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'天津工业大学新校区图书馆工程高支模板支撑体系设计与施工方案结构设计第一节工程概况一、工程概况:图书馆工程位于天津工业大学新校区内,东南侧为公共教学楼,西南侧为公共教学楼一期,西北侧为管理学院,东北侧准备建计算机信息楼。该工程地上框架五层,建筑高度为23.95米,首层室内外高差0.6M,各层层高均为4.5米,无地下室。地上建筑面积53186.55m2。本工程±000相当于溏沽高程3.85米1.总体简介序号项目内容1工程名称天津工业大学新校区图书馆工程2工程地址天津市西青区宾水西道399号天津工业大学新校区内3建设单位天津工业大学4设计单位天津大学建筑设计研究院5监理单位天津联合工程建设监理有限公司6监督单位天津市质量监督站6质量目标力创“鲁班奖”2.建筑设计概况一览表建筑设计概况一览表建筑面积53186.55M2首层室内外高差0.60M层数地上五层层高各层层高均为4.50米总高23.95M建筑耐火等级二级3.结构设计概况一览表基础形式采用劲性搅拌桩、现浇钢筋混凝土独立承台、地梁。91
抗震设防类别丙类结构类型框架结构混凝土强度等级及抗渗要求梁、板、楼梯、柱C30(垫层C10);构造柱、过梁、抗震扁带及预制盖板C20;钢筋HPB235(Ⅰ级钢)、HRB335(Ⅱ级钢)、HRB400(III级钢)二、高大模板支撑体系的部位及基本情况:1.本工程进口大厅处(12-17轴/A-D轴)为二层架空,其顶板标高为8.95米,具体位置见附图:高支模板平面布置图。2.框架柱、框架梁及平板基本情况:1)框架柱:A.主截面尺寸为800*800,共10根,高度为8.15米(至框架梁底),准备分二次浇筑。第一次浇筑高度为4米,第二次浇筑至8.15米(至框架梁底)。B.直径950圆柱,共8根,高度为8.15米(至框架梁底),准备分二次浇筑。第一次浇筑至4米,第二次浇筑至8.15米(至框架梁底)。C.楼梯间柱子600*600,共4根。每次浇筑高度随楼梯一起浇筑。2)框架梁:A.跨度9000的框架梁截面为400*800及300*700,为钢筋砼框架梁;B.跨度18000的框架梁截面为500*1400,为型钢砼框架梁。3)平板:A.12-14/A-D轴及15-17/A-D轴为密肋楼盖,肋高为200,板厚为80;B.14-15/A-D轴为钢筋砼平板,厚度为100。3.由于本工程没有地下室,因此整个的支撑体系的脚手架均落在回填土上,因此,对基土的处理及钢管下的垫层材料的选择也成为本工程的一个难点。第二节方案选择综合考虑到施工工期、质量、经济和安全要求,故在选择方案时,考虑以下几点:1、模板及其支架的结构设计,力求做到安全可靠,搭设方便、快捷,造价经济合理。2、在规定的条件下和规定的使用期限内,能够充分满足预期的安全性和耐久性。3、选用材料时,力求做到常见通用、可周转利用,便于保养维修。491
、结构选型时,力求做到受力明确,构造措施到位,升降搭拆方便,便于检查验收;5、模板及模板支架的搭设,还必须符合JCJ59-99检查标准要求,要符合市文明工地的有关标准。结合以上模板及模板支架设计原则,同时结合本工程的实际情况,综合考虑了以往的施工经验,决定选用以下方案:A.模板支撑体系:采用钢管扣件脚手架支撑系统。B.模板选用:(1)600*600及800*800框架柱:选用15厚覆膜胶合板,背楞为40*80木方,柱箍为:ф48*3的钢管,纵横两方向中间各加一道拉杆螺栓。(2)ф950圆柱:选用定型钢圆柱模板,委托专业厂家进行加工制作。(3)框架梁:选用15厚覆膜胶合板,内背楞为:40*80木方,外背楞为ф48*3的钢管,梁高度≥600时,中间加拉杆螺栓。(4)平台模板:100厚平板采用15mm厚覆膜多层板、背楞为:40*80木方;密肋楼盖部分采用可周转性塑料模壳。第三节编制依据1.天津大学建筑设计研究院关于天津工业大学新校区图书馆工程的施工图纸2.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)中国建筑工业出版社;3.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中国建筑工业出版社;4.《建筑施工计算手册》江正荣著中国建筑工业出版社;5.《建筑施工手册》第四版中国建筑工业出版社;6.《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中国建筑工业出版社;7.《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130—2001)8.《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)9.《砼模板用胶合板》(GB/T17656-1999)10.《房屋建筑工程施工组织设计编制标准》(DB/T29-115-2004)11.《砼结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)12.《工程测量规范》(GB50026-2007)13.《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001)14.《建筑施工安全检查标准》(JGJ59-99)15.《木结构设计规范》(GB50005━2003)16.《施工技术》2002.3.《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》,17.《北京华表世纪安全计算软件》91
第四节柱模板设计方案柱包括三种规格:(1)800*800;(2)600*600;(3)ф950圆柱。施工时,考虑800*800柱子分二次浇筑至梁底,第一次浇筑高度为4.0米(从±000至4.0米标高),第二次浇筑高度4.15米(从4.0米至框架梁底8.15)。对于600*600柱子,为楼梯间柱子,随楼梯分段浇筑。ф950圆柱同800*800框架柱分二段浇筑。一、600*600柱模板:1.设计计算参数:1)基本参数:柱模板的截面宽度B=600mm,截面高度H=600mm。2)对拉螺栓参数:B方向对拉螺栓1道,H方向对拉螺栓1道,直径为14。3)面板参数:面板类型:覆膜胶合板,厚度:15.00mm;面板弹性模量E:9500.00N/mm2;面板抗弯强度设计值fc:15.00N/mm2;面板抗剪强度设计值ft:1.40N/mm2;4)木方参数:截面尺寸为:40mm*80mm;木方弹性模量E:9500.00N/mm2;木方抗弯强度设计值fc:13.00N/mm2;木方抗剪强度设计值ft:1.60N/mm2。5).柱箍参数:柱箍材料:双钢管Φ48×3.0;柱箍间距计算跨度d:350mm;6).竖楞参数:竖楞截面尺寸为:40mm*80mm;竖楞数量:B、H方向竖楞各5根。柱模板支撑计算简图91
柱模板立面简图2.柱模板荷载标准值计算:强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生的荷载标准值。新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:其中c——混凝土的重力密度,取24.000kN/m3;t——新浇混凝土的初凝时间,取5.710h;T——混凝土的入模温度,取10.000℃;V——混凝土的浇筑速度,取2.500m/h;H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取4.000m;1——外加剂影响修正系数,取1.200;2——混凝土坍落度影响修正系数,取1.150。根据公式计算得新浇混凝土侧压力标准值F1=65.784kN/m2实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=65.780kN/m2倒混凝土时产生的荷载标准值F2=4.000kN/m2。3.柱模板面板的计算:面板直接承受模板传递的荷载,应该按照均布荷载下三跨连续梁计算,计算如下91
面板计算简图面板的计算宽度取柱箍间距0.35m。荷载计算值q=1.2×65.780×0.350+1.4×4.000×0.350=29.588kN/m面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=35.00×1.50×1.50/6=13.13cm3;I=35.00×1.50×1.50×1.50/12=9.84cm4;(1)抗弯强度计算:f=M/W<[f]其中f——面板的抗弯强度计算值(N/mm2); M——面板的最大弯距(N.mm); W——面板的净截面抵抗矩;[f]——面板的抗弯强度设计值,取15.00N/mm2;M=0.100ql2其中q——荷载设计值(kN/m);经计算得到M=0.100×(1.2×23.023+1.4×1.400)×0.140×0.140=0.058kN.m经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.058×1000×1000/13125=4.418N/mm2面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!(2)抗剪计算:T=3Q/2bh<[T]其中最大剪力Q=0.600×(1.2×23.023+1.4×1.400)×0.140=2.485kN截面抗剪强度计算值T=3×2485.4/(2×350.000×15.000)=0.710N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2抗剪强度验算T<[T],满足要求!(3)挠度计算:v=0.677ql4/100EI<[v]=l/250面板最大挠度计算值v=0.677×23.023×1404/(100×9500×98438)=0.064mm面板的最大挠度小于140.0/250,满足要求!91
4.竖楞的计算:竖楞木方直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载下三跨连续梁计算,计算如下:竖楞木方计算简图竖楞木方的计算宽度取B、H两方向最大间距0.140m。荷载计算值q=1.2×65.780×0.140+1.4×4.000×0.140=11.835kN/m按照三跨连续梁计算,最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:均布荷载q=3.868/0.350=11.051kN/m最大弯矩M=0.1ql2=0.1×11.051×0.35×0.35=0.135kN.m最大剪力Q=0.6×0.350×11.051=2.321kN最大支座力N=1.1×0.350×11.051=4.255kN木方截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=4.00×8.00×8.00/6=42.67cm3;I=4.00×8.00×8.00×8.00/12=170.67cm4;(1)抗弯强度计算:抗弯计算强度为:f=0.135×106/42666.7=3.17N/mm2抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!(2)抗剪计算:最大剪力的计算公式:Q=0.6ql截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]截面抗剪强度计算值T=3×2321/(2×40×80)=1.088N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2抗剪强度计算满足要求!91
(3)挠度计算:最大变形v=0.677×9.209×350.04/(100×9500.00×1706666.7)=0.058mm最大挠度小于350.0/250,满足要求!5.柱箍间距的验算:柱箍间距应按下列各式的计算结果取最小值1)柱模的柱箍间距按下式计算:式中l1——柱箍纵向间距(mm);E——柱面板的弹性模量,其值为9500.0(N/mm2);I——柱面板的惯性矩,其值为98438(mm4);F——新浇混凝土作用于柱模板的侧压力设计值),其值为0.066(N/mm2);b——柱面板的宽度,其值为140(mm);计算结果l1=365.30mm。2)柱箍间距还按下式计算:式中W——面板的抵抗矩,其值为13125(mm3);fm——木材抗弯强度设计值,其值取15.0(N/mm2);Fs——新浇混凝土作用于模板上的侧压力、振捣混凝土对垂直模板产生的水平荷载或倾倒混凝土时作用于模板的侧压力设计值,其值为0.076(N/mm2);b——柱面板的宽度,其值为140(mm);计算结果l1=384.53mm。两计算结果中较小的值为365.30mm,柱箍间距实际采用的值为350mm。故符合规定要求!91
6.B、H方向柱箍的计算:竖楞木方传递到柱箍的集中荷载P:P=(1.2×65.78+1.4×4.00)×0.140×0.350=4.14kN柱箍按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取木方传递力。支撑钢管计算简图支撑钢管弯矩图(kN.m)支撑钢管剪力图(kN)91
经过连续梁的计算得到:最大弯矩Mmax=0.438kN.m最大变形vmax=0.171mm最大支座力Qmax=13.047kN抗弯计算强度f=0.438×106/8982.0=48.76N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于410.0/150与10mm,满足要求!7.B、H方向对拉螺栓的计算计算公式:N<[N]=fA其中N——对拉螺栓所受的拉力; A——对拉螺栓有效面积(mm2); f——对拉螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;对拉螺栓的直径(mm):14对拉螺栓有效直径(mm):11.55对拉螺栓有效面积(mm2):A=105.000对拉螺栓最大容许拉力值(kN):[N]=17.850对拉螺栓所受的最大拉力(kN):N=13.047对拉螺栓强度验算满足要求!二、800*800柱模板1.设计计算参数:1)基本参数:柱模板的截面宽度B=800mm,柱模板的截面高度H=800mm。2)对拉螺栓参数:B、H方向对拉螺栓各1道,直径为14。3)面板参数:面板类型:覆膜胶合板,面板厚度:15.00mm;面板弹性模量E:9500.00N/mm2;面板抗弯强度设计值fc:15.00N/mm2;面板抗剪强度设计值ft:1.40N/mm2。4)木方参数:木方弹性模量E:9500.00N/mm2;木方抗弯强度设计值fc:13.00N/mm2;木方抗剪强度设计值ft:1.60N/mm2。91
5)柱箍参数:柱箍材料:双钢管Φ48×3.0,柱箍间距计算跨度d:350mm。6)竖楞参数:竖楞截面:宽度:40mm;高度80mm;竖楞数量:B、H方向竖楞各6根。柱模板支撑计算简图2.柱模板荷载标准值计算:强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:其中c——混凝土的重力密度,取24.000kN/m3;t——新浇混凝土的初凝时间,取5.710h;T——混凝土的入模温度,取10.000℃;91
V——混凝土的浇筑速度,取2.500m/h;H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取4.000m;1——外加剂影响修正系数,取1.200;2——混凝土坍落度影响修正系数,取1.150。根据公式计算得新浇混凝土侧压力标准值F1=65.784kN/m2实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=65.780kN/m2倒混凝土时产生的荷载标准值F2=4.000kN/m2。3.柱模板面板的计算:面板直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载下三跨连续梁计算,计算如下:面板计算简图面板的计算宽度取柱箍间距0.35m。荷载计算值q=1.2×65.780×0.350+1.4×4.000×0.350=29.588kN/m面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=35.00×1.50×1.50/6=13.13cm3;I=35.00×1.50×1.50×1.50/12=9.84cm4;(1)抗弯强度计算:f=M/W<[f]其中f——面板的抗弯强度计算值(N/mm2); M——面板的最大弯距(N.mm); W——面板的净截面抵抗矩;[f]——面板的抗弯强度设计值,取15.00N/mm2;M=0.100ql2其中q——荷载设计值(kN/m);经计算得到M=0.100×(1.2×23.023+1.4×1.400)×0.152×0.152=0.068kN.m91
经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.068×1000×1000/13125=5.208N/mm2面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!(2)抗剪计算:T=3Q/2bh<[T]其中最大剪力Q=0.600×(1.2×23.023+1.4×1.400)×0.152=2.698kN截面抗剪强度计算值T=3×2698.4/(2×350.000×15.000)=0.771N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2抗剪强度验算T<[T],满足要求!(3)挠度计算:v=0.677ql4/100EI<[v]=l/250面板最大挠度计算值v=0.677×23.023×1524/(100×9500×98438)=0.089mm面板的最大挠度小于152.0/250,满足要求!4.竖楞的计算:竖楞木方直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载下三跨连续梁计算,计算如下:竖楞木方计算简图竖楞木方的计算宽度取B、H两方向最大间距0.152m。荷载计算值q=1.2×65.780×0.152+1.4×4.000×0.152=12.849kN/m按照三跨连续梁计算,最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:均布荷载q=4.199/0.350=11.998kN/m最大弯矩M=0.1ql2=0.1×11.998×0.35×0.35=0.147kN.m最大剪力Q=0.6×0.350×11.998=2.520kN最大支座力N=1.1×0.350×11.998=4.619kN91
木方截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=4.00×8.00×8.00/6=42.67cm3;I=4.00×8.00×8.00×8.00/12=170.67cm4;(1)抗弯强度计算:抗弯计算强度f=0.147×106/42666.7=3.44N/mm2抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!(2)抗剪计算:最大剪力的计算公式如下:Q=0.6ql截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]截面抗剪强度计算值T=3×2520/(2×40×80)=1.181N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2抗剪强度计算满足要求!(3)挠度计算:最大变形v=0.677×9.999×350.04/(100×9500.00×1706666.7)=0.063mm最大挠度小于350.0/250,满足要求!5.柱箍间距的验算:柱箍间距应按下列各式的计算结果取最小值1)柱模的柱箍间距按下式计算:式中l1——柱箍纵向间距(mm);E——柱木面板的弹性模量,其值为9500.0(N/mm2);I——柱木面板的惯性矩,其值为98438(mm4);F——新浇混凝土作用于柱模板的侧压力设计值),其值为0.066(N/mm2);b——柱木面板的宽度,其值为152(mm);计算结果l1=355.42mm。2)柱箍间距按下式计算:91
式中W——木面板的抵抗矩,其值为13125(mm3);fm——木材抗弯强度设计值,其值取15.0(N/mm2);Fs——新浇混凝土作用于模板上的侧压力、振捣混凝土对垂直模板产生的水平荷载或倾倒混凝土时作用于模板的侧压力设计值,其值为0.076(N/mm2);b——柱木面板的宽度,其值为152(mm);计算结果l1=369.04mm。两计算结果中较小的值为355.42mm,柱箍间距实际采用的值为350mm。故符合规定要求!6.B、H方向柱箍的计算:竖楞木方传递到柱箍的集中荷载P:P=(1.2×65.78+1.4×4.00)×0.152×0.350=4.50kN柱箍按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取木方传递力。支撑钢管计算简图91
支撑钢管弯矩图(kN.m)支撑钢管剪力图(kN)经过连续梁的计算得到:最大弯矩Mmax=0.846kN.m最大变形vmax=0.478mm最大支座力Qmax=17.092kN抗弯计算强度f=0.846×106/8982.0=94.19N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于510.0/150与10mm,满足要求!7.B、H方向对拉螺栓的计算:计算公式:N<[N]=fA其中N——对拉螺栓所受的拉力; A——对拉螺栓有效面积(mm2); f——对拉螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;对拉螺栓的直径(mm):14对拉螺栓有效直径(mm):11.5591
对拉螺栓有效面积(mm2):A=105.000对拉螺栓最大容许拉力值(kN):[N]=17.850对拉螺栓所受的最大拉力(kN):N=17.092对拉螺栓强度验算满足要求!三、ф950圆柱模板:ф950圆柱模板采用钢板定型预制圆模板,委托钢模专业生产厂家进行定制加工。四、柱子模板拟采用方案:通过以上计算:柱子模板方案拟采用以下方案:1.600*600柱子:模板采用15厚覆膜胶合板;竖楞采用40*80木方,竖楞数量:B、H方向各5根;柱箍为Φ48×3.0双钢管,上下间距350;对拉螺栓:B、H方向各1道,对拉螺栓为ф14。柱模板支撑计算简图柱模板立面简图91
注:最底一道距楼面200,最上一道距梁底200,中间部分均分,间距不超过350。2.800*800柱子模板采用15厚覆膜胶合板,竖楞采用40*80木方,竖楞数量:B、H方向各6根;柱箍采用Φ48×3.0双钢管,上下间距350;对拉螺栓:B、H方向各1道,对拉螺栓为ф14。柱模板支撑计算简图柱模板立面简图注:最底一道距楼面200,最上一道距梁底200,中间部分均分,间距不超过350。3.ф950圆柱模板模板采用定加工钢圆柱模板。91
第五节框架梁模板及支撑体系设计方案框架梁包括三种规格:(1)500*1400;(2)400*800;(3)300*700。一、500*1400框架型钢砼梁:1.500*1400框架梁侧面模板:1)计算参数:模板面板采用15厚覆膜胶合板;内龙骨采用40*80木方,上下布置9道;外龙骨采用Φ48×3.0双钢管,间距600mm;对拉螺栓:梁中间布置1道,跨度方向间距600mm,直径18mm。梁侧模板支设示意图2)梁侧模板荷载标准值计算:强度验算要考虑新浇混凝土侧压力和倾倒混凝土时产生的荷载设计值;挠度验算只考虑新浇混凝土侧压力产生荷载标准值。新浇混凝土侧压力计算公式为下式中的较小值:其中c——混凝土的重力密度,取24.0kN/m3;t——新浇混凝土的初凝时间,取5.710h;T——混凝土的入模温度,取10.000℃;V——混凝土的浇筑速度,取2.500m/h;H——混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度,取1.000m;(框架梁浇筑时,分二次浇筑,第一次浇筑800高,第二次浇筑到顶)1——外加剂影响修正系数,取1.200;2——混凝土坍落度影响修正系数,取1.150。根据公式计算的新浇混凝土侧压力标准值F1=24.0kN/m291
实际计算中采用新浇混凝土侧压力标准值F1=24.0kN/m2倒混凝土时产生的荷载标准值F2=4.0kN/m2。3)梁侧模板面板的计算:面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板按照三跨连续梁计算。面板的计算宽度取0.60m。荷载计算值q=1.2×24.000×0.600+1.4×4.000×0.600=20.640kN/m面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=60.00×1.50×1.50/6=22.50cm3;I=60.00×1.50×1.50×1.50/12=16.88cm4;计算简图剪力图(kN)91
弯矩图(kN.m)经过计算得到从左到右各支座力分别为:N1=1.302kNN2=3.745kNN3=3.183kNN4=3.336kNN5=3.285kNN6=3.336kNN7=3.183kNN8=3.745kNN9=1.302kN最大弯矩M=0.055kN.m最大变形V=0.1mm(1)抗弯强度计算:经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.055×1000×1000/22500=2.444N/mm2面板的抗弯强度设计值[f],取15.00N/mm2;面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!(2)抗剪计算:截面抗剪强度计算值T=3×2.0/(2×600.000×15.000)=0.333N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2抗剪强度验算T<[T],满足要求!(3)挠度计算:面板最大挠度计算值v=0.054mm面板的最大挠度小于165.0/250,满足要求!91
4)梁侧模板内龙骨的计算:内龙骨直接承受模板传递的荷载,按照均布荷载连续梁计算。内龙骨均布荷载按照面板最大支座力除以面板计算宽度得到:q=3.745/0.600=6.242kN/m按照三跨连续梁计算,最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和,计算公式如下:均布荷载q=3.745/0.600=6.242kN/m最大弯矩M=0.1ql2=0.1×6.242×0.60×0.60=0.225kN.m最大剪力Q=0.6×0.600×6.242=2.247kN最大支座力N=1.1×0.600×6.242=4.119kN木方截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为:W=4.00×8.00×8.00/6=42.67cm3;I=4.00×8.00×8.00×8.00/12=170.67cm4;(1)抗弯强度计算:抗弯计算强度f=0.225×106/42666.7=5.02N/mm2抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!(2)抗剪计算:最大剪力的计算公式:Q=0.6ql截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]截面抗剪强度计算值T=3×2247/(2×40×80)=1.053N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2抗剪强度计算满足要求!(3)挠度计算:最大变形v=0.677×5.201×600.04/(100×9500.00×1706666.7)=0.281mm最大挠度小于600.0/250,满足要求!5)梁侧模板外龙骨的计算:外龙骨承受内龙骨传递的荷载,按照集中荷载下连续梁计算。外龙骨按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取横向支撑钢管传递力。91
支撑钢管计算简图支撑钢管剪力图(kN)支撑钢管弯矩图(kN.m)经过连续梁的计算得到:最大弯矩Mmax=3.836kN.m最大变形vmax=0.002mm最大支座力Qmax=25.234kN抗弯计算强度f=3.836×106/9458000.0=0.41N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于670.0/150与10mm,满足要求!91
6)对拉螺栓的计算:计算公式:N<[N]=fA其中N——对拉螺栓所受的拉力; A——对拉螺栓有效面积(mm2); f——对拉螺栓的抗拉强度设计值,取170N/mm2;对拉螺栓的直径(mm):18对拉螺栓有效直径(mm):14.93对拉螺栓有效面积(mm2):A=174.000对拉螺栓最大容许拉力值(kN):[N]=29.580对拉螺栓所受的最大拉力(kN):N=25.234对拉螺栓强度验算满足要求!2.500*1400框架梁底模板及梁底支撑体系:1)计算参数:模板支架采用钢管扣件支撑体系,搭设高度为8.0米;梁支撑立杆的横距(跨度方向)l=0.60米;立杆的步距h=1.50米;梁底中间增加1道承重立杆。采用的钢管类型为48×3.0;使用模板类型为:覆膜胶合板,面板下设置5道40*80木楞。计算中考虑梁两侧部分楼板混凝土荷载以集中力方式向下传递。集中力大小为F=1.2×25.100×0.100×0.500×0.600=0.904kN。2)梁底模板面板计算:面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。模板面板按照多跨连续梁计算。作用荷载包括梁与模板自重荷载,施工活荷载等。(1)荷载的计算:A.钢筋混凝土板自重(kN/m):q11=25.100×1.400×0.600=21.084kN/mB.模板的自重线荷载(kN/m):q12=0.500×0.600×(2×1.400+0.500)/0.500=1.980kN/mC.活荷载为施工荷载标准值(kN/m):q13=2.500×0.600=1.500kN/mD.均布线荷载标准值为:q=25.100×1.400×0.600+0.500×0.600×(2×91
1.400+0.500)/0.500=23.064kN/mE.均布线荷载设计值为:按可变荷载效应控制的组合方式:q1=0.9×[1.2×(21.084+1.980)+1.4×1.500]=26.799kN/m按永久荷载效应控制的组合方式:q1=0.9×[1.35×(21.084+1.980)+1.4×0.7×1.500]=29.346kN/m根据以上两者比较应取q1=29.346kN/m作为设计依据。F.集中荷载设计值:模板自重线荷载设计值:q2=0.9×1.2×0.500×0.600×(2×1.400+0.500)/0.500=2.138kN/m跨中集中荷载设计值:P=0.9×1.4×2.500=3.150kN面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:W=60.00×1.50×1.50/6=22.50cm3;I=60.00×1.50×1.50×1.50/12=16.88cm4;施工荷载为均布线荷载时:计算简图剪力图(kN)91
弯矩图(kN.m)经过计算得到从左到右各支座力分别为N1=1.441kNN2=4.192kNN3=3.406kNN4=4.192kNN5=1.441kN最大弯矩M1=0.049kN.m施工荷载为集中荷载时:计算简图剪力图(kN)91
弯矩图(kN.m)最大弯矩M2=0.004kN.mM1>M2,故应采用M1验算抗弯强度。(2)抗弯强度计算:经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.049×1000×1000/22500=2.183N/mm2面板的抗弯强度设计值[f],取15.00N/mm2;面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!(3)挠度计算:验算挠度时不考虑可变荷载值,仅考虑永久荷载标准值,故采用均布线荷载标准值q=23.06kN/m为设计值。面板最大挠度计算值v=0.022mm面板的最大挠度小于125.0/250,满足要求!3)梁底支撑木方的计算:按照三跨连续梁计算,将面板下的最大支座力转化为均布荷载进行计算,计算公式如下:均布荷载q=4.192/0.600=6.987kN/m最大弯矩M=0.1ql2=0.1×6.987×0.60×0.60=0.252kN.m最大剪力Q=0.6ql=0.6×6.987×0.600=2.515kN最大支座力N=1.1ql=1.1×6.987×0.600=4.611kN方木截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为:W=4.00×8.00×8.00/6=42.67cm3;I=4.00×8.00×8.00×8.00/12=170.67cm4;(1)方木抗弯强度计算:91
抗弯计算强度f=M/W=0.252×106/42666.7=5.90N/mm2方木的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!(2)方木抗剪计算:截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]截面抗剪强度计算值T=3×2515/(2×40×80)=1.179N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2方木的抗剪计算强度小于1.6N/mm2,满足要求!(3)方木挠度计算:qk=q/1.2=5.823kN/m最大变形:v=0.677qkl4/100EI=0.677×5.823×600.04/(100×9500.00×1706666.7)=0.315mm方木的最大挠度小于600.0/250,满足要求!4)梁底支撑钢管计算:(1)梁底支撑横向钢管计算:横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取木方支撑传递力。支撑钢管计算简图支撑钢管剪力图(kN)91
支撑钢管弯矩图(kN.m)经过连续梁的计算得到:最大弯矩Mmax=0.599kN.m最大变形vmax=0.266mm最大支座力Qmax=14.441kN抗弯计算强度f=0.599×106/4490.0=133.51N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于550.0/150与10mm,满足要求!(2)梁底支撑纵向钢管计算梁底支撑纵向钢管只起构造作用,无需要计算。5)扣件抗滑移的计算按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编,P96页,双扣件承载力设计值取16.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80该工程实际的旋转双扣件承载力取值为Rc=16×0.80=12.80kN。纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):R≤Rc其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取16.0×0.80=12.80KN; R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;计算中R取最大支座反力,R=14.44kN双扣件抗滑承载力的设计计算值R=14.44KN>Rc=12.80KN,不满足要求。91
故在施工时,中间承重立杆必须采用顶托,顶托伸出长度不超过200。两侧立杆采用双扣件。6)立杆的稳定性计算:模板支撑架高度大于4m时,应按高度调整系数调降强度设计值:KH=1/(1+0.005(H-4))其中H:模板支架高度,立杆底座下皮至模板底水平杆上皮,以米计。经计算得到:KH=0.980调降后钢管立杆抗压强度设计值为[f1]=KH×[f]=0.980×205=201N/mm2立杆的稳定性计算公式:其中N——立杆的轴心压力设计值N=14.441+1.062=15.503kN,它包括:横杆的最大支座反力N1=14.44kN(已经包括组合系数1.4)脚手架钢管的自重N2=1.2×0.111×8.000=1.062kN——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比λ=l0/i查表得到;i——计算立杆的截面回转半径(cm);i=1.60A——立杆净截面面积(cm2);A=4.24W——立杆净截面抵抗矩(cm3);W=4.49——钢管立杆抗压强度计算值(N/mm2);[f]——钢管立杆抗压强度设计值,[f]=201.00N/mm2;l0——计算长度(m);(1)如果参照《扣件式规范》,由公式(1)或(2)计算:l0=k1uh(1)l0=(h+2a)(2)k1:计算长度附加系数,按照表1取值为1.167;u:计算长度系数,参照《扣件式规范》表5.3.3取不利值u=1.80a:立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度a=0.20m;A.公式(1)的计算结果:λ=(1.80×1.50)×100/1.600=169<[λ]=210,满足要求!立杆计算长度l0=k1uh=1.167×1.80×1.50=3.15l0/i=3150.900/16.000=19791
由长细比l0/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数=0.186钢管立杆受压应力计算值=196.82N/mm2,立杆的稳定性计算<[f1]=201.00N/mm2,满足要求!B.公式(2)的计算结果:λ=(1.50+2×0.20)×100/1.600=119<[λ]=210,满足要求!l0/i=1900.000/16.000=119由长细比l0/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数=0.458钢管立杆受压应力计算值=79.84N/mm2,立杆的稳定性计算<[f1]=201.00N/mm2,,满足要求!(2)参考杜荣军《施工手册》公式(3)计算l0=k1k2(h+2a)(3)k2——计算长度附加系数,按照表2取值为1.012;公式(3)的计算结果:l0/i=140由长细比l0/i的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数=0.348钢管立杆受压应力计算值=105.00N/mm2,立杆的稳定性计算<[f]=205N/mm2,满足要求!表1模板支架计算长度附加系数k1步距h(m)h≤0.90.9M2,故应采用M1验算抗弯强度。(2)抗弯强度计算:面板抗弯强度计算值f=0.019×1000×1000/22500=0.847N/mm2面板的抗弯强度设计值[f],取15.00N/mm2;面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!(3)挠度计算:验算挠度时不考虑可变荷载值,仅考虑永久荷载标准值,91
故采用均布线荷载标准值q=13.55kN/m为设计值。面板最大挠度计算值v=0.005mm面板的最大挠度小于100.0/250,满足要求!3)梁底支撑木方的计算:按照三跨连续梁计算,将面板下的最大支座力转化为均布荷载进行计算,计算公式如下:均布荷载q=2.032/0.600=3.387kN/m最大弯矩M=0.1ql2=0.1×3.387×0.60×0.60=0.122kN.m最大剪力Q=0.6ql=0.6×3.387×0.600=1.219kN最大支座力N=1.1ql=1.1×3.387×0.600=2.236kN方木截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为:W=4.00×8.00×8.00/6=42.67cm3;I=4.00×8.00×8.00×8.00/12=170.67cm4;(1)方木抗弯强度计算:抗弯计算强度f=M/W=0.122×106/42666.7=2.86N/mm2方木的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!(2)方木抗剪计算:截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]截面抗剪强度计算值T=3×1219/(2×40×80)=0.572N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2方木的抗剪计算强度小于1.6N/mm2,满足要求!(3)方木挠度计算:qk=q/1.2=2.823kN/m最大变形v=0.677qkl4/100EI=0.677×2.823×600.04/(100×9500.00×1706666.7)=0.153mm方木的最大挠度小于600.0/250,满足要求!4)梁底支撑钢管计算:(1)梁底支撑横向钢管计算:横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。91
集中荷载P取木方支撑传递力。支撑钢管计算简图支撑钢管剪力图(kN)支撑钢管弯矩图(kN.m)经过连续梁的计算得到最大弯矩Mmax=0.298kN.m最大变形vmax=0.110mm最大支座力Qmax=7.817kN抗弯计算强度f=0.298×106/4490.0=66.26N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!91
支撑钢管的最大挠度小于500.0/150与10mm,满足要求!(2)梁底支撑纵向钢管计算:梁底支撑纵向钢管只起构造作用,无需要计算。5)扣件抗滑移的计算按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编,P96页,双扣件承载力设计值取16.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80该工程实际的旋转双扣件承载力取值为Rc=16×0.80=12.80kN。纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):R≤Rc其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取16.0×0.80=12.80KN; R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;计算中R取最大支座反力,R=7.82kN双扣件抗滑承载力的设计计算值R=7.82KNM2,故应采用M1验算抗弯强度。(2)抗弯强度计算:经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.046×1000×1000/22500=2.025N/mm2面板的抗弯强度设计值[f],取15.00N/mm2;面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!(3)挠度计算:91
验算挠度时不考虑可变荷载值,仅考虑永久荷载标准值,故采用均布线荷载标准值q=12.24kN/m为设计值。面板最大挠度计算值v=0.020mm面板的最大挠度小于150.0/250,满足要求!3)梁底支撑木方的计算:按照三跨连续梁计算,将面板下的最大支座力转化为均布荷载进行计算,计算公式如下:均布荷载q=3.037/0.600=5.062kN/m最大弯矩M=0.1ql2=0.1×5.062×0.60×0.60=0.182kN.m最大剪力Q=0.6ql=0.6×5.062×0.600=1.822kN最大支座力N=1.1ql=1.1×5.062×0.600=3.341kN方木截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为:W=4.00×8.00×8.00/6=42.67cm3;I=4.00×8.00×8.00×8.00/12=170.67cm4;(1)方木抗弯强度计算:抗弯计算强度f=M/W=0.182×106/42666.7=4.27N/mm2方木的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!(2)方木抗剪计算:截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]截面抗剪强度计算值T=3×1822/(2×40×80)=0.854N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2方木的抗剪计算强度小于1.6N/mm2,满足要求!(3)方木挠度计算:qk=q/1.2=4.218kN/m最大变形v=0.677qkl4/100EI=0.677×4.218×600.04/(100×9500.00×1706666.7)=0.228mm方木的最大挠度小于600.0/250,满足要求!4)梁底支撑钢管计算:(1)梁底支撑横向钢管计算:横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。91
集中荷载P取木方支撑传递力。支撑钢管计算简图支撑钢管剪力图(kN)支撑钢管弯矩图(kN.m)经过连续梁的计算得到:最大弯矩Mmax=0.154kN.m最大变形vmax=0.053mm最大支座力Qmax=5.919kN抗弯计算强度f=0.154×106/4490.0=34.25N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于450.0/150与10mm,满足要求!(2)梁底支撑纵向钢管计算:91
梁底支撑纵向钢管只起构造作用,无需要计算。5)扣件抗滑移的计算:按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编,P96页,双扣件承载力设计值取16.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80本工程实际的旋转双扣件承载力取值为Rc=16×0.80=12.80kN。纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):R≤Rc其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取16.0×0.80=12.80KN; R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;计算中R取最大支座反力,R=5.92kN双扣件抗滑承载力的设计计算值R=5.92KNM1,故应采用M2验算抗弯强度。σ=M/W<[f]其中σ——面板的抗弯强度计算值(N/mm2); M——面板的最大弯距(N.mm); W——面板的净截面抵抗矩;[f]——面板的抗弯强度设计值,取15.00N/mm2;经计算得到面板抗弯强度计算值σ=0.160×1000×1000/45000=3.550N/mm2面板的抗弯强度验算σ<[f],满足要求!C.挠度计算:验算挠度时不考虑可变荷载值,仅考虑永久荷载标准值,故采用均布线荷载标准值为设计值。91
v=5ql4/384EI<[v]=l/250面板最大挠度计算值v=5×3.432×2004/(384×9500×337500)=0.022mm面板的最大挠度小于200.0/250,满足要求!3)支撑方木的计算:方木按照均布荷载下简支梁计算。A.荷载的计算:(1)钢筋混凝土板自重(kN/m):q11=25.100×0.100×0.200=0.502kN/m(2)模板的自重线荷载(kN/m):q12=0.350×0.200=0.070kN/m(3)活荷载为施工荷载标准值(kN/m):q13=2.500×0.200=0.500kN/m均布线荷载标准值为:q=25.100×0.100×0.200+0.350×0.200=0.572kN/m均布线荷载设计值为:按可变荷载效应控制的组合方式:q1=0.9×[1.2×(0.502+0.070)+1.4×0.500]=1.248kN/m按永久荷载效应控制的组合方式:q1=0.9×[1.35×(0.502+0.070)+1.4×0.7×0.500]=1.136kN/m根据以上两者比较应取q1=1.248kN/m作为设计依据。集中荷载设计值:模板自重线荷载设计值q2=0.9×1.2×0.350×0.200=0.076kN/m跨中集中荷载设计值P=0.9×1.4×2.500=3.150kNB.方木的计算:按照简支梁计算,计算过程如下:方木的截面力学参数:截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为:W=4.00×8.00×8.00/6=42.67cm3;I=4.00×8.00×8.00×8.00/12=170.67cm4;(1)抗弯强度计算:施工荷载为均布线荷载时:M1=0.125q1l2=0.125×1.248×0.6002=0.056kN.m施工荷载为集中荷载时:M2=0.125q2l2+0.25Pl=0.125×0.076×0.6002+0.25×3.150×0.600=0.476kN.mM2>M1,故应采用M2验算抗弯强度。91
σ=M/W<[f]其中σ——方木的抗弯强度计算值(N/mm2); M——方木的最大弯距(N.mm); W——方木的净截面抵抗矩;[f]——方木的抗弯强度设计值,取13.00N/mm2;经计算得到方木抗弯强度计算值σ=0.476×1000×1000/42667=11.154N/mm2方木的抗弯强度验算σ<[f],满足要求!(2)挠度计算:验算挠度时不考虑可变荷载值,仅考虑永久荷载标准值,故采用均布线荷载标准值为设计值。v=5ql4/384EI<[v]=l/250方木最大挠度计算值v=5×0.572×6004/(384×9500×1706667)=0.060mm方木的最大挠度小于600.0/250,满足要求!(3)最大支座力:N=ql=1.248×0.600=0.749kN4)横向支撑钢管计算横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取木方支撑传递力。支撑钢管计算简图91
支撑钢管剪力图(kN)支撑钢管弯矩图(kN.m)经过连续梁的计算得到:最大弯矩Mmax=0.524kN.m最大变形vmax=2.326mm最大支座力Qmax=4.929kN抗弯计算强度f=0.524×106/4490.0=116.72N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于600.0/150与10mm,满足要求!5)扣件抗滑移的计算按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80该工程实际的旋转单扣件承载力取值为Rc=8×0.80=6.40kN。纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):R≤Rc其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0×0.80=6.40KN; R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;91
计算中R取最大支座反力,R=4.93kN单扣件抗滑承载力的设计计算值R=4.93KNM1,故应采用M2验算抗弯强度。B.抗弯强度计算:经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.256×1000×1000/22500=11.364N/mm2面板的抗弯强度设计值[f],取15.00N/mm2;面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!C.挠度计算:验算挠度时不考虑可变荷载值,仅考虑永久荷载标准值,故采用均布线荷载标准值q=4.90kN/m为设计值。面板最大挠度计算值v=0.064mm面板的最大挠度小于200.0/250,满足要求!3)梁底支撑木方的计算:按照三跨连续梁计算,将面板下的最大支座力转化为均布荷载进行计算,计算公式如下:均布荷载q=0.832/0.600=1.386kN/m最大弯矩M=0.1ql2=0.1×1.386×0.60×0.60=0.050kN.m最大剪力Q=0.6ql=0.6×1.386×0.600=0.499kN最大支座力N=1.1ql=1.1×1.386×0.600=0.915kN方木的截面力学参数:截面抵抗矩W和截面惯性矩I分别为:W=4.00×8.00×8.00/6=42.67cm3;I=4.00×8.00×8.00×8.00/12=170.67cm4;91
(1)方木抗弯强度计算:抗弯计算强度f=M/W=0.050×106/42666.7=1.17N/mm2方木的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!(2)方木抗剪计算:截面抗剪强度必须满足:T=3Q/2bh<[T]截面抗剪强度计算值T=3×499/(2×40×80)=0.234N/mm2截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2方木的抗剪计算强度小于1.6N/mm2,满足要求!(3)方木挠度计算:qk=q/1.2=1.155kN/m最大变形v=0.677qkl4/100EI=0.677×1.155×600.04/(100×9500.00×1706666.7)=0.063mm方木的最大挠度小于600.0/250,满足要求!4)梁底支撑钢管计算(1)梁底支撑横向钢管计算:横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取木方支撑传递力。支撑钢管计算简图91
支撑钢管剪力图(kN)支撑钢管弯矩图(kN.m)经过连续梁的计算得到:最大弯矩Mmax=0.376kN.m最大变形vmax=0.594mm最大支座力Qmax=2.278kN抗弯计算强度f=0.376×106/4490.0=83.75N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于600.0/150与10mm,满足要求!(2)梁底支撑纵向钢管计算:纵向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。集中荷载P取横向支撑钢管传递力。91
支撑钢管计算简图支撑钢管剪力图(kN)支撑钢管弯矩图(kN.m)经过连续梁的计算得到:最大弯矩Mmax=0.478kN.m最大变形vmax=2.031mm最大支座力Qmax=4.897kN抗弯计算强度f=0.478×106/4490.0=106.53N/mm2支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!支撑钢管的最大挠度小于1200.0/150与10mm,满足要求!91
5)扣件抗滑移的计算:按规范表5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为8.00kN,按照扣件抗滑承载力系数0.80本工程实际的旋转单扣件承载力取值为Rc=8×0.80=6.40kN。纵向或横向水平杆与立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范5.2.5):R≤Rc其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0×0.80=6.40KN; R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;计算中R取最大支座反力,R=4.90kN单扣件抗滑承载力的设计计算值R=4.90KN
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