临时结构设计计算指南(修改稿)_1.docx

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1、临时结构设计计算指南(修改稿)临时构造设计计算指南修改稿主编：李小健牛子民中铁北京工程局集团技术中心设计分公司2017年06月目录第一章总则(4)1.1编制目的(4)1.2临时构造设计对设计技术人员的要求(4)1.3设计技术人员的培养思路和方法(4)第二章与临时构造设计相关的规范、规程简述(4)2.1构造设计规范中与临时构造设计相关的主要内容讲明(5)2.2建筑施工安全技术规范、规程的主要内容讲明(5)第三章基本设计知识简述(7)3.1构造的计算简图及简化要点(7)3.2荷载与承载力(8)3.2.1荷载标准值与设计值的概念(8)3.2.2材料性能标准值与设计值的概念(9)3.2.3荷载组合的概

2、念(9)3.2.4规范中常用数据分析讲明(10)3.3与临时构造设计有关的荷载标准值计算及荷载组合(11)3.3.1荷载标准值(11)3.3.2荷载设计值(13)3.3.3荷载组合(13)3.4临时构造设计的其它规定(14)第四章模板、满堂支架构造扼要设计原理及例题讲解(14)4.1适用范围及特点(14)4.2模板、支架设计的相关规定(14)4.2.1荷载与设计的相关规定(14)4.2.2变形值的相关规定(15)4.3现浇砼模板、满堂支架设计计算原理(16)4.3.1模板、满堂支架构造体系讲明(16)4.3.2模板及其附属杆件设计计算原理(16)4.3.3满堂支架体系设计计算原理及构造要求以碗

3、扣支架为例(20)4.3.4支架整体抗倾覆稳定验算(21)4.3.5地基基础验算(22)4.3.6特殊情况地基基础设计(23)第五章梁柱式支架构造扼要设计原理及例题讲解(24)5.1适用范围及特点(24)5.2梁柱式支架设计的有关规定(24)5.3荷载取值及组合(25)5.4梁柱式支架设计计算原理(27)5.4.1梁柱式支架构造计算规定(27)5.4.2纵梁、横梁计算(27)5.4.3钢管立柱计算(28)5.4.4地基及基础构造计算(28)5.4.5梁柱式支架构造要求(29)第六章钢管桩基础扼要设计原理及例题讲解(29)6.1适用范围及特点(29)6.2钢管桩基础设计计算原理(29)6.2.1

4、主要设计计算内容(29)6.2.2钢管桩单桩承载力计算(30)6.2.3桩基竖向承载验算(31)6.2.4桩体构造的强度及稳定性计算(32)第七章地基处理扼要设计原理及例题讲解(34)7.1适用范围及特点(34)7.2换填垫层法地基处理设计原理(35)7.2.1有关规范规定(35)7.2.2换填垫层法设计原理及要求(35)7.3水泥土搅拌桩复合地基设计原理(38)7.3.1有关规定(38)7.3.2水泥搅拌桩复合地基设计基本原理(39)第八章深基坑开挖支护扼要设计原理及例题讲解(40)8.1适用范围及主要支护类型(41)8.2深基坑支护设计计算原理(41)8.2.1设计计算主要内容(41)8.

5、2.2支护构造设计要求(41)8.2.3水平荷载计算(46)8.2.4稳定性验算(48)8.2.5内支撑及冠梁、腰梁构造设计要求(53)第九章钢筋砼扩展基础扼要设计原理及例题讲解(54)9.1适用范围(54)9.2钢筋砼扩展基础设计计算原理(54)9.2.1扩展基础构造设计计算的主要规定(54)9.2.2基底承载力验算(55)9.2.3基础受冲切承载力验算(57)9.2.4柱下独立基础受剪切承载力验算(60)9.2.5柱下独立基础受弯验算(61)9.2.6基础顶面局部受压验算(63)第十章简易钢构造设计原理及例题讲解(63)10.1适用范围(63)10.2简易钢构造设计计算原理及要点(64)1

6、0.2.1主要计算要点及内容(64)10.2.2钢构造杆件计算长度确定(64)10.2.3杆件长细比的计算(68)10.2.4受弯构件的计算(70)10.2.5轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算(72)10.2.6焊缝连接计算(77)10.2.7螺栓连接计算(80)10.3常用钢构造应用要点讲明(82)第十一章简易钢筋砼构造设计原理及例题讲解(83)11.1适用范围及特点(83)11.2钢筋砼构造设计计算原理(83)11.2.1设计计算根据及相关规定(83)11.2.2正截面承载力计算(84)11.2.3斜截面承载力计算(87)11.2.4受冲切承载力计算(88)11.2.5局部受压承载力计算

7、(88)11.2.6钢筋的锚固计算(88)11.2.7预埋件及连接件(90)第十二章其他构造设计及计算(92)12.1钢丝绳选用和计算的有关规定(92)12.2塔式起重机地基基础设计(93)12.3临时锚固设计计算(94)12.3.1临时锚固应用范围(94)12.3.2墩顶临时锚固设计计算原理(94)12.3.3体外临时锚固设计计算原理(95)第十三章附则(98)第一章总则1.1编制目的1贯彻集团公司对技术管理的基本要求，履行技术中心的基本职责。2落实技术中心2017年技术管理施行方案的要求。3为使集团公司所属项目临时构造设计做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，使项目临时工程的设计管理

8、规范化、标准化。4为子分公司和项目设计技术人员在临时构造设计方面提供根据和思路，梯级培养设计技术人员。1.2临时构造设计对设计技术人员的要求1设计技术人员配置形式：项目1人侧重于设计计算的技术人员，具有简单临时工程设计计算能力；子分公司技术中心12人，把握常用的设计规范和计算原理，具有一定的构造设计计算能力；重大或复杂技术方案的临时构造设计集团公司技术中心介入研讨、审核、优化。2设计技术人员属于有专业特长的技术人员，应从具备一定设计计算基础的技术人员中选拔和培养，其既要熟悉施工工艺、工序、施工方法等，又要把握构造设计规范和安全技术规程中的相关设计计算原理。3设计技术人员要能做到将技术方案等从经

9、历方面的定性分析确定逐步转变为从施工设计角度准确的计算，到达设计规范中的安全系数的要求，通过计算对方案确实定提供有力的理论根据。1.3设计技术人员的培养思路和方法1介入现场施工技术管理，把握技术方案的技术要点。2参加集团公司等单位、部门组织的专项构造设计方面的培训。3结合技术方案利用业余时间学习与临时构造设计有关的设计规范和安全技术规范。4多进行简单的临时构造计算练习及应用，逐步熟练把握设计知识。5参加构造设计类注册考试，通过考试经过的学习逐步把握设计理论及设计规范的知识。第二章与临时构造设计相关的规范、规程简述2.1构造设计规范中与临时构造设计相关的主要内容讲明1（建筑构造荷载规范）：荷载分

10、类和荷载组合；永久荷载；吊车荷载；雪荷载；风荷载等。2（钢构造设计规范）：基本设计规定荷载计算、材料选用、设计指标；受弯构件计算；轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算；连接计算；构造要求等。3（混凝土构造设计规范）：材料指标；构造分析；承载能力极限状态计算受弯、受压、受拉、受剪、受扭、受冲切、局部承压；正常使用极限状态计算裂缝、挠度；构造规定；预应力砼构造构件等。4（建筑地基与基础设计规范）：岩土分类及特性指标；地基计算；软弱地基；基础、基坑工程等。5（建筑地基处理技术规范）：换填垫层；预压地基；压实地基和夯实地基；复合地基；注浆加固；微型桩加固等。6（建筑基坑支护技术规程）：支挡式构造；土钉墙

11、；重力式水泥土墙；基坑开挖与监测等。7（建筑桩基技术规范）：基本设计规定；桩基构造；桩基计算；桩基施工等。8（公路桥涵设计通用规范）：汽车荷载的计算图式、荷载等级及其标准值；冲击力、制动力等作用的计算等。9（公路钢筋砼与预应力砼桥涵设计规范）：板的计算、梁的计算；墩柱、承台、盖梁的计算；构造规定等。以上这些主要规范是临时构造设计的基本根据，也是进行工程质量缺陷分析、确定其严重程度、制定处理方案方面的有力根据。2.2建筑施工安全技术规范、规程的主要内容讲明由构造设计规范衍生的与施工安全计算相关的规范、规程及所包含的主要内容列举如下：1（建筑施工安全技术统一规范）：建筑施工安全技术规划；安全技术分

12、析一般规定、建筑施工临时构造安全技术分析；安全技术控制；安全技术监测与预警及应急救援；安全技术管理等。2（建筑施工承插型盘扣式钢管支架安全技术规程）：主要构件的材质及制作质量要求；荷载计算；构造设计计算；构造要求等。3（建筑施工工具式脚手架安全技术规范）：构配件性能；附着式升降脚手架；高处作业吊篮；外挂防护架等。4（建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范）：构配件；荷载计算；设计计算；构造要求等。5（建筑施工临时支撑构造技术规范）：基本规定；构造设计计算荷载与效应组合、水平杆设计计算、稳定性计算、支撑构造抗倾覆计算、地基承载力验算；构造要求框架式支撑构造构造、桁架式支撑构造构造；特殊支撑构造悬挑

13、支撑构造、跨空支撑构造等。规范相关条款讲明：*本规范适用于在建筑施工中用钢管脚手架搭设的建筑施工临时支撑构造的设计、施工与监测。*支撑构造分为框架式和桁架式。*支撑构造的承载力计算应采用荷载效应基本组合；变形计算应采用荷载效应标准组合。*框架式支撑构造应采用半刚性节点连接的框架计算模型；桁架式支撑构造应采用铰接节点连接的桁架计算模型。*支撑构造的设计应包括下列内容：水平杆设计计算;构件长细比验算;稳定性计算;抗倾覆验算;地基承载力验算。6（建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范）：构配件；荷载计算；设计计算；构造要求等。7（建筑施工模板安全技术规程）：材料选用；荷载及变形值的规定；设计；模板构造与

14、安装等。8（建筑施工碗扣式脚手架安全技术规范）：构配件；荷载计算；构造设计计算；构造要求等。9（钢管满堂支架预压技术规程）：支架基础预压；支架预压；预压监测等。10（铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程）：支架构造设计支架构造分类及选型、荷载种类及组合、支架构造计算、支架构造要求；支架施工地基处理与基础施工、满堂式支架施工、梁柱式支架施工；支架检查验收；支架预压；梁体施工；落梁和横移梁等。规范相关条款讲明：*本规程适用于采用支架法进行现浇施工的铁路混凝土简支梁、连续梁。*支架法现浇的专项施工方案应按相关规定审批后方可施行。有下列情况之一者，应由建设单位组织评审。1.满堂支架高度大于20m，梁柱式

15、支架高度大于25m。2.跨越既有铁路、高等级公路、交通繁忙的市政道路、重要航道等。3.支架位于水中或特殊地质上。*支架构造应根据受力情况分别计算其强度、刚度和稳定性，计算结果应知足下列要求：1.支架构造或构件的应力应知足有关规范要求。2.支架构造受弯构件的弹性挠度应知足下表规定。3.支架构造的抗倾覆稳定系数不得小于1.5.支架构造受弯构件的弹性挠度限值表构件类型挠度限值备注构造外表外露模板L/400L为模板跨度构造外表隐蔽模板L/250L为模板跨度支架受弯构件L/400L为构件跨度*支架构造设计应包括模板、支架、地基和基础；支架构造设计成果应包括支架总体构造和细部构造设计图、材料数量表、设计计

16、算书和设计讲明书等。*支架构造按构造形式可分为满堂式支架、梁柱式支架及其组合形式支架。*满堂式支架可分为碗扣式钢管支架、门式钢管支架等。铁路混凝土梁支架法现浇的满堂式支架应采用碗扣式钢管支架或门式钢管支架，不得采用扣件式钢管支架。*满堂式支架的高宽比不宜大于2，当高宽比大于2时应采取相应构造措施。*支架预压荷载应符合设计要求；当设计无详细要求时，不应小于支架所承受最大施工荷载的110%。第三章基本设计知识简述3.1构造的计算简图及简化要点实际构造应进行简化，（构造力学）中相关讲明如下：*实际构造是比拟复杂的，完全根据构造的实际情况进行力学分析是不可能的，也是不必要的。对实际构造进行力学计算以前

17、，必须加以简化，略去不重要的细节，显示其基本特点，用一个简化的图形代替实际构造，这种图形称为构造的计算简图。*选择计算简图的原则是：1从实际出发计算简图要反映实际构造的主要性能。2分清主次、略去细节计算简图要便于计算。*计算简图的选择是力学计算的基础。*选取计算简图时，需要在多方面进行简化，下面扼要讲明杆件构造的计算简图的简化要点：1构造体系的简化：实际的空间构造在多数情况下，忽略一些次要的空间约束面将实际构造分解为平面构造，使计算得以简化。2杆件的简化：杆件的截面尺寸宽度、厚度通长比杆件长度小很多，截面上的应力可根据截面的内力弯矩、剪力、轴力来确定。因而，在计算简图中，杆件用其轴线表示，杆件

18、之间的连接区用节点表示，杆长用节点间的距离表示，而荷载的作用点也移到轴线上。3杆件间连接的简化：杆件间的连接区简化为铰结点、刚结点。4构造与基础间连接的简化：构造与基础的连接区简化为支座，根据其受力特征，一般简化为下面四种情形：滚轴支座：被支承的部分能够转动和水平移动，不能竖向移动，能提供的反力只要竖向力。铰支座：被支承的部分能够转动，不能移动，能提供两个反力。定向支座：被支承的部分不能转动，但可沿一个方向水平滑动，能提供反力矩和一个反力。固定支座：被支承的部分完全被固定，能提供三个反力。5材料性质的简化：对组成各构件的材料一般都假设为连续的、均匀的、各项同性的、完全弹性或弹塑性的。上述假设对

19、金属材料在一定受力范围内是符合实际情况的；对混凝土、钢筋混凝土、砖、石等材料则带有一定程度的近似性；对于木材其顺纹和横纹方向的物理性质不同，应用这些假设时需注意。6荷载的简化：如荷载根据其分布情况简化为集中力和分布荷载等。3.2荷载与承载力3.2.1荷载标准值与设计值的概念（建筑构造荷载规范）GB50009-2021中规定：*荷载标准值：为荷载基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值例如均值、中值或某个分位值。*荷载设计值：为荷载代表值与分项系数的乘积。*荷载组合值：对可变荷载，使组合后的荷载效应在设计基准期内的超越概率，能与该荷载单独出现时的相应概率趋于一致时的荷载值；或使组合后的

20、构造具有统一规定的可靠指标的荷载值。*构造自重的标准值可按构造构件的几何尺寸与材料单位体积的自重计算确定。*一般材料和构件的自重可取其平均值，对于自重变异较大的材料和构件应分析取用。*永久荷载的分项系数一般取1.2或1.35；可变荷载的分项系数一般取1.4。3.2.2材料性能标准值与设计值的概念（建筑构造可靠度设计统一标准）GB50068-2001中规定：*材料性能标准值：符合规定质量的材料性能概率分布的某一分位值。*材料性能设计值：材料性能标准值除以材料性能分项系数所得的值。例如：常用普通钢筋中HRB400级钢筋屈从强度标准值为MPafyk400=，其抗拉强度设计值为MPafy360=；常用

21、规格PSB785精轧螺纹钢筋的屈从强度标准值为MPafpyk785=，其抗拉强度设计值为MPafpy650=。3.2.3荷载组合的概念（建筑构造荷载规范）GB50009-2021中规定：*荷载组合：按极限状态设计时，为保证构造的可靠性而对同时出现的各种荷载设计值的规定。*标准组合：正常使用极限状态计算时，采用标准值或组合值为荷载代表值的组合。*基本组合：承载能力极限状态计算时，永久荷载和可变荷载的组合。（铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程）TB10110-2020中规定：*对于支架构造的承载能力极限状态，宜按荷载效应的基本组合进行荷载效应组合，应采用一下设计表达式进行设计：ddRS0式中0支架

22、构造重要性系数；dS支架构造荷载效应组合的设计值；dR支架构造抗力的设计值。*对于支架构造的正常使用极限状态，宜按荷载效应的标准组合进行荷载效应组合，应采用一下设计表达式进行设计：CSd式中dS变形等荷载效应的设计值；C设计对变形等规定的限值。3.2.4规范中常用数据分析讲明1混凝土强度指标（混凝土构造设计规范）GB50010-2020中规定：*混凝土强度等级由立方体抗压强度标准值确定，立方体抗压强度标准值kcuf.是本规范混凝土各种力学指标的基本代表值。混凝土强度等级的保证率为95%：按混凝土强度总体分布的平均值减去1.645倍标准差的原则确定。*混凝土的强度标准值由立方体抗压强度标准值kc

23、uf.经计算确定：混凝土轴心抗压强度标准值kcuccckff.2188.0=。式中：0.88为考虑构造中混凝土实体强度与立方体试件混凝土强度之间的差异，对试件混凝土强度的修正系数；1c棱柱强度与立方强度的比值：对C50及下面普通混凝土取0.76；对高强混凝土C80取0.82，中间按线性插值；2cC40以上的混凝土考虑脆性折减系数：对C40取1.0；对高强混凝土C80取0.88，中间按线性插值；*混凝土的强度设计值由强度标准值除混凝土材料分项系数确定，材料分项系数取1.4.*C30砼强度指标：立方体抗压强度标准值MPafkcu30.=；混凝土轴心抗压强度标准值MPafck1.20=；混凝土轴心抗压强度设计值MPafc3.14=。2回弹法确定混凝土抗压强度（回弹法检测混凝土抗压强度技术规程）JGJT23-2020中规定：*构件第i个测区的混凝土强度换算值根据本规程求得的平均回弹值和平均碳化深度值查表或通过测强曲线计算求得。*构件的现龄期混凝土强度推定值ecuf,根据测区数的多少及最低换算值、推定系数等通过分析和计算确定。3取芯法确定混凝土抗压强度（钻取芯样法测定构造混凝土抗压强度技术规程）YBJ209-1986中规定：*混凝土的立方体标准抗压强度按下式计算：