屋面构架施工方案

武汉交通职业学院新校园

图书馆工程

主楼屋面构架模板支撑方案

中国航空港建设总公司 武汉交通职业学院图书馆项目部

2007年4月20日

中国航空港建设总公司 武汉交通职业学院项目部

武汉交通职业技术学院 图书馆工程项目

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屋面构架施工方案

一、 工程概况

本工程为武汉交通职业学院图书馆工程，在本工程主楼屋面顶（50.970M

局部.770M）至63.270M设计中有一屋面构架，设计中屋面构架的形式主要为梁式构架，局部有板。砼的强度等级为C25。柱之间的横向间距为14.7M，纵向间距最长处为8.266M最短处为7.340M。该构架平面呈一弧状。

二、 拟采用的屋面支撑体系

在本构架的施工中，我方拟采用钢管扣件式排架作为本工程构架的支撑体

系。钢管采用Φ48*3.5钢管，扣件采用十字扣、一字型扣件以及旋转扣件。

由于在外部有局部悬挑处，在该处悬挑处的脚手架我方同样采用钢管扣件

式脚手架，在该悬挑脚手架的下部采用工字钢配合钢丝绳作为该悬挑脚手架的支承体系。

本工程的支撑排架的立杆间距不大于1M（因该建筑弧形轴线所至），脚手

架的步距采用1.5M。

三、 荷载计算

均取1.2M为一个计算单元，排悬挑区域内选取最大截面梁1/12/E-1/F轴处的G1WKL5（截面尺寸为400*800）。

悬挑端选取1.2M为一个计算单元。 1）荷载标准值

（1）恒载部分：

A、模板及其支架自重标准值1.5KN/m2； B、新浇混凝土自重标准值25KN/m3； （2）.活载部分：

A、施工人员及施工设备荷载标准值2.5KN/m2；

2

B、振动混凝土时产生荷载标准值水平面模板2.0KN/m； 2）悬挑端和G1WKL5各自的荷载 A：悬挑端（取1.2 M区段） 新浇砼自重：

1.2*[1*0.2*0.67*25+1*1*0.1*25]=9.144KN 模板及支架自重

1.2*[1.2*1.2*1.5]=2.592KN 活载：

1.2*[1.2*1.2*2.5+1.2*1.2*2.0]=9.072KN

小计：20.808KN

B:G1WKL5(取1.2M区段) 新浇砼自重：

1.2*[1.2*0.4*0.8*25]=11.52KN 模板及支架自重

1.2*[(1.2*0.4+1.2*0.8*2)*1.5]=2.88KN

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活载

1.4*[1.2*1.2*(2.5+2.0)]=9.072KN

小计：23.472KN

故在下列排架的验算中，仅验算G1WKL5处排架即可。

四、 排架受力验算

框架梁底立杆立于梁侧各300处，梁宽400，则立杆横向间距为300+400+300=1000MM，初步设定立杆纵向间距为1000MM，小横杆间距设为250MM，步距为1.5M ,平面简图附后。取1M梁作为一个计算单元。

1）小横杆验算

恒载：1.2*(0.4*0.8*25*0.25)=2KN/M

模板及支架自重：1.2*(1.5*0.4)=0.72KN/M 活载：1.4*[（2.5+2.0）*0.4]=2.52KN/M2 根据以上的数据，对小横杆进行受力验算 ①抗弯验算

Mmax=M恒+M活=PL/4+qL2/8=2*1/4+2.52*12/8=0.815KN.M =Mmax/W

钢管的弹性模量，查规范附录B表B，W=5.08CM3

2

Q235钢管抗弯强度设计值，查规范表5.1.6得f=205N/MM按规范中公式（5.2.1）计算抗弯强度：

=Mmax/W=0.815*106/5.08*103=160N/MM2<[f]=205N/MM2 抗弯强度满足要求 ②挠度计算

钢管弹性模量，查规范表5.1.6 得E=2.06*105N/MM2 钢管惯性矩，查规范附录B表B得I=12.19CM4 容许挠度，查规范表5.1.8得[v]=L/150与10mm 则f=ql/100EI+Pl/48EI

f恒=(2+0.72)* 10004/100*2.06*105 *12.19*104 =1.08MM

F活=2.52* 10004/100*2.06*105 *12.19*104 =1.003MM f=1.08+1.003=2.083<[V]=1000/150=6.67MM 故挠度也满足要求

4、小横杆对大横杆作用集中力计算 N恒=（2+0.72）/2=1.36KN N活=2.52*1/2=1.26KN （1） 大横杆计算

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1、将小横杆作用在大横杆上的集中力转换为均布荷载进行计算： 恒载：1.36/0.25=5.44KN/M 活载：1.26/0.25 =5.04KN/M

2、根据以上数据，对大横杆进行受力计算 1）抗弯验算

M恒=0.1*5.44*1=0.4KN.M M活=0.117*1.26*1=0.147KN.M

则Mmax=M恒+M活=0.4+0.147=0.691KN.M =Mmax/W

钢管的截面模量，查规范附录B表B，W=5.08CM

Q235钢管抗弯强度设计值，查规范表5.1.6得f=205N/MM2 按规范中公式（5.2.1计算抗弯强度）：

=Mmax/W=0.691*106/5.08*103=136N/MM2<[f]=205N/MM2

抗弯强度满足要求 2）挠度计算：

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钢管弹性模量，查规范表5.1.6得E=2.06*10N/MM钢管惯性矩，查规范附录B表B得I=12.19CM4

容许挠度，查规范表5.1.8得[V]=L/150与10MM 则f=ql4/100EI

F恒=0.667*5.44*10004/100*2.06*105*12.19*104=1.44MM F活=0.99*5.04*10004/100*2.06*105*12.19*104=1.99MM F=1.44+1.99=2.47MM<[V]=1000/150=3.43MM 故挠度也满足要求

3、立杆受大横杆作用集中力计算

N=N恒+N活=(0.600+0.500)*5.44*1+（0.617+0.583）*5.04*1=12.032KN 3）立杆验算

杆件的计算长度：L0=kuh(k为受压杆件计算长度附加系数，取1.155；u为考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数，按表5.3.3取1.7；h为立杆的步距为1500mm)

杆件的容许长细比：λ= l0/i（λ按表5.1.9取250；i查规范附录B表B得15.8mm）；

杆件的抗压强度f=N/ψA（ψ为轴心受压构件的稳定系数；A为钢管截面积，查表得A=4.cm2） 立杆计算：

l0=kuh=1.155*1.7*1500=2945mm

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λ= l0/i=2945/15.8=186.4<[λ]=250 满足要求 由λ=186.4查出ψ=0.207

f=N/ψA=12.032*10/0.207*4.*10=119N/MM<[f]=205N/MM 抗压强度满足要求； 4）扣件验算

因立杆荷载12.032KN大于扣件的抗滑移承载力[F]=8KN，故单扣件不满足其稳定性要求，需要采用双扣件，其他部位可采用单扣件。

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五、 悬挑端工字钢验算

在屋面悬挑处，我方拟采用预埋工字钢的方法进行屋面构架的施工，按照最不利点计算，为屋面1/F轴外的屋面构架，所采用的工字钢的悬挑长度为（屋面悬挑构架的长度+操作面的宽度）=2.9+0.2=3.1M。所采用的工字钢的长度为6M。荷载计算

1）荷载标准值： 恒载部分：

A、模板及其支架自重标准值1.5KN/m2； B、新浇混凝土自重标准值25KN/m3； 2.活载部分：

A、施工人员及施工设备荷载标准值2.5KN/m2；

2

B、振动混凝土时产生荷载标准值水平面模板2.0KN/m； 2）取1M为一个计算单元，可得 恒载部分：

砼自重：1.2(1*2.9*0.1*25KN/M3)=8.7KN

1.2*[0.2*(0.67-0.1)*25KN/M3]=3.42KN

砼自重小计：11.82KN

模板及支架自重：

1.2*1*1.5KN/M2=1.8KN/M2

排架每点自重

在悬挑工字钢上总计4根立杆

每根立杆长度为11.63M,每根立杆的重量为0.038KN/M.故单根立杆的重量为 11.63*0.038=0.44KN,横杆的自重为（步距为1.5M）1.2*8*0.038=0.38KN 取安全系数为1.2可得1.2*(0.44+0.38)=0.965KN

工字钢自重

1.2*3.1*0.338=1.257KN

可得

恒载小计=砼自重+模板支架自重+排架自重+工字钢自重

=13.86+2.16+0.965+1.257 =18.242KN

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活载部分

1.4*[1.2*2.9*(2.5+2)]=21.924KN

总计荷载

=活载+恒载=18.242+21.924=40.166KN 3)工字钢受力计算

由于在工字钢上有四根立杆，将以上所计算的总荷载转化成线荷载计算，可得 40.166KN/3.1M=12.956KN/M 工字钢的受力简图为

可得：工字钢所受的最大弯矩为

M=1/8*QL2=12.956*3.1*3.1/8=15.563KN.M

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=M/W=15.563*10/102*10*10*10=152.6<205N/MM 故可得该工字钢能够满足要求

对工字钢的约束端进行计算

在悬挑部分采用钢丝绳将悬挑端固定 可得，两端支座所承受的力为

RAB+RBA=QL/2=15.563*3.1/2=24.122KN 在非悬挑端

采用2根Φ16的钢筋作为钢筋拉环即可满足要求，并且考虑安全系数起见，在搭设内部排架时，将局部与工字钢位置重合的立杆全部搭设于工字钢上，作为工字钢的配重。

在悬挑端，钢丝绳固定于.770M处的梁处，钢丝绳的角度为50.79度。钢丝绳所承受的拉力为N= RBA/sin50.79=24.122/sin50.79=24.122/0.77=31.32KN。 即选用直径12.5MM(钢丝破断拉力总和为80.1KN)的钢丝绳能够满足要求。 钢丝绳全部固定于结构柱上。

4）钢丝绳所支附梁的验算

本设计中，钢丝绳所支附的梁为TWKL5及TWKL7，由于该两梁的截面及配筋均一样，但TWKL5梁长大于TWKL7，故仅对TWKL5进行验算。 对于TWKL5在以下的计算中按照简支梁进行验算（实际的设计中，该梁的受力优于简支梁的受力）。

由于钢丝绳在水平方向对该梁存在有拉力。

该接力每一道钢丝绳为31.32KN*cos50.79=19.799KN

在该梁上，将该力换算成为均布荷载进行计算可得（该梁梁长为8266M，共有9道钢丝绳作用其上），19.799*9/8.266=21KN/M

TWKL5截面尺寸：B*H=200*670，在水平拉力作用下截面尺寸为：B*H=670*200。 混凝土的强度等级为C25，钢筋为HRB400(fy=360N/MM2)级。L0=8266-600=7666MM。配筋为底筋2根18，面筋2根12，抗扭钢筋为4根14。在拉力作用下该抗扭钢筋成为受拉钢筋。即底筋成为2根14+1根12+1根18，面筋同底筋。As=2*153.9+113.1+2.5=675.4MM2 Mmax=ql2/8=21*7.6662/8=1.3KN.M 梁的有效截面ho=200-50=150MM.

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Ξ b=0.518 αs=0.400 截面的极限弯矩为

Mu=Asfy(h0-αs)=675.4*360*(150-40)=26.74KN.M远远小于所需承受的弯矩。 故不能在梁上受力。

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