结构简算计算及相关案例课件.ppt

1、临时结构设计.适用的范围适用的范围计算的目的计算的目的结构设计的几个概念结构设计的几个概念极限状态法与容许应力法的区别极限状态法与容许应力法的区别验算前的准备工作验算前的准备工作Contents Page目录页临时设计的五个阶段临时设计的五个阶段模板设计验算案例讲解与练习模板设计验算案例讲解与练习支架稳定支架稳定.适用的范围适用的范围1.适用的范围 适用于建筑施工所需的临时结构的设计或计算，对于永久结构，应按相关设计规范规定执行。计算的目的计算的目的2.建设工程安全生产管理条例和公路水运工程安全生产监督管理办法均规定：对下列达到一定规模的危险性较大的分部分项工程编制专项施工方案，并附具安全验算

2、结果安全验算结果。.2013年3月21日20时30分，桐城市盛源财富广场工程在浇筑主楼中庭5层屋面梁柱混凝土过程中，模板支撑系统失稳坍塌，造成8人死亡，6人受伤。判决结果：被告人王某乙明知自己不具备相关资质，仍违规担任该工地的项目技术负责人，专项方案编制、审核不到位，审核相关技术方案时不负责，安全技术交底不到位，且未编制B1区脚手架搭建方案，未通过专家论证，对该事故的发生负有重大责任。调查报告：王青海，安徽省龙达建设集团建筑安装有限公司工程项目技术负责人。专项方案编制、审核、审批把关不到位，审核相关技术方案不负责任；安全技术交底不到位，在中庭部位模板支架搭设、模板辅设、钢筋绑扎、混凝土浇注等施

3、工过程中，只是由该项目的质量检查员进行口头安全技术交底，没有书面交底记录等资料；明知前述重大隐患未消除，仍然违反混凝土框架结构浇筑程序组织施工，其行为已涉嫌犯罪，建议由司法机关依法追究其刑事责任；同时建议由省住房城乡建设厅依法撤销其与安全生产有关的执业资格、岗位证书。 2011年10月8日13时40分左右,大连市旅顺口区蓝湾三期住宅楼工程在地下车库浇筑施工过程中，发生模板坍塌事故，造成13人死亡、4人重伤，1人轻伤，直接经济损失1237.72万元。席卫江，大连阿尔滨集团建筑公司一分公司安全部长。未认真落实安全管理制度，对所属安全员履职督促检查不力，在不具备专业技术资格的条件下，不具备专业技术资

4、格的条件下，利用利用PKPM软件编制软件编制旅顺郭水路小孤山地段（蓝旅顺郭水路小孤山地段（蓝湾三期）湾三期）B-1#模板施工方案模板施工方案，该方案存在一定缺，该方案存在一定缺陷陷，对这起事故发生负有一定责任。 2009年11月14日，浙江温州市绕城高速公路北线工程仰义枢纽前京村段一高架桥匝道，在施工时发生倾塌事故。事故造成1人死亡、7人受伤。 1.2 模板支架与脚手架坍塌案例模板支架与脚手架坍塌案例住房和城乡建设部2013年房屋市政工程生产安全事故通报 2013年，共发生26起较大及以上事故。 其中模板支撑体系坍塌事故13起，死亡54人，分别占较大事故总数的50%和51.43%；. 住房和城

5、乡建设部2014年房屋市政工程生产安全事故通报 2014年，共发生29起较大及以上事故。模板支撑体系坍塌事故5起，死亡22人，分别占较大及以上事故总数的17.24%和20.95%；卸料平台坍塌事故1起，死亡5人，分别占较大及以上事故总数的3.45%和4.76%；外脚手架坍塌事故1起，死亡3人，分别占较大及以上事故总数的3.45%和2.86% . 2011年年10月月8日，大连市旅顺日，大连市旅顺口区一工程在浇口区一工程在浇筑地下车库顶板筑地下车库顶板混凝土过程中，混凝土过程中，发生模板支撑系发生模板支撑系统坍塌事故，造统坍塌事故，造成成13人死亡。人死亡。 . 2010年年1月月3日下午日下午

6、14时时44分分,昆明新机场建设昆明新机场建设工地一在建桥梁工地一在建桥梁发生垮塌。经初发生垮塌。经初步核查，发生事步核查，发生事故的施工作业面故的施工作业面人员约人员约41人，伤人，伤亡情况如下：轻亡情况如下：轻伤伤26人，重伤人，重伤8人，人，死亡死亡7人。人。. 2015年年1月月12日日11时时50分左右，芜湖华强分左右，芜湖华强文化科技产业园配送中文化科技产业园配送中心建设工地，在混凝土心建设工地，在混凝土浇筑过程中发生坍塌事浇筑过程中发生坍塌事故，造成故，造成15名工人被埋。名工人被埋。经紧急营救，经紧急营救，7人被当人被当场救出。场救出。8名被埋人员名被埋人员经救出后确认已经死亡

7、。经救出后确认已经死亡。经初步判断，该事故系经初步判断，该事故系施工企业违规施工所致。施工企业违规施工所致。目前，施工企业主要负目前，施工企业主要负责人已经被有关方面控责人已经被有关方面控制。制。. 2010年年5月月8日日凌晨零时凌晨零时26分分,广广州天河区临江大道州天河区临江大道猎德污水处理厂正猎德污水处理厂正在进行封顶施工的在进行封顶施工的四期工程脱水机房四期工程脱水机房屋顶突然坍塌屋顶突然坍塌,正在正在楼顶浇注混凝土的楼顶浇注混凝土的19名工人被压。事名工人被压。事故造成故造成1人当场身人当场身亡亡,另有另有16人受伤人受伤入院。入院。.2010年年5月月8日日10时时35分，在广州

8、分，在广州市天河区奥体南市天河区奥体南路一在建路一在建大型商大型商场场工地三楼楼面，工地三楼楼面，正在浇灌混凝土正在浇灌混凝土时突然发生坍塌时突然发生坍塌事故。在场施工事故。在场施工的的8名建筑工人被名建筑工人被埋，造成埋，造成4死死4伤。伤。. 2010年年5月月8日连续发生的两起高支模坍塌事故的工日连续发生的两起高支模坍塌事故的工地都是广州市建筑集团在建项目。据悉，目前该集团已地都是广州市建筑集团在建项目。据悉，目前该集团已被暂停招标资格，集团下被暂停招标资格，集团下420多个项目大部分停工整改。多个项目大部分停工整改。建委相关人士介绍：建委相关人士介绍：“保守估计该集团全面整改起码要保守

9、估计该集团全面整改起码要半个月以上，这对企业绝对是个考验，也是我们从严管半个月以上，这对企业绝对是个考验，也是我们从严管理的体现。理的体现。”. 2007年年2月月12日，广西医科大学日，广西医科大学图书馆工地屋面模图书馆工地屋面模板支撑体系坍塌事板支撑体系坍塌事故，混凝土作业班故，混凝土作业班组人员从作业面坠组人员从作业面坠落并被埋。有落并被埋。有7人人死亡，死亡，7人受伤。人受伤。. 2005年年9月月6日，日，位于北京西单的西西位于北京西单的西西工程工程4号地综合楼工号地综合楼工地发生模板支架坍塌地发生模板支架坍塌事故，事发时现场共事故，事发时现场共有有47名工人施工。事名工人施工。事故

10、造成故造成8人死亡，人死亡，20多人受伤。该工程施多人受伤。该工程施工方为中国第二十二工方为中国第二十二治金建设公司。治金建设公司。. 连墙措施连墙措施不可靠，不可靠，11层层脚手架瞬间坍脚手架瞬间坍塌，造成塌，造成2人人死亡、死亡、2人重人重伤和伤和10人轻伤人轻伤的重大事故的重大事故. 2009年年3月月24日，日，位于江苏镇江闹市区位于江苏镇江闹市区一幢一幢6层楼脚手架突然层楼脚手架突然坍塌，造成正在拆楼坍塌，造成正在拆楼改造的工人改造的工人1死死3伤。伤。事故原因主要是因为事故原因主要是因为工人将拆下的废弃物工人将拆下的废弃物堆积在脚手架上，堆堆积在脚手架上，堆积物过于沉重，加上积物过

11、于沉重，加上砸墙时造成脚手架晃砸墙时造成脚手架晃动，导致脚手架被压动，导致脚手架被压趴。趴。. 2009年6月30日，浙江临安市正在进行外墙装修的白天鹅大酒店，突然发生脚手架坍塌事故，事故造成2死5伤。. 2009年8月16日，青岛市威海路一商厦在进行网点门头整修过程中，施工脚手架突然发生倒塌，造成19人受伤。.结构设计的几结构设计的几个概念个概念3.3.1 建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068 2001）2、可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。1、可靠性：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。3、极限状态：整个结构或结构的一部分超过某一特定

12、状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态。.3.1 建筑结构可靠度设计统一标准建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068 2001）5、作用效应：由作用引起的结构或结构构件的反应，例如内力、变形和裂缝等。4、作用：施加在结构上的集中力或分布力(直接作用，也称为荷载)和引起结构外加变形或约束变形的原因(间接作用)。6、抗力：结构或结构构件承受作用效应的能力，如承载能力等。.3.2 钢结构设计规范(GB50017-2003)2、承载能力：结构或构件不会因强度、稳定或疲劳等因素破坏所能承受的最大内力；或塑性分析形成破坏机构时的最大内力；或达到不适应于继续承载的变形时的内力。

13、1、强度：构件截面材料或连接抵抗破坏的能力。强度计算是防止构件或连接因材料强度被超过而破坏的计算。3、强度标准值：国家标准规定的钢材屈服点（屈服强度）或抗拉强度。.3.2 钢结构设计规范钢结构设计规范(GB50017-2003)5、屈曲：杆件或板件在轴心压力、弯矩、剪力单独或共同作用下突然发生与原受力状态不符的较大变形而失去稳定。4、强度设计值：钢材或连接的强度标准值除以相应抗力分项系数后的数值。.3.3 铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005）2、刚度 ：结构或构件抵抗变形的能力。1、强度 ：材料或构件受力时抵抗外力的能力。其值为在一定的受力状态或工作状态下，材科所能承受的最大

14、应力成构件所能承受的最大内力，后者亦称承载能力。3、变形 ：荷载引起的结构或构件中各点间的相对位移。可恢复的变形为弹性变形，不可恢复的变形为塑性变形。.3.3 铁路桥梁钢结构设计规范铁路桥梁钢结构设计规范（TB10002.2-2005）5、预拱度：为抵消梁、 拱、 桁架等结构在荷载作用下产生的挠度，而在施工或制造时所预留的与挠度方向相反的校正量。4、挠度：结构或构件在荷载作用下任一横截面的形心在垂直于原来轴线方向的线位移，称为该截面的挠度。.极限状态法与容许应力法的区别4.4.1 4.1 概念不同概念不同 容许应力设计法:以结构构件的计算应力不大于有关规范所给定的材料容许应力的原则来进行设计的

15、方法,一般的设计表达式为。 极限状态设计法：当以整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态，按此状态进行设计的方法称极限状态设计法。它是针对破坏强度设计法的缺点而改进的工程结构设计法。.4.24.2设计指标不同（以钢结构设计抗拉指标为例）设计指标不同（以钢结构设计抗拉指标为例）钢结构设计规范GB50017:1、极限状态设计法：强度设计值强度设计值=钢材的屈服点强度钢材的屈服点强度/材料抗力分项系数材料抗力分项系数.4.24.2设计指标不同（以钢结构设计抗拉指标为例）设计指标不同（以钢结构设计抗拉指标为例）2、容许应力设计法：强度容许

16、值强度容许值=钢材的屈服点强度钢材的屈服点强度/某一安全系数某一安全系数TB10002.2-2005铁路桥梁钢结构设计规范:3.2.1钢材基本容许应力对屈服强度的安全系数，各钢号基本上都采用1.7左右。JTJ025-86公路桥涵钢结构与木结构设计规范:条文说明第1.2.5条与铁路规定一致。.4.34.3荷载组合时安全系数处理方式不同荷载组合时安全系数处理方式不同1、极限状态设计法： 荷载组合时需乘安全系数，一般恒载乘1.2，活载乘1.4。2、容许应力设计法： 荷载组合时直接叠加即可，可不用乘系数.临时设计的五临时设计的五个阶段个阶段5.1、明确目的阶段 弄清设计目的（使用功能），在此基础上，判

17、别临时结构的设计可靠度（安全级别）、分析出临时结构设计所要计算的工况以及工况所对应的荷载。 收集计算所需的地质资料、荷载数值、材料性能、现场有的材料等基本信息。2、收集资料阶段.3、计算准备阶段 明确计算所用的规范、规程等相关设计依据；决定计算采用的理论（如：容许应力法还是极限承载法）；列出荷载组合工况（含组合系数）及荷载组合结果。 根据组合的荷载工况和组合的荷载，按照力的传递途径依次进行构件的受力计算分析。4、分析计算阶段5、成果整理阶段 将前4个阶段的成果汇总整理为正式的计算书。.结构验算前的准备工作6. 1.确定设计概况（结构体系采用何种形式组成，包括材料材质、尺寸、间距等） 2.确定计

18、算方法（允许应力法、极限承载法） 3.相关设计参数的确定（如：材料的弹性模量、截面积、惯性矩以及荷载取值等） 4.力学模型的建立与计算（按照材料的受力顺序依次建立力学模型；受力验算：强度与刚度验算。） 5.检算结果验证，确定是否进行优化设计。.6.16.1强度、刚度、稳定性计算公式强度、刚度、稳定性计算公式1、强度 弯曲应力： 剪切应力： （矩形： 圆形： 圆环： 工字钢： ）2、刚度 简支均布荷载：WMIbVSAV23AV34AV21AVEIql38454max.6.26.2常用材料特性常用材料特性.6.36.3常用荷载及组合常用荷载及组合（一）作用在模板上的荷载标准值有（一）作用在模板上的

19、荷载标准值有.6.36.3常用荷载及组合常用荷载及组合.6.36.3常用荷载及组合常用荷载及组合.6.36.3常用荷载及组合常用荷载及组合.6.36.3常用荷载及组合常用荷载及组合（二）模板及其支架设计计算时荷载的组合（二）模板及其支架设计计算时荷载的组合.模板设计验算案例讲解与练习7.7.17.1案例一案例一.1、荷载取值及组合（1）混凝土对模板侧压力 取两者中较小值： 42.94kN/（2）混凝土倾倒对模板侧压力：2kN/ 强度检算时荷载组合为：（1）+（2）=44.94 kN/ 刚度检算时荷载组合为：（1）=42.94 kN/94.42215. 10 . 115252002422. 02

20、2. 021211kNVFC/6 .1054 . 4*24c2kNhF.2、竹胶板检算取宽度为1m宽的竹胶板进行计算q强=44.94 kN/1m=44.94 kN/mq刚=42.94 kN/1m=42.94 kN/m0.3m47331081. 212015. 0112mbhI35221075. 36015. 016mbhWMPaE4100 . 1.强度验算：mNlqMk505. 083 . 094.44822max强MPaWM48.131075. 3505. 05NlqVk74. 623 . 094.442强a674. 0)015. 01 (274. 6323MPAV.刚度验算：mmEIlqf

21、61. 1)1081. 2()100 . 1 (3843 . 094.42538457744刚支座反力：kNR74. 623 . 094.442lq强强kNR44. 623 . 094.422lq刚刚.3、5cm10cm方木检算 0.8mmkNRq/48.13174. 62b2强强mkNRq/88.12144. 62b2刚刚46331017. 4121 . 005. 012mbhI35221033. 861 . 005. 06mbhW.强度验算：MPaE4100 . 1mNlqMk078. 188 . 048.13822max强MPaWM94.121033. 8078. 15NlqVk39.

22、528 . 048.132强a617. 1) 1 . 005. 0(239. 5323MPAV.刚度验算：支座反力：mmEIlqf65. 1)1017. 4()100 . 1 (3848 . 088.12538456744刚kNR39. 528 . 048.132lq强强kNR15. 528 . 088.122lq刚刚.4、10cm10cm方木检算 0.6mmkNRq/93.353 . 039. 52b2强强mkNRq/33.343 . 015. 52b2刚刚46331033. 8121 . 01 . 012mbhI34221067. 161 . 01 . 06mbhW.强度验算：MPaE41

23、00 . 1mNlqMk62. 186 . 093.35822max强MPaWM7 . 91067. 162. 14NlqVk779.1026 . 093.352强a62. 1) 1 . 01 . 0(2779.10323MPAV.刚度验算：支座反力：mmEIlqf7 . 0)1033. 8()100 . 1 (3846 . 033.34538456744刚kNR779.1026 . 093.352lq强强.7.27.2案例二案例二1、工程概况 某块板的模板支撑体系从上至下依次为15mm厚竹胶板、横向放置间距20cm的10cm10cm的方木、纵向放置间距60cm的15cm15cm的方木。 经计

24、算得竹胶板承受的面荷载为： 强度：35kN/ 刚度：30kN/.2、计算分析 采用容许应力法进行分析 （1）底板计算 底模采用15mm厚竹胶板，计算时按简支梁考虑，取计算宽度为0.5m。 荷载：q强=35kN/0.5m=17.5kN/m q刚=30kN/0.5m=15kN/m 计算模型：.强度计算跨中弯矩： 弯曲应力：刚度计算跨中挠度： mkNqlM0875. 02 . 05 .17818122MPaMPaWM0 .117 . 46/015. 05 . 00875. 02mmlmmEIlqf5 . 040025. 0)12/015. 05 . 0(1093842 . 015538453644刚

25、.支座反力 (2) 10cm10cm方木计算荷载： kNqlR75. 122 . 05 .172强kNlR5 . 122 . 0152q刚刚mkNRq/75 . 075. 12b2强强mkNRq/65 . 05 . 12b2刚刚.计算模型 强度计算跨中弯矩：弯曲应力： mkNqlM315. 06 . 07818122MPaMPaWM0 .1189. 16/1 . 01 . 0315. 02.剪应力： 刚度计算跨中挠度： mmlmmEIlqf5 . 140014. 0)12/1 . 01 . 0(1093846 . 06538453644刚MPaMPalqAAV3 . 1315. 026 . 0

26、71 . 01 . 02322323强.7.27.2案例三案例三1、工程概况 某I32a工字钢横梁，跨度为4.5m，其上受间距0.7m的集中力作用，在不考虑其自重的情况下，集中力大小为： F强=10kN F刚=8kN .2、I32a工字钢检算 采用容许应力法 （1）以均布荷载进行计算 mkNmkNFq/3 .147 . 010b强强mkNmkNFq/4 .117 . 08b刚刚.强度计算跨中弯矩：弯曲应力：剪应力：刚度计算跨中挠度：mkNqlM2 .365 . 43 .14818122MPaMPaWM14531.52106922 .366MPaMPalqAAV856 .1025 . 43 .1

27、40095. 032. 01211强mmlmmEIlqf25.114007 . 210108. 11005. 23845 . 44 .11538454844刚. （1）以集中荷载进行计算 当x趋于0时，剪力最大；当x=0.15时，跨中弯矩及挠度最大 经midas计算结果如下：. 弯曲应力 max=53.1MPa=145MPa. 剪应力 max=14MPa=85MPa. 挠度 fmax=2.8mml/400=11.25mm.支架稳定性8.8.18.1临界应力与柔度临界应力与柔度AlEIAF22crcr)(AiI222crcr)(ilEAFil.8.18.1临界应力与柔度临界应力与柔度22crEi

28、l.8.18.1临界应力与柔度临界应力与柔度.8.28.2支架稳定性支架稳定性建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范JGJ 166-2008满堂扣件式钢管脚手架满堂扣件式钢管脚手架：在纵、横方向，由不少于三排立杆并与水平杆、水平剪刀撑、竖向剪刀撑、扣件等构成的脚手架。该架体顶部作业层施工荷载通过水平杆传递给立杆，顶部立杆呈偏心受压状态，简称满堂脚手架满堂脚手架。满堂扣件式钢管支撑架满堂扣件式钢管支撑架 ：在纵、横方向，由不少于三排立杆并与水平杆、水平剪刀撑、竖向剪刀撑、扣件等构成的承力支架。该架体顶部的钢结构安装等（同类工程）施工荷载通过可调托撑轴心传力给立杆，顶部立杆呈轴心受压状态，简称满堂支

29、撑架满堂支撑架。.8.28.2支架稳定性支架稳定性建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范JGJ 130-2011JGJ 130-2011.8.28.2支架稳定性支架稳定性5.3.4 满堂脚手架立杆的计算长度应按下式计算： lo= kh （5.3.4） 式中： k满堂脚手架立杆计算长度附加系数， 应按表 5.3.4 采用； h步距； 考虑满堂脚手整体稳定因素的单杆计算长度系数，应按本规范附录 C 表 C-1 采用。 表 5.3.4 满堂脚手架计算长度附加系数 高度 H（m） H20 20 H30 30 H36 k 1.155 1.191 1.204 注：当验算立杆允许长细比时，取 k=1 .8.28.2支架稳定性支架稳定性.8.38.3模板支架联系案例模板支架联系案例已知某结构物顶板厚度h1=30cm，侧墙厚度b1=40cm，侧墙间净宽b2=600cm，顶板距基础高度h2=550cm，结构物长度L=500cm。要求：1、画出侧墙模板和顶板模板及支架体系草图；2、给出模板及顶板支架计算。. 谢谢！