倒锥壳水塔上、下圆锥面支撑结构设计与验算

倒锥壳水塔上、下圆锥面支撑结构设计与验算

1　下圆锥面支撑结构水箱下圆锥面支撑采用了满堂钢管支架 ,以及由现场材料组成的方钢、钢筋、方木支撑体系。

下圆锥面满堂钢管支架平剖面见图 1,下面分几种情况对满堂支架立杆进行设计与验算。

(1)水箱底板下满堂支架立杆验算已知: <48 ×3.5钢管 3.84 kg/m,直角扣件 1.32kg/个 ,对接扣件 1.84 kg/个 ,水箱底板下立杆高度14135m, <48 ×3.5钢管净截面 A =489.3mm 。

假定:立杆纵横最大间距为 110m ×110m,水平杆步距为 1.75m,验算地面第一步立杆强度及稳定性。

①      钢管支架所承受的模板及连接件自重: q1 =750N/m ;

②      ②钢管支架自重力: q2 = [3.84 ×(14135 – 2.0)+2 ×1 ×8 ×.84 + 2 ×8 ×1.32 + 2 ×1.84 ] ×10 =1 33616N/m ;

③      新浇筑钢筋混凝土重力: q3 =25 000×0.4 =10 000N/m ;

④       ④施工荷载 ,按每 m 站 4人计:q4 = 3 000 N/m 。①～④项合计: ∑q = 15 08616N/m ,即单根立杆承受的荷载为 15 08616N。

按强度计算 ,立杆的受压应力 σ = kN /A = 3 ×15 08616/48913 =92.5N/mm 安全。

按稳定性计算 ,立杆的受压应力:钢管回转半径 i=15.78mm,其长细比λ= l/i =1 750/15.78 =110.9,查《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130—2001)附录 C,得φ=01510,则σ =kN /φA =(3 ×15 08616) / (01510 ×48913) =18114N/mm 安全。

(2)承重圆环内水箱底板范围满堂支架立杆验算下圆锥面施工时进人孔要同时浇筑至 15.55m高程 ,进人孔范围立杆受力较大。

假定:立杆间距为 0.80m ×0.80m,水平杆步距为1.75m,参照 211(1)的验算方法 ,验算地面第一步立

杆强度及稳定性。

∑q =35 646.6 N/m ,即单根立杆承受的荷载为35 646.6 ×0.64 =22 8.318N。

按强度计算 ,立杆的受压应力σ=139.9N/mm 安全。按稳定性计算 ,立杆的受压应力σ=274.3N/m >f =205N/mm 。因此 ,进人孔范围立杆需要加密 ,通过计算需增加 8根。

(3)劲梁范围满堂支架验算

假定:立杆最大间距为 0.80m ×0.90m,按稳定性计算立杆的受压应力 σ = 252.8 N/mm > f = 205N/mm ,但考虑劲梁宽只有 0.40 m,且有 8处支撑在八面承重墙之上 ,故两墙之间需增加斜撑加强。

(4)水箱圆柱筒壁范围满堂支架立杆验算假定:立杆最大间距为 0.60m ×0.80m,按稳定性计算立杆的受压应力 σ = 214.7 N/mm > f = 205N/mm ,但考虑筒壁厚只有 0.30 m,邻近立杆可分摊部分力 ,故无须加强。

以上计算中 K为安全系数 ,依据《组合钢模板技术规范》(GB50214—2001) , K取 3.0,同时参考了《建筑施工计算手册 》。计算中 ,由于正八边形支架连为一体 ,且采用了短横杆使支架与塔身混凝土相抵 ,故未计算风荷载。

2　上圆锥面支撑结构

上圆锥面支撑采用了水箱内满堂支架 ,固定于满堂支架平杆之上的八道边长为 15 cm,截面为等边三角形的圆环形 <18钢筋桁架 ,以及捆绑于桁架之上的方木组成的支撑体系。立杆间距 1.10m ×1.10m,水平杆步距 1.40～1.70m,立杆稳定性验算不再赘述。