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1、北京卓良棋板有限公司Beijing Zulin Formwork & Scaffolding Co., Ltd.ZPM100架体计算书编制:审批:审核:北京卓良模板有限公司一. 编制计算书遵守的规范和规程：建筑结构荷载规范(GB50009-2001)钢结构设计规范(GB50017-2003)混凝土结构设计规范(GB50010-2002)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. 爬模下架体组成：爬模下架体由预埋件、附墙装置、导轨、支架及液压动力装置组成。(用于直爬)（用于斜爬，倾斜范围土 1
2、8）三. 计算参数：1 .塔肢内外墙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3.0KN/m2 （爬升时为 1.5KN/m2）模板安装工作平台（2）最大允许承载0.75KN/m2 （爬升时可不考虑）模板后移及倾斜操作主平台（3）最大允许承载1.5KN/m2爬升装置工作平台（4）最大允许承载0.75KN/ m2拆卸爬锥工作平台（5）最大允许承载0.75KN/ m2 （爬升时可不考虑）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133KN （即13.3t）。4. 自爬
3、模爬升时，结构砼抗压强度不低于15MPa。四. 荷载计算：1 .施工荷载 参数说明施工活载施加到各平台的施工荷载；平台长分配到单个机位的模板宽度；取决于方案布置，在此以3.5米为例计算平台宽平台板的长度；荷载分项系数荷载的放大系数；活载取1.4荷载设计值一一强度计算中使用，其值等于荷载标准值乘以荷载分项系数； 计算表格(以下图表中白色框内的数值是用户输入，灰色框内是定值)位置施工活载(KN/m2)平台长(m)平台宽(m)荷载分项系数荷载设计值F(KN)总荷载(KN)平台1.503.501.201.408.8238.22平台0.003.501.200.00平台1.503.502.8020.58平
4、台0.753.502.408.82平台0.003.501.600.00爬升时，施工荷载为38.22KN。2. 油缸顶升力判定模板自重模板的自重一般是65Kg/m2,假定分配到单个机位的模板最大可以是3.5X6.15m,则模板 自重是14KN；ZPM100下架体总重：下架体自重(kg)平台长(m)平台板自重(kg/m2)平台(4)(kg)平台(5)(kg)平台梁单位重量(kg/m)平台梁(kg)下架体总重(kg)7953.527226.8151.219.8346.51519下架体自重由标准图计算而得，是个定值；1369.8-445.69 (导轨)-129.26 (附墙挂座)=794.85 kg平
5、台板自重平台板一般取50mm厚的木板，木材的密度取540 kg/m3,这里取27 kg/m2；平台梁单位重量可根据施工现场选取平台梁，自行计算它的单位重量，在此平台梁 选取单槽钢16。下架体自重合计为15.19KN；ZPM100 上架体总重：(以三层桁架为例)上架体自重(kg)平台长(m)平台板自重(kg/m2)平台(1)(kg)平台(2)(kg)平台(3)(kg)平台梁单位重量(kg/m)平台梁(kg)上架体总重(kg)7253.527113.4113.4264.619.8415.81632上架体自重一一由标准图计算而得，上架体是可变的，可根据实际情况自行进行计算;这里以三层桁架为例，且假设
6、单个机位对应1.5个上架体。上架体总重为16.32KN. 主平台横梁主平台横梁根据架体是整体式还是上下分离式由方案布置决定，ZPM100 般采用上下分 离式，在此横梁采用双槽钢25,54.8 kg/mX3.5mX3=575.4 kg,合计5.75KN。 连接钢管自重根据方案布置而定，这里设定架体总体布置23根连接钢管，钢管采用3X48单根钢管单位重量 (KN/m)布置数量 (根)钢管单位重量 (KN/m)单机位分配(m)总重 (KN)0.06231.383.504.83连接钢管的重量为4.83KN。除了要计算以上项目以外还需要考虑一些施工现场其它不可预见因素引起的荷载。 架体总重爬升时架体总重
7、为38.22+(14+15.19+16.32+5.75+4.83)X1.2=105.53KN，取摩擦系数 1.2,则 105.53X1.2=126.63KNV133KN (单个油缸的顶升力)3. 爬升状态下架体承重限定下架体所承受的竖向荷载包括模板自重14KN,上架体自重16.32KN,以及上架体上所施 加的施工荷载38.22KN，主平台横梁5.75KN，合计74.29KN。综上，爬升时下架体所能承受的最大的竖向荷载为65KN.4. 下架体承受水平荷载限定水平荷载在这里指的就是风荷载，假定最大工作风级数是10级，风速V = 0.836 X B 3 2 = 0.917 X10% = 29m /
8、s其中B-风级数风压Wp=V21600 = 2921600 = EN/ m2考虑到风荷载的不定性，在这里对其进行一定程度的放大，取1.4的放大系数，则风荷 载最大设计值为0.74KN/m2,受风面的高度计算到最高处挑架的护栏顶部，则其值为7.75m (6.15+1.6=7.75)。风级最大风速(m/s)风压(KN/m2)单机承担模板宽(m)受风面高(m)风载设计值(KN)10.920.0013.507.750.0322.590.0060.2234.760.020.7547.340.051.79510.250.093.49613.480.166.04716.980.259.58820.750.3
9、814.31924.760.5420.371029.000.7427.94综上，假定最大的水平荷载为28KN.5. 上架体受力分析以及传力计算上、下架体是通过平台梁来传递荷载的，平台梁与上、下架体有三个节点传力，以三层 桁架仰爬来举例进行传力计算：各平台荷载位置 施工活载(KN/m2)平台长(m)平台宽(m)平台横梁宽(m)荷载分项系数荷载设计值q(KN/m)平台3.003.501.201.201.4014.70平台0.753.501.201.203.68平台1.503.502.802.707.62模板自重这里设定分配到单个上架体上的模板宽度为3.5米，高度为6.15米。模板宽(m)模板高(m
10、)单位面积模板质量(kg/m2)模板自重(KN)荷载分项系数荷载设计值(KN)3.506.1565.0013.991.2016.79仰爬时，模板自重通过横向背楞以集中荷载形式作用于主背楞上 16.79/5=3.36KN 风荷载计算根据上述可知，最大风荷载为0.74KN/m2，作用在模板表面，则沿背楞高度方向风荷载设计值如下表最大风载(KN/m2)模板宽(m)模板高(m)主背楞高(m)荷载分项系数风载设计值(KN/m)0.743.506.155.601.403.98 用结构力学求解器对上架体进行受力分析荷载施加说明：各个操作平台承受均布线荷载，大小分别为14.7KN、3.68KN、3.68KN、
11、7.62KN，方向 为竖直向下；主背楞承受风荷载，由模板传来，以均布荷载的形式作用于主背楞上，大小为3.98KN/m, 方向为水平向右；主背楞承受模板自重，模板自重以集中荷载的形式通过横向背楞作用于主背楞上，大小 为3.36KN，方向为竖直向下；上架体自重以集中荷载的形式，通过与后移横梁的连接点传递，通过分析，上架体自重 的重心向后倾斜，可得施加到1节点处的荷载是自重的0.25, 2节点处为0.75倍的自重， 大小分别为4.08KN、12.24KN；荷载图轴力图（KN）剪力图（KN）弯矩图（KN - m）i各杆件的轴力、弯矩、剪力见下表:杆件号轴力(KN)剪力(KN)弯矩(KN.m)3-36.
12、0296.61-14.628-111.16-27.048.921036.2327.516.0213-13.399.08-8.0117-69.150.42-0.9020-56.930.000.0021-52.090.000.00上述选择的是受力最不利的杆件，如果上述杆件符合要求，那么其它杆件一定满足要求。 受拉杆件满足要求，只需要验算受压杆件的稳定性即可。ii受压杆件稳定验算：(轴力图中蓝色表示的杆件)杆件号轴力N(N)截面积A(mm2)计算长度 l0(mm)回转半径i (mm)长细比入稳定系数e应力o(N/mm2)抗压设计值f(N/mm2)容许长细 比入336020314029099.002.
13、931.00011.4721515081111606980330196.401.681.00015.93131339037001640110.4014.860.9913.6517691503140215099.0021.720.98122.4520569301382.3175038.9144.980.93444.1021520901382.3171038.9143.950.93740.22稳定验算中，受压杆件的长细比小于容许长细比，应力小于抗压设计值，满足要求。iii支座反力：(节点编号按从左向右顺序)3.3f 心反力图（KN）节点9处，支座水平向反力为-16.06KN（向左）；竖向反力为-7
14、0.82KN （向下）；节点8处，支座水平向反力为27.04KN（向右）；竖向反力为111.16KN （向上）；节点7处，支座水平向反力为-34.29N（向左）；竖向反力为39.82KN（向上）；各个节点的力会传递到下架体的承重三角架横梁上，如下是作用于承重三角架横梁上的 力：节点9处，水平作用力力为16.06KN（向右）；竖向力为70.82KN（向上）；节点8处,水平作用力为-27.04KN（向左）；竖向力为-111.16KN （向下）；节点7处，水平作用力为34.29KN（向右）；竖向力为-39.82KN（向下）；这样下架体在最大风荷载作用下最大水平力为37.76+28.21-32.89=
15、33.08KN （水平向右）；竖向力为84.28-117.54-39.65=-72.91KN （竖直向下）；弯矩为 -11.26-5.31-0.97=-11.54KNm （顺时针）.五. 用力学求解器对结构进行受力分析：将最不利荷载施加于斜爬下架体上，用结构力学求解器对承重三角架进行计算：（可根据施工实际荷载对模型进行修改计算）荷载施加说明:上架体作用与承重三角架横梁上的力是通过主平台梁传递的，大小及方向如上述;下架体自重是通过吊平台两立杆施加到连接部位的，将下架体自重平均加到相应作用点处，力的大小为8KN各杆件的轴力、弯矩、剪力见下表:杆件号轴力（KN）剪力（KN）弯矩（KN.m）2158.
16、48-76.0423.905173.2376.18-42.226164.49-38.6478.687-176.890.000.00上述选择的是受力最不利的杆件，如果上述杆件符合要求，那么其它杆件一定满足要求。 受拉杆件远满足要求，只需要验算受压杆件的稳定性即可。受压杆件稳定验算：（轴力图中蓝色表示的杆件）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)A(mm2)l0(mm)i (mm)入6o(N/mm2)f(N/mm2)比入71768902434.7297054.2854.720.90979.93215150稳定验算中，受压杆件的长细比小于容许长细比，应力小于抗压
17、设计值，满足要求。支座反力：反力图（KN）节点6处（承重插销处）水平反力大小为134.83KN；竖向反力大小为132.79KN节点7处（附墙撑处）反力大小为119.79KN，方向为西偏南18度。节其它工况，如风荷载水平向左，或是只作用风荷载（向左，向右），经计算分析，虽 然有些杆件由受拉变为了受压，但是内力值相对较小，符合受力要求；且各杆件的内力值大 小都较上述小，所以不作为不利组合考虑。架体进行俯爬时，整个架体重心集中于模板处，在风荷载作用下，架体会向上翘，这个力可以由附墙撑于导轨连接处来承受，而导轨有两个埋件于建筑物相连，因此不需要做架体 的抗倾覆验算。另，承重三角架杆件2、6为主要的受力
18、杆件，需要对其进行强度验算:杆件2：抗弯验算：M = 23.9KN -m，W = 141x2x103 = 2.82x105mm3，截面塑性发展系数y =1.05M23.9 x106b = max = 80.72N / mm2y WXt1.05 x 2.82 x105抗剪验算：V = 76.04KN,A = 25.7 x 2x 102 = 5.14x 103mm2V _ 76.04 x 103 厂 5.14 x103=14.79 N / mm 2折算应力：Jb 2 + 3t 2 = J80.722 + 3 x 14.792 = 84.69N / mm2 p J = 1.1x 215 = 236.
19、5N / mm2 满足要求。杆件6：抗弯验算：M = 78.68KN -m，W = 2 1 8 x 2x103 = 4.36x105mm3，截面塑性发展系数y = 1.05Mb =maxy WX78.68 x1061.05 x 4.36 x105=171.87 N / mm2抗剪验算：V = 38.64KN,A = 31.8 x 2x 102 = 6.36x 103mm2V_ 38.64 x 103A 6.36 x 103=6.08 N / mm 2折算应力：Jb2 + 3t2 = J171.872 + 3x6.082 = 172.19N/mm2 p J = 1.1x215 = 236.5N/
20、mm2 满足要求。昂计算亘亓仁移会析第P，座元.距杆端1 1/4谢: 丁整悻坐标表：局序坐衍系：X方向:| . 0011Ex方向：| a. 00115F方向:疼 ger哭三 病向：|-0. 0073Q转角：|-0. 00418轩角：|-0. 00118r不显示e益构r羊无际杆蒲位移值-(:乘以系数：F单元杆端1杆澈UVUV10. CO1-o.OOZ-0.0070.001-o. 00B20.CO1-0.006-0.0060.001-0. 008:0.001-0.0080.0020.001-0 007q0. CO1-o. ooe.-0.006-0.001-0. 003E-o.coi-0.003-0
21、.0050.0000. 0006-0.001-0.003-0.005-0.001-0 004变形图位移计算位秽计算自元位移兮析第T Z单元，距杆端1三攻t : M整伸坐标表:局部坐制耒：H方向：| 0. 00113H方向:I Q. 00113E方向 fo?008392p 京T向：|-0. 00339转角：|-0. 00135 转角：|-0. 00135位移显示C不显示 侦菇构 r单元旧杆蒂位成值(乖E原数：F单元tr端1tr茕巳编值rLTV10. CO1-0.002-0.0070.001-0. 00620.001-0.006-0.0060.001-0 00830.CO1-0.0080.0020
22、.001-0. 00T40. CO1-0. OOP.-0.006-0.001-0. 0035-0. CO1-0.003-0.0050.0000. 0006-0. CO1-0.003-0.005-0.001-0. 004第|2三单元，距柱端1旷三成：g装体坐标系：K方向：| 0. 001Z9 加向 CCL 00790局吾坐长系；有方向：| 0. 001Z9我城：|-0, 00790转角：| 0.0015B转角；| 0.00156r工显示-结构r单元17杆揣惊参值:1黍以系数：F单元杆端1杯端？编由UV010.001-0.002-0.0070 001-0. 00(20.031-0.006-0.00
23、60. 001-0. 00!30. CO1-0.0000.0020. 001-0. 00i40.001-0.006-0.006-0 001-0. 00：5-0.031-0.003-0.0050. 0000.00(6-0. CO1-0.003-0.005-0. 001-0. 00-：承重三角架横梁杆端位移分别为73.9mm和79mm，跨中位移为83.9mm，那么经分析杆件 跨中的变形为:1400400-=3.5mm73.9 + 7983.9 - 一-一- = 3.25mm 2满足要求。受力螺栓受力计算承重插销处水平向受力为134.83KN，方向水平向右；竖向力大小为132.79KN，方向为 竖直
24、向下。那么相对于挂座而言，它是倾斜了 18度，所以在挂座的受力图中，如下图所示:F = 134.83sin18+ 132.79cos18 = 167.96KN ；V = 134.83cos18132.79sin18 = 87.2 KN图中F、F2分别是受力螺栓处和挂座底部与墙接触处的合力，对受力螺栓处取矩，则有厂 0.05F 0.14V 0.05x 167.96 0.14x87.2“F = 86.04KN20.2895 0.050.2395方向和图中假设方向相反，水平向右，则说明此挂座有绕着挂座与墙接触处旋转的趋势。 此时受力螺栓处的F1为：F = F + F= 167.69 + 86.04
25、= 253.73 KN最终对埋件(双埋件)的拔力N=253.73KN；剪力V=87.2KN；附墙撑处的支撑反力R=119.79KN。六. 重要构件以及埋件的计算：1 .主背楞斜撑计算：螺杆承受最大压力F=56.93KN，螺杆螺纹为T60x6,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，旋合圈数n=H/P=8.3，螺杆和 螺母材料均为Q235 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H=0.5P=3mm， 螺纹小径d3 = d 2气=d 2
26、(H1 + a ) =53mm56930则其剪切强度：t= = 10.57N/mm2t =46.8N/mm2nd bn 3.14x 53x 3.9 x 8.33（由于螺纹牙材质为Q235，其许用剪应力t = 0.6。，取46.8N/mm2）,满足要求。 螺杆强度验算=地=3 X 56930 X3= 24.39N/mm2。=85N/mm2nd b2n 3.14x 53 x 3.92 x 8.3bp3（螺纹牙许用弯曲应力。=（11.2）。，取85N/mm2），满足要求。 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r =
27、0.7,螺杆危险截面的惯性半径i = d ,4=13.25mm，故人=四=x500 = 26.42人（Q235的人=61），不作3i 13.2522压杆稳定性验算。2. 主横梁埋件支座端头板承压验算如下：主横梁端头板与埋件支座的有效承压面积A=20x42=840mm2,承压力V=87.2KN,则其承 压应力。=V = 87.2x 103 =103.81/mm2 325N/mm2（Q235 钢承压强度设计值） A 840满足要求。3. 三角架尾撑抗压验算如下：尾撑截面积A = 3.14x402 = 5024mm2，尾撑处的支撑力R=119.79KN,则R _ 119.79 x 103A 5024
28、=23.84N / mm2 200 KN,故满足要求。 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：F 1.35 P P f Alc l c In式中Fl 一局部受压面上的作用的局部荷载或局部压力设计值；（KN） f 混凝土轴心抗压强度设计值；（14.3N/mm2）Bc混凝土强度影响系数；（查值为0.94）6一混凝土局部受压时的强度提高系数；（2）A混凝土局部受压面积；（mm2）An 混凝土局部受压净面积；A 局部受压计算底面积；（mm2） bi埋件板处混凝土局部受压净面积 1 = 3.14 x （502 -182）= 6832.64 mm 2F 200KN满足要求。ii爬锥
29、处由几何条件有竖向受力平衡由相似三角形可得P _aQ = b爬锥（L=150mm）受到受力螺栓传来的剪切力V:L = a + bv aP bQV =2 2对剪力作用点处取矩 , 一 214V 4 x 87 2,.,.,、计算可得：a = L,b = L , P = 2.33KN14.3KN （C30 砼抗压设计值），33 L 150满足要求。 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：F=100KN;V设计拉力为：F=200KN;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：f
30、v=420 N/mm2.有效面积为：A =1120.9mm2i受力螺栓抗剪:V = 100 础，A = 1473 x 2 = 2.9 x 103 mm 2V 100 x 103t = 一 = 34.48N / mm2 f = 420N / mm2A 2.9 x103v满足要求。ii受力螺栓抗拉:F 200 x 103b = 一 = 196.58N / mm2 f = 600N / mm2A 1017.4满足要求。iii折算应力:2=0.33 1满足要求. 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
31、服强度355 N/mm2，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。i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=1.1axdxf/ft式中la受拉钢筋的锚固长度1.1锚固长度修正系数a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/mm2）通过计算得到l技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
32、要求。ii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，即高强螺杆的承压力约为：F=335x26.52xn/4105.19KN则承压应力o=F/At=87.66N/mm2335N/mm2（45#钢屈服强度），满足要求。 承重插销计算非爬升状态时是承重插销受力，施加于其上的荷载可以通过上述荷载统计得出：48.51+（14+15.19+16.32+5.75+4.83）X1.2=115.82KNV280KN （承重插销的设计承载力，
33、由计算而得）所以，承重插销满足要求。七. 结论：综合上述做出如下规定：1.下架体承载：爬升状态施加到下架体上的竖向荷载（分配到单位机位的模板自重、上架体重、上架体 的施工荷载以及考虑现场需要的其它荷载）最大为65KN;2 .下架体承受水平力限定：架体在非爬升状态，可以施加的水平荷载最大为28KN （风速小于29m/s）;3 .油缸极限顶升力:对于ZPM100,油缸的工作限定如下图所示:供油压力与理论推力之关系压力无杆腔面积推力Kgf/cm2(cm2)吨3078.52.45078.53.98078.56.310078.57.912078.59.414078.511.015078.511.8160
34、78.512.617078.513.318078.514.1泵输出流量压力与功率（1拖14）压力流量液压功率Kgf/cm2（升/分）KW1505012.31605013.11705013.91805014.71905015.5速度与流量对应关系表油缸直径油缸面积油缸行程:全行程时间伸出速度对应流量杆径:有杆腔面积缩回速度回程时间对应流量D(cm)(cm2)(mm)(S)（毫米/秒）（升/分）d(cm)(cm2)（毫米/秒）(S)（升/分）1078.5400547.4073.495.653.882410.53383.401078.5400567.1433.365.653.882410.00403.231078.5400586.8973.255.653.88249.52423.081078.5400606.6673.145.653.88249.09442.941078.5400626.4523.045.653.88248.70462.811078.5400646.2502.945.653.88248.33482.691078.5400666.0612.855.653.88248.00502.59由上述关系图可以知道，当油缸的顶升力达到133KN时是符合要求的。
