1、模板外掛架施工方案一、工程概況：天津開發區濱海金融街三期 愛麗榭工程位于天津開發區盛達街與新城西路交口， 分東、西兩塊地塊，總建筑面積 144000m2，其中地下室 35000m2 ，基礎為樁 -承臺 -筏板基礎， A 樓主體為框架剪力墻結構。 A 樓地下一層，地上十九層； 建筑總高度 59.5 米。鋼筋混凝土外墻板厚度分別為 200mm， 300mm，混凝土強度等級為 C30。二、 主體施工階段外圍護結構方案選擇根據該工程施工特點，本工程現場采用北京奧宇模板有限公司的與鋼制大鋼模配套的外掛架體系。該體系設計簡單， 利用現場塔吊整體提升， 具有使用快速方便， 成本較低的優點。根據工程施工的要求

2、，外掛架的結構尺寸經常有變化，施工荷載也有變化， 為較快地進行外掛架的設計計算工作，或對已有外掛架因施工荷載變化進行承載能力驗算，特編本教材，供工程技術人員參改使用。根據多年工程施工經驗，一般外掛架的外形如圖1 所示（簡圖）。外掛架外形只指外掛架本身桿件相連接而成的外形尺寸，不包括外掛架腳手架及其連接的輔助另部件。外掛架外形尺寸是根據工程施工要求確定圖中所示的各部分尺寸的。精品文檔你我共享AD CFEB圖1 外掛架外形簡圖1外掛架設計計算步驟根據工程施工要求，設計確定圖1 表示的外掛架的外形尺寸、外掛架腳手架尺寸，并繪制外掛架使用側面圖和外掛架腳手架正面圖；設計確定外掛架各組成桿件的截面型式和

3、截面尺寸，外掛架腳手架截面尺寸；根據外掛架的外形尺寸、各組成桿件的截面型式和截面尺寸，確定外掛架的計算尺寸；計算確定外掛架自重、施工荷載及其他荷載，并確定各荷載的作用位置；確定外掛架的承載能力計算簡圖；計算外掛架的支座反力；計算外掛架各桿件內力及強度；AAAAAA精品文檔你我共享設計外掛架節點及其有關尺寸；驗算外掛架節點強度；繪制外掛架加工圖及節點大樣圖。如果桿件強度和節點強度不符合要求， 則分別修改不符合要求的桿件和節點設計尺寸，并重新計算或驗算修改后的桿件和節點強度，直至滿足要求為止。2外掛架的設計計算以下根據上述的設計計算步驟，并以具體例子分別進行敘述。21 設計確定圖1 所示的外掛架的

4、外形尺寸，外掛架腳手架尺寸，并繪制外掛架使用側面圖和外掛架腳手架正面圖。根據某工程要求，外掛架的外形尺寸如圖2。外掛架腳手架共10.6m 高，分為上6.4m 和下 4.2m，如圖 3 所示。外掛架使用側面圖和外掛架腳手架正面圖分別為圖3a 和圖 3b 所示。注： 1） =70.1 2）桿件用雙等肢角鋼 635圖2 某工程外掛架外形尺寸圖AAAAAA精品文檔你我共享a）外掛架使用側面b）外掛架附屬腳手架正面圖3 外掛架使用側面及附屬腳手架圖22 設計確定外掛架各組成桿件的截面型式、截面尺寸及外掛架腳手架截面尺寸。2 2 1 外掛架各組成桿件的截面型式和截面尺寸外掛架各組成桿件可以采用等肢角鋼、鋼

5、管等截面型式，根據使用荷載大小，可以全部采用一種類型的等肢角鋼，或者上弦桿、豎桿和斜桿采用等肢角鋼，內腹桿采用鋼管。或者上弦桿、豎桿和斜桿采用等肢角鋼，內腹桿也可采用另一類型等肢角鋼。本例題全都采用等肢角鋼。外掛架各組成桿件的截面尺寸根據使用荷載大小確定，采用相同尺寸加工方便。本例題全部采用2 個 635mm等肢角鋼， 如圖 2 標注所示。當然也可以采用不同的等肢角鋼，例如上弦桿、豎桿和斜桿采用 2 63 5，腹桿采用2 50 5 或鋼管 48 3.5 。2 2 2 外掛架腳手架截面尺寸AAAAAA精品文檔你我共享外掛架腳手架一般采用普通鋼管 48 3.5 ，其間距見圖3 所示。由于外掛架間距

6、為1200mm，所以腳手架豎向間距也采用1200mm。2 3 確定外掛架的計算尺寸外掛架的計算尺寸是由外掛架的外形尺寸、外掛架的上弦桿、豎桿及斜桿的截面尺寸確定的，它們之間的關系如圖4 所示。圖中 0 點是外掛架外形交點，其夾角設為 ， O點是外掛架上弦桿（或豎桿）OO圖4 外掛架的計算尺寸與外掛架的外形尺寸間的關系圖與外掛架斜桿的截面重心線交點，由于是相互平行線，所以夾角仍為 。a 值為上弦桿（或豎桿）截面重心線離邊緣的距離，d 為斜桿截面重心線離邊緣的距離。則O交點離 O點距離由下式求得：（ 2.3-1 ）( 注 : =90。除外 )因此，外掛架計算尺寸l=l 01-a （或 d）+l 0

7、2-bH=H01-a （或d） +H02-b（2.3-2 ）AAAAAA精品文檔你我共享本例子采用 635，a=d=17.4mm，sin =0.9403 ，cos =0.3404 ， tg =2.7625（ 為上弦桿與斜桿交角） ，則豎桿與斜桿交角為 =19.9 度，sin =0.3404 ，cos =0.9403 ，tg =0.3620 。代入公式 （ 2.3-1 ）計算得：上弦桿和斜桿的b=e=24.8mm, b =e=99.2mm。外掛架的計算尺寸由（2.3-2 ）求得：l=704-17.4+746-72-24.8=686.6+649.2=1335.8mmH=1525-17.4+1975

8、+306-99.2=1507.6+2181.8=3689.4mmarctg2.7619=70.096 70.1 在保持外形尺寸不變的情況下，為取得較合理的桿件內力分配，將內部腹桿位置尺寸作了些改變，表示在圖 5 括號外，括號內的數為原計算的數。由圖中數值可知，上弦桿的中間節點將上弦桿基本上均分為長度相等的兩弦，有利于上弦桿的受力。(686.6)(649.2)6.7051()8.1812(D 70.1 CFEB圖5 外掛架計算尺寸簡圖AAAAAA精品文檔你我共享2.4 外掛架的標準荷載計算KK外墻模板自重G1，G1=GM HM1.2m，式中 GM為外墻模板自重，2單位 KN/m,H M外墻模板高

9、度，單位為 m， 12 m 為外掛架間距。外墻模板自重 GK1 單位為 KN，作用在外掛架節點 A 處；KK外掛架自重G2，G2 等于外掛架各桿長乘以單位長度重量之和。式中 qp 為外掛架節點鋼板重量，單位為2KN/m，S 為外掛架節點鋼板2K面積，單位 m。外掛架自重 G2 單位為 KN，為計算方便起見，假定作用在中間節點D 處。外掛架上弦桿上的腳手板自重KKQ1，Q1=1.2q 1，式中 q1 為腳手板自重，單位為2KKN/m， 1.2 為外掛架間距。腳手板自重Q1 量均分布作用在上弦桿ADC桿上，單位為KN/m。K外掛架腳手架自重G3，式中 g3、 l 為 1.2 m 范圍內，外掛架腳手

10、架鋼管總長度與單位長度鋼管的重量之乘積，GK3 單位為 KN，作用在節點C 處；安全網自重GK4， GK4=1.2g n Hf式中 gn 為安全網單位面積自重（2KN/ m）， Hf 為安全網高度， 1.2 為外K掛架間距。 G4 單位為 KN，作用在節點 C 處；uu擋腳手板自重 G5， G5=1.2g f式中 gf 為擋腳手板單位長度自重（KN/m）， 1.2為外掛架間距， GK5 單位為 KN，作用在節點 C 處。AAAAAA精品文檔你我共享風荷載FkK，Wk=0.7u zusWo式中 Wk為風荷載標準值，uz 為風壓高度變化系數，us 為腳手架風荷載22kH ，體型系數， W為基本風壓

11、 （ KN/ m）。W單位為 KN/ m，F K =1.2 WokKf單位為 KN，假定作用在節點 C 處。施工活荷載：上層施工活荷載k2q t =3KN/mKKKN/m，假定均勻作用在上弦桿；下層施工活荷載Q2=1.2q t ，其單位k2q l=2KN/mQK3=0.6lq Kl , 其單位為 KN，分別作用在B 節點和 C 節點處；本例的荷載計算：外墻模板自重KG1KG1=1.26 3.2 1.2 4.84KN，作用在 A 節點。外掛架自重GK2作用在 D 節點；外掛架上弦桿腳手板自重QK1QK1=1.2 0.35=0.42KN/m ，作用在上弦桿ADC；K外掛架腳手架自重G3KG3=0.

12、0384 (10.6+9 1.2)=0.822KN,作用在 C 節點；K安全網自重G4GK4=0.003 10.6 1.2=0.0382KN ，作用在C 節點；擋腳手板自重GK5AAAAAA精品文檔你我共享KG5=0.14 1.2=0.168KN1 ，作用在 C 節點；風荷載 FUKW=0.7 1.7 0.443 0.45=0.237KN/m2KFKK=0.234 10.6 1.2=3.018KN ，作用在 C 節點；五級風時： W =0.7 1.7 0.443 =0.0399 KN/m2K5K 10.6 1.2=0.508 KNF =0.0399K5施工活荷載：QK2=1.2 3=3.6KN

13、/m, 作用在上弦桿 ADCQK3=0.6 2=1.238KN，分別作用在B、C 節點；外掛架上的設計荷載值：節點上的設計荷載值：A 節點： FA=4.84 1.2=5.808KNB 節點 :F B=1.238 1.4=1.733KNC 節點 : 垂直荷載 FCV=(0.822+0.0382+0.168) 1.2+1.733=2.967KN水平荷載FCH=3.018 1.4=4.225KNFCH5=0.508 1.4=0.711KND 節點 :F D=1.493 1.2=1.792KN上弦桿上的設計荷載值:上弦桿 ADCq=0.42 1.2+3.6 1.4=5.544 KN/m2.5 外掛架承

14、載能力計算簡圖由上述的設計荷載值與圖5 的外掛架計算尺寸簡圖及外掛架各組成桿件的截面尺寸，可以得到外掛架的承載能力計算簡圖及外掛架組AAAAAA精品文檔你我共享成材料特性表。外掛架承載能力計算簡圖見圖6，外掛架組成材料特性表見表 1。表 1外掛架組成材料特性表桿件號材料截面積慣性矩截面模量回轉半徑計算長度長細比穩定系數規格25443（ mm）（ mm）（ mm） 10 （ mm） 10 （ mm）AD 2 63512284.6341.01619.466534.30.921DC2 63512284.6341.01619.4670.834.60.920AF2 63512284.6341.01619

15、.41836.794.70.590FB2 63512284.6341.01619.41852.795.50.584CE 2 63512284.6341.01619.41955.4100.80.551EB 2 63512284.6341.01619.41968.4101.50.545DE 2 63512284.6341.01619.41836.794.70.590AE 2 63512284.6341.01619.41953.495.50.584FE2 63512284.6341.01619.466534.30.921AAAAAA精品文檔你我共享F qFFA DCFFEBF圖6 外掛架承載能力計算

16、簡圖本例中的數值如下：FA=5.808KNFB=1.733KNFCV=2.967KNFCH=4.225KNFCH5=0.711KN( 五級風 )FO=1.792KNq=5.544 KN/ml 1=0.665Ml2=0.6708Ml=1.3358MH1=1.8367MH2=1.8527MH=3.6894Msin =0.9393cos=0.3431sin1=0.9403cos 1=0.3404ctg =0.36522.6 外掛架的支座反計算（）RAH=（+FDl 1+FCVl ）/H-F CH5( 只考慮五級風施工，大于五級不施工 )（） RBH=（+FDl 1+FCVl ） /H（） RAV=F

17、A+FD+FCV+ql+F B本例中的支座反力：AAAAAA精品文檔你我共享（） RAH= （+1.792 0.665+2.967 1.3358）/3.689-0.711=2.027KN（） RBH=2.738KN（） RAV=5.808+1.792+2.967+5.544 1.3358+1.733=19.7062.7 桿件內力及強度計算桿件內力計算C 節點： NEC=(F CV+0.375ql NCD=(F CV+0.375ql2)/sin2)ctg ( 壓桿 )-F CH5( 拉桿)D 節點： NED=(F D+0.625ql) (壓桿)NDA= N CD= (FCV+0.375ql2)c

18、tg -F CH5(拉桿 )A 節點： NAE=（RAH-NDA） /cos 1(拉桿)NAF=RAV-0.375ql1-F A-NAEsin1(拉桿 )F 節點： NEF=0( 零桿)NFB=NAF( 拉桿 )B 節點： NEB=RBH/cos V(壓桿 )NEBsin +FB=NFBV( 拉桿、校核 )節點：（校核）NEBcos -NAEcos 1=NECcos (N EB-NEC)sin +NAEsin 1=NED校核公式均布荷載 q 產生的彎矩內力M值：MAD+=MDC+=0.0176ql 2AAAAAA精品文檔你我共享-2MD =-0.313ql桿件強度計算AD =（） 215/KD

19、C =（） 215/KCE =215/KBE =215/KDE =215/KAE =215/KBF =215/KAF =215/KEF零桿其中 K 為安全系數，根據不同位置的桿件一般取2-3 。本例計算桿件的內力及強度如下：桿件內力計算NEC=(2.967+0.3755.5440.6708)/0.9393=4.643KN(壓桿 )N =(2.967+0.3755.5440.6708) 0.3652-0.711CD=0.8819KN( 拉桿 )NED=1.792+0.625 5.544 1.3358=6.421KN( 壓桿 )NDA=0.8819KN( 拉桿 )NAE=(2.027-0.8819

20、)/0.3404=3.364(拉桿 )NAF=19.706-0.3755.544 0.665-5.808-3.364 0.9403=9.352KN( 拉桿 )AAAAAA精品文檔你我共享NFB=9.352KN( 拉桿 )NEB=2.738/0.3431=7.980KN(壓桿 )校核： 7.980 0.9393+1.733=9.229KNNFB=9.352KN比較結果小 :=0.0132校核 :7.980 0.3431-3.3640.3404=1.592KN4.643 0.3431=1.593KN 1.592KN(7.980-4.643)0.9393+3.364 0.9403=6.298KNNE

21、D=6.421比較結果小 :=0.0192證明結果在節點都達到平衡。均布荷載作用下的彎矩計算：MAD+=MDC+=0.0176 5.544 1.3358 2=0.1741KN m=174100N mm MD- =-0.0313 5.544 1.3358 2=0.3096N mm =309600N mm桿件強度計算AD 1=+=2.432N/mm2 2=+=3.765N/mm2DC同 ADCE =6.862N/mm2BE =11.92N/mm2DE =8.862N/mm2AE =4.691N/mm2AAAAAA精品文檔你我共享AF =12.91N/mm2BF同AF由以上的應力 可知，最小安全系數

22、K=16.7證明桿件可以減小，可以用250 5， I=15.3mm, =120.0 ， =0.4372X105A=2 480=960mm,W =0.626AF =22.29N/mm2AD 1=+=3.70N/mm22=+=5.86N/mm2其最小安全系數K=9.652.8 外掛架節點設計外掛架設計成一個簡單桁架， 所以外掛架的節點設計應滿足鋼結構桁架的節點設計要求。 節點板尺寸應保證匯交桿件的重心線在節點處相交于一點；允許角鋼端部一肢切去部分，不允許將一肢全切， 另一肢伸出部分斜切；節點板邊緣與桿件重心線（軸線）的夾角不應小于15；角鋼端部離相交角鋼的邊緣距離應 10mm；節點板宜伸出桿件邊緣

23、 10 mm左右；節點板縮進桿件邊緣尺寸不宜大于節點板厚度。因此，外掛架節點設計一般經節點大樣圖確定。本例的節點設計：AAAAAA精品文檔你我共享C 節點大樣圖 :焊縫可焊長度：斜角鋼：=224mm224-63 0.3652=200mm水平角鋼 (120-10) 2=220mmB 節點大樣圖 :焊縫可焊長度 : 豎向角鋼150-10=140mmAAAAAA精品文檔你我共享斜角鋼=149mm149-63 0.3431=127mm節點大樣圖：焊縫可焊長度：水平角鋼 220-63=157mm豎向角鋼 450-63=387mm斜 角 鋼 ： 450-19.4-(63-19.4+10) 2.762/0.

24、9403=240.0mm240+63 0.3621=262.8mm點大樣圖：AAAAAA精品文檔你我共享焊縫可焊長度：水平角鋼150mm豎向角鋼200-63-10=127mm節點大樣圖：水平角鋼是零桿， 其軸線可以不交于節點交點， 可以作上下移動，如虛線所示，從而可節省節點板用料。但它與其他桿件的距離仍應滿足有關要求。焊縫可焊長度：外斜角鋼： 450 mmAAAAAA精品文檔你我共享豎向角鋼：（ 200-63-10-）/0.3431=174.7 mm174.7+63 0.3652=197.7 mm( 豎向角鋼與外斜角鋼相交夾角40 ,sin40 =0.6428)(200-63-10)/0.64

25、28=197.6 mm197.6-63/tg40 =144.7 mm水平角鋼 ( 零桿 )(200-63-10)/0.9393=135.2 mm135.2-630.3652=112.2 mmF 節點大樣圖 :焊縫可焊長度 : 豎向角鋼 :150 mm水平角鋼 :200-63-10=127說明 : 焊縫可焊長度是根據節點大樣圖及各桿件位置、尺寸由計算得到，一般是十分精確的，由此可以決定節點板尺寸是否合適。AAAAAA精品文檔你我共享2.9 節點強度驗算由于節點板根據節點構造要求確定了節點板尺寸， 所以還應驗算其節點強度是否滿足要求。 節點強度驗算應主要是計算各桿件在節點板處的焊縫長度是否足夠。節

26、點強度驗算原則是等強度， 即焊縫強度與各桿件強度相等， 這樣才能充分發揮整個外掛架的承載能力。 所以，主要桿件必須滿足節點焊接強度與其桿件承載能力相等， 次要桿件可以根據內力比值適當減小焊接強度。 為此，桿件設計可以根據內力大小選擇其截面類型和截面尺寸，節省材料，但加工麻煩，此時所有桿件節點強度與桿件承載能力都應相等。節點焊縫計算原則及公式 計算原則a. 沒有考慮彎矩對節點的作用影響，例外荷載的作用，各桿件不在相交處截斷。 但這里考慮了外荷載基本對稱作用及加大節點板尺寸等措施；b. 節點板厚度應大于各桿件截面厚度，并滿足節點處的節點板的截面強度；外掛架的鉤頭螺栓處，因集中力過大，在節點處需適當

27、加強；焊腳尺寸 hf 應滿足下列要求：1.5t 1 hf 1.2t 2， t 1 為較厚焊件厚度，t 2 為較薄厚件厚度。5mm厚角鋼， hf 全取 5mm；e. 焊縫長度不得小于 （ 8hf +20）和 60mm。次要焊縫間距s 應滿足：受壓時 s15t 2，受拉時s30t 2；AAAAAA精品文檔你我共享f. 焊縫計算長度l w 應等于每段實際焊縫長度減20mm。 計算公式各桿件的承載能力計算公式：拉桿 N=Af壓桿 N= Af2 9-1 ）2式中 A 為各桿件的橫截面面積（ mm），f 為各桿件的強度設計值，Q235取 f=215N/ mm 2， 為壓桿的穩定系數；b. 各桿件與節點鋼板

28、焊接， 采用等強度計算焊縫長度時， 其桿件與節點板的連接作用力采用（2.9-1 ）的計算值。否則采用節各桿件的計算內力；c. 各桿件與節點鋼板的角焊縫計算公式如表2 所示。表 2各桿（角鋼）與節點鋼板的角焊縫計算公式項次連接形式計算公式Lw1=11N213N22Lw2=N1=k1N-N2=k2N-N3=2.44 0.7h f l w3f wfLw1=AAAAAA精品文檔你我共享133其它情況NLw2=N3=2k2NLw1=Lw2=2w+ f f f表中：hf 焊腳尺寸；l w1角鋼肢背側焊縫計算長度；l w2角鋼肢尖側焊縫計算長度；l w3角鋼端焊縫計算長度；f wf 角焊縫強度設計值，取160N/ mm2；k1角鋼肢背內力分配系數，等肢取0.7 ；k2角鋼肢尖內力分配系數，等肢取0.3 ；f 按角焊縫有效截面計算的垂直于焊縫長度方向應力，有效截面 0.7h f l w， l w為焊縫長度； f 按角焊縫有效截面計算的沿焊縫長度方向的剪應力；本