹性模量应按表6.1.8采用。
表6.1.8 钢材强度设计值、弹性模量(N/mm)
Q235钢抗拉、抗压和抗弯强度强度设计值f(N/mm) 弹性模量E(N/mm) 222
205.0 2.06×10 5 (插槽式钢管模板支撑架的结构计算中,关于构件的计算仅涉及到立杆,其材质为Q235钢,因此,本条仅给出了Q235钢的强度设计值和弹性模量) 6.1.9 立杆插槽座、底座、顶部可调托撑、普通钢管扣件的承载力设计值应按表6.1.9采用。
表6.1.9 插槽座、插头、可调托撑、底座、扣件的承载力设计值(kN)
项目 立杆与插槽座焊接强度(抗滑) 水平杆端插头焊接强度(抗剪) 承载力设计值 24.0 20.0 28
可调托撑承载力设计值(受压) 可调底座承载力设计值(受压) 普通钢管直角扣件、旋转扣件(抗滑) 40.0 40.0 8.0 (插槽式钢管模板支撑架的设计中,除了应验算立杆的稳定性外,尚应确保相关配件、节点的强度,强度验算所涉及到的配件主要有立杆与插槽座焊接抗滑强度、水平杆端插头焊接抗剪强度、可调托撑与底座的轴心抗压强度。同时梁下不可避免地采用扣件式钢管作为模板承重主楞,此时要验算扣件的抗滑强度。本规范附录C也相应给出了各配件的强度试验方法,其中本条中的插槽座、插头、可调托撑、底座的承载力设计值是根据本规范附录C中的承载力性能试验结果,除以分项系数1.25得到的设计用承载力值。) 6.1.10 支撑架立杆钢管的截面特性应按表6.1.10采用。
表6.1.10 钢管截面特性
外径? (mm) 48.0 壁厚t (mm) 3.5 截面积A 2(cm) 4.89 截面惯性矩I 截面模量W 43(cm) (cm) 12.19 5.08 回转半径i (cm) 1.58 注:当钢管壁厚不满足表中要求时,应按实际几何尺寸计算确定。
6.2 架体设计计算
6.2.1 考虑稳定系数的立杆承载力应符合下列公式要求: 不考虑风荷载参与组合时:
考虑风荷载参与组合时:
NMw+≤f ?AWN≤f ?A (6.2.1-1)
(6.2.1-2)
式中 N——计算立杆段的轴向力设计值(N),应按本规范式(6.2.2-1)~式
(6.2.2-4)计算;
?——轴心受压构件的稳定系数,应根据计算立杆段的长细比?由本规范附录E表E.0.1取值;
l?——长细比,??0;
il0——计算立杆段的计算长度(mm),按本规范第6.2.5条的规定计算; i——立杆钢管的回转半径(mm),按本规范表6.1.10采用; A——立杆钢管的截面面积(mm2),按本规范表6.1. 10采用;
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