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文檔簡介
建筑施工中常用計算總結(jié)魏金橋一、前言建筑施工中經(jīng)常遇到一些計算性的東西,相比設(shè)計計算而言,施工中的計算則相對簡單,因為施工中一般都是安全驗算,主要目的為保證施工工藝、方法的安全性和合理性,通常不考慮偶然荷載作用;而且施工中驗算選擇的計算模型也相對比較簡單,荷載傳遞路線明確,一般情況下均將整體結(jié)構(gòu)驗算轉(zhuǎn)換成單一構(gòu)件進(jìn)行驗算。要正確進(jìn)行施工計算,首先應(yīng)具備基本的結(jié)構(gòu)力學(xué)、鋼筋混凝土知識、地基基礎(chǔ)相關(guān)知識等,掌握不同條件下荷載的主要傳遞路線,才能做到計算正確性,以保證安全或采取合理措施。二、計算分類根據(jù)施工部位和計算特點(diǎn),本人將施工中計算分為如下幾類:1、地基基礎(chǔ)處理一般常見為塔吊、施工電梯地基的設(shè)計驗算(當(dāng)原土承載力不足基礎(chǔ)圖紙要求時)。這類驗算主要包括:基礎(chǔ)底板設(shè)計或?qū)υ信浣铗炈恪⒒A(chǔ)樁基設(shè)計計算、基礎(chǔ)地基承載力驗算等。2、腳手架計算外腳手架、懸挑腳手架、卸料平臺計算等。落地式腳手架一般情況根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求或經(jīng)驗數(shù)據(jù)(例如立桿橫距0.9米-1.2米,立桿縱距1.5米-1.8米一般不太高的腳手架情況下立桿均能滿足承載力要求),這里關(guān)鍵是懸挑腳手架和斜料平臺的計算,這兩類本身危險系數(shù)較大,設(shè)計驗算時應(yīng)重視。3、模板支架設(shè)計計算這一類驗算是施工中最常見的驗算,每一個工程均涉及到該項,這一項相當(dāng)重要,不僅設(shè)計計算時應(yīng)正確保證設(shè)計方案安全,現(xiàn)場施工時也應(yīng)嚴(yán)格按照方案施工,并且應(yīng)做好相關(guān)構(gòu)造要求。尤其對高大模板支架、荷載很大的模板支架更應(yīng)注意,計算、施工時應(yīng)滿足相關(guān)國家規(guī)范要求。這一類驗收還包括樓面承載力驗算。4、其他專業(yè)計算包括基坑支護(hù)、臨時用電、爬升腳手架、鋼結(jié)構(gòu)等方面計算,均有專業(yè)分包公司進(jìn)行,我們應(yīng)按規(guī)范要求進(jìn)行審核。三、計算基本知識1、掌握結(jié)構(gòu)基本概念,明白什么是彎矩、剪力、支座、跨度、繞度等。2、基本靜力計算圖形。掌握單一構(gòu)件不同支座、荷載情況下的彎矩圖、剪力圖、繞度計算及支座反力等。3、掌握荷載分項系數(shù)及組合方法,一般恒載取1.2(或1.35),活載取1.4。4、掌握相關(guān)施工規(guī)范要求,了解相關(guān)荷載取值等。5、掌握承載力極限驗算和正常使用極限狀態(tài)的區(qū)別,前者對荷載一般取設(shè)計值,后者取標(biāo)準(zhǔn)值。6、熟讀相關(guān)施工規(guī)范和圖集。四、計算思路和方法1、塔吊基礎(chǔ)處理絕大多數(shù)塔吊說明書上關(guān)于塔吊地基承載力要求均不小于20-25Mpa,而實(shí)際施工中大部分地基承載力情況不能滿足這一要求,這種情況一種方法為進(jìn)行地基處理,加大地基承載力;另一種方法為通過計算擴(kuò)大基礎(chǔ)底面面積。對于第二種方法我建議讓塔吊安拆、租賃單位來做,施工單位不要隨意做,因為增大塔吊基礎(chǔ)底面面積我認(rèn)為不是簡單的換算就完,還需要重新計算塔吊基礎(chǔ)配筋,這個計算相當(dāng)麻煩結(jié)果還不一定可靠。所以我認(rèn)為如果方便的話,一般處理采用地基處理,最常用的是樁基加固,可以采用人工挖孔樁、鉆孔灌注樁等,具體計算方法如下:(1)查閱塔吊相關(guān)資料主要包括:塔吊自重F,塔吊傾覆力矩M,塔吊安裝高度H,最大起重量N、塔吊基礎(chǔ)平面尺寸bb,基礎(chǔ)高度h,基礎(chǔ)配筋A(yù)s,基礎(chǔ)自重G、天然地基承載力fak等。(2)天然地基計算模型可轉(zhuǎn)換成偏心受壓力學(xué)模型天然地基時塔吊基礎(chǔ)計算模型則根據(jù)地基基礎(chǔ)力學(xué)知識可以得:當(dāng)eb/6時,當(dāng)eb/6時,其中a表示偏心荷載作用點(diǎn)至pmax邊緣距離,a=b/2-e(右圖)。計算結(jié)果要求:pmax1.2fak (pmax+pmin)/2fak(3)樁基模型計算當(dāng)天然地基承載力不符合要求時,可采用樁基加固地基,以4根樁為例,樁距為l。塔吊在工作時其荷載隨工作時態(tài)變化,計算時應(yīng)取最不利情況進(jìn)行驗算,方可保證結(jié)果安全性。1) 經(jīng)分析,當(dāng)塔吊吊運(yùn)重物與基礎(chǔ)對角線方向垂直時,產(chǎn)生傾覆力矩時由單樁承擔(dān),此時單樁受力最大,為最不利位置,計算簡圖如下:blbl塔吊樁基計算簡圖(圖中虛線位置為最不利位置)受力簡圖如下: 則由力學(xué)知識:2)單樁計算單樁最大受力為:單樁最小受力為:3)單樁極限承載力驗算單樁豎向極限承載力由樁側(cè)摩阻力、樁端阻力共同承擔(dān)的,根據(jù)樁基設(shè)計規(guī)范(第5.3.5條),單樁受壓承載力為: 單樁的抗拔承載力由樁側(cè)摩阻力承擔(dān),單樁抗拔力為: QK2=UqSikli 其中:qpk樁端承載力標(biāo)準(zhǔn)值,KPaAP樁身橫截面面積,m2U樁身的周長,mqSik樁身第I層土的摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值,KPAkli按土層劃分的各段樁長,m將計算所得的P1和Quk相比較,|P2|和QK2相比較,若P1 Quk且|P2|b時Mu=b(1-0.5b) 1fcb h20雙筋截面:=(fyAs- fy As)/1fcb當(dāng)2sb時Mu=1fcb(h0-/2)+ fy As(h0-s)當(dāng)b時Mu=b(1-0.5b) 1fcb h20+ fy As(h0-s)當(dāng)2s表明受壓鋼筋的應(yīng)力未達(dá)到抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fy,先按Mu= fyAs(h0-s)計算,再按單筋截面計算Mu,取兩者中較小值作為截面所具有的受彎承載力。式中Mu -板正截面極限承載彎矩; 1 -截面最大正應(yīng)力值與混凝土抗壓強(qiáng)度fc的比值,低于C50混凝土1取1.0; s -縱向受壓鋼筋合力點(diǎn)至受壓區(qū)邊緣的距離默認(rèn)取20mm; fc -混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值,參照上述修正系數(shù)修改; fy -受壓區(qū)鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值; As-受壓區(qū)鋼筋總面積; -混凝土受壓區(qū)高度,=(fyAs-fyAs)/(1fcb) s -截面內(nèi)力臂系數(shù),s=1-0.5,=Asfy/(1bh0) fy -鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值; As-受拉鋼筋總面積; h0 -計算單元截面有效高度,短跨方向取h-20mm,長跨方向取h-30mm,其中h是板厚;4板單元斜截面抗剪截面復(fù)核:Vmax=0.5F L0(KN)hw Vmax五、板單元抗沖切驗算:混凝土板抗沖切承載力應(yīng)符合下列規(guī)定:Fl0.7hftm h0其中系數(shù)應(yīng)按下列兩個公式計算,并取其中較小值:1=0.4+1.2/s2=0.5+s h0/(4m) 其中:Fl=FLaLb式中 Fl鋼管荷載設(shè)計值; h截面高度影響系數(shù):當(dāng)h800mm時,h=1.0;h2000mm時,取h=0.9,其間按線性內(nèi)插法取用; m臨界截面的周長:距離局部或集中反力作用面積周邊h0/2處板垂直截面的最不利周長;h0截面有效高度,取兩個配筋方向的截面有效高度的平均值;1集中反力作用面積影響系數(shù);2臨界截面周長與板截面有效高度之比的影響系數(shù);s當(dāng)截面為圓形時,取s=2;s板柱結(jié)構(gòu)中柱類型的影響系數(shù):對中柱,取s=40;對邊柱,取s=30;對角柱,取s=20。4、臨時用電計算(1)施工用電量計算建筑工地臨時供電,包括動力用電與照明用電,在計算用電量的時候,應(yīng)從下列各點(diǎn)考慮:1)全工地所用的機(jī)械動力設(shè)備,其他電氣工具及照明用電的數(shù)量2)施工總進(jìn)度計劃中施工高峰階段同時用電的機(jī)械設(shè)備最高數(shù)量3)各種機(jī)械設(shè)備在工作中需要的情況總用電量按以下公式計算:P計=1.10(K1P1+ K2P2+ K3P3 +K4P4 ) (1)式中: P計計算總用電需要容量(KVA) P1電動機(jī)額定功率(KW) P2電焊機(jī)額定功率(KVA) P3室內(nèi)照明容量(KW) P4室外照明容量(KW)由于照明用電所占的比重較動力用電量要少很多,所以在估算總 用電量時可以簡化,主要在動力用電量之外再加10%作為照明用電量即可。則(1)式可簡化為:P計=124(K1P1+ K2P2) K1、K2、K3、K4需要系數(shù),見下表用電系數(shù)K用電名稱數(shù)量(臺)需要系數(shù)備注K數(shù)值電動機(jī)3-10K107如施工中需要電熱時,應(yīng)將其用電量計算進(jìn)去,為使計算結(jié)果接近實(shí)際,式中 各項動力和照明用電,應(yīng)根據(jù)不同工作性質(zhì)分類計算。11-300630以上05電焊機(jī)3-10K20610以上05室內(nèi)照明K308室外照明K410變壓器容量計算 105P計 P變= 用電設(shè)備的平均功率因素,取(2)配電導(dǎo)線的選擇導(dǎo)線截面的選擇要滿足以下基本要求:1)機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線必須保證不致因一般機(jī)械損傷折斷。在各種不同敷設(shè)方式下,導(dǎo)線按機(jī)械強(qiáng)度所允許的最小截面下表:導(dǎo)線按機(jī)械強(qiáng)度所允許的最小截面導(dǎo)線用途導(dǎo)線最小截面(mm)銅線鋁線照明裝置用導(dǎo)線戶內(nèi)用0525戶外用1025雙芯軟電線吊燈035移動式生產(chǎn)用電設(shè)備05多芯軟電線及電纜移動式生產(chǎn)用電設(shè)備10絕緣導(dǎo)線,固定架設(shè)在戶內(nèi)絕緣支持件上,其間距為以下1025及以下254及以下410裸導(dǎo)線戶內(nèi)用254戶外用616絕緣導(dǎo)線穿在管內(nèi)1025設(shè)在木槽板內(nèi)1025絕緣導(dǎo)線戶 外沿墻敷設(shè)254戶 外其他方式敷設(shè)4102)按允許電流選擇導(dǎo)線必須能承受負(fù)載電流長時間通過所引起的升溫。三相四線制線路上的電流可按下式計算:總配電箱的導(dǎo)線計算: 分配電箱導(dǎo)線計算: 開關(guān)箱的導(dǎo)線計算: 式中:I線線路中工作電流值(A)P計總用電量(KVA)P分配箱所帶用電設(shè)備功率(KW)U線線路工作電壓值,三相四線制為380VK取075COS電動機(jī)的平均功率因素,取075二相線路上的電流可按下式計算: P I線= U線COS根據(jù)上式的計算結(jié)果,依據(jù)表3選擇導(dǎo)線線徑。 常用配電導(dǎo)線持續(xù)允許電流表導(dǎo)線標(biāo)稱截面(mm2)裸線橡皮或塑料絕緣線(單芯5000V)TJ型(銅線)LJ型(鋁線)BX型(銅芯橡皮線)BLX型(鋁芯橡皮線)BV型(銅芯塑料線)BLV型(鋁芯塑料線)2535273225445354232658455542108565755916130105110851058025180135145110138105352201701801381701305027021523017521516570340265285220265205954153253452653252501204853754003103752851505704404703604303251856455005404204903802407706106605103)按允許電壓降選擇 導(dǎo)線上引起的電壓降必須在一定限度之內(nèi),配電導(dǎo)線的截面可用下式計算:式中: S導(dǎo)線截面(MM2)P用電設(shè)備功率(KW)L用電設(shè)備至配電箱的距離允許的相對電壓降(即線路電壓損失)%,臨時用電網(wǎng)絡(luò)采用7%C材料內(nèi)部系數(shù),銅線為77,鋁線為46.3所選用的導(dǎo)線截面應(yīng)同時滿足以上三項要求,即以求得的三個截面中的最大值為準(zhǔn),從電線產(chǎn)品目錄中選用線芯截面。也可根據(jù)具體情況抓住主要矛盾。一般在道路工地和排水工地作業(yè)線較長,導(dǎo)線截面由電壓降選項;在建筑工
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