基于BIM技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统的制作方法

本发明涉及高层建筑基础工程。更具体地说，本发明涉及一种基于bim技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统。
背景技术：
：高层建筑基础工程的筏板厚度较大，尤其部分超高层建筑基础底板厚度一般在3-6米之间，局部达到9米以上。这类底板上下层钢筋间距较大，传统的钢筋马镫无法满足施工需要，这就需要更加稳固、经过设计的支撑体系满足底板钢筋施工的需求，即超厚底板钢筋支撑体系。超厚底板钢筋支撑体系为底板施工承重结构体系的重要部分，是为建筑工程作业临时搭建的由横梁、立柱、斜撑等构件组成的临时承载结构，通常具有以下特点：1、面积大：由于超厚底板一般面积较大，相对应的超厚底板钢筋支撑体系面积也较大；2、荷载多在施工过程中要承担多种荷载，除了钢筋荷载，还要负荷运输工具、施工人员活荷载重量以及混凝土浇筑时振捣荷载；3、重要性：底板钢筋绑扎阶段和混凝土浇筑阶段，会用大量工人在超厚底板临时支撑上面和内部作业，一旦支撑坍塌后果不堪设想；4、一次性：超厚底板钢筋支撑体系作为底板上钢筋绑扎的支护构件，会随钢筋一起浇筑在混凝土中，不可重复利用，若支撑设计富余过多，会造成严重浪费。据统计，近年来发生的超厚底板支撑坍塌事故在建筑工程安全事故时有发生，且呈现持续上升趋势，造成巨大的生命损伤和财产损失。目前学界对超厚底板支撑的研究较少，暂无国家级规范(gb)和行业规范(jgj)，能搜集到的一些文献资料，大多是一些实际项目对超厚底板临时支撑体系的针对性应用。此类项目中钢筋支架采用的材料、布置构造、荷载取值和力学计算等内容均不相同。在规范不全、依据不明、研究不足的应用背景下，非常有必要研究出一个适用工程广范、计算过程规范、确保施工安全、节省材料投入的超厚钢筋混凝土基础底板钢筋临时支撑体系设计与优化方法及系统。bim(建筑信息模型，buildinginformationmodeloling)的出现使建筑行业实现了从二维到三维的转变，它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等优点。bim的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息。基于bim技术特点，我们可将其用于超厚底板的钢筋临时支撑设计。在底板钢筋支撑设计方面，通过识别读取或快速建立建筑工程底板结构bim模型，获取钢筋荷载，运用钢筋支架安全验算程序，取得钢筋支架安全、适用的结构设计。技术实现要素：本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本发明还有一个目的是提供一种基于bim技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统，其可高效、快速、科学解决施工过程中面临的钢筋支撑设计困难、设计结构不优等客观问题，有效提高临时支撑的科学计算、材料节约、施工安全。对广大高层、超高层建筑底板钢筋临时支撑设计与优化有重要意义。为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于bim技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统，包括：1)基于项目施工cad图纸，建立超厚底板bim模型，进行超厚底板的钢筋排布，根据钢筋规格和间距计算单位面积钢筋荷载；2)确定构成钢筋支撑体系的钢材制成的横梁、立柱的材质与规格以及连接方式，计算钢材的力学性能以及连接件的安全参数，在超厚底板的上下层钢筋之间布置临时钢筋支撑体系，安全验算横梁的强度与挠度、立柱的长细比与稳定性以及连接件的强度；3)调整临时钢筋支撑体系的立柱纵横间距，重复进行安全验算，按照二分法求得最优解，得出力学计算满足安全要求的钢材用量最省的钢筋支撑体系。优选的是，钢筋荷载包括钢筋的自重、施工人员及设备荷载，单位平米钢筋的自重为g，g＝(1/la+1+1/lb+1)×m×g/1000/(1×1)，其中，la和lb为钢筋的纵距和横距，m为每米钢筋的质量，g为重力加速度。优选的是，所述力学性能包括钢材抗弯抗压强度设计值、截面抵抗矩、弹性模量、截面惯性矩，连接方式为焊接时，安全参数包括焊缝计算长度、焊脚尺寸、焊缝强度设计值，连接方式为扣件时，安全参数包括抗滑移折减系数。优选的是，布置临时钢筋支撑体系包括：a、设置立柱的纵横间距相等，根据顶层钢筋和底层钢筋的距离设置横梁的步距；b、假设立柱的计算间距，根据钢材的力学性能以及连接件的安全参数，安全验算横梁的强度与挠度、立柱的细长比与稳定性以及连接件的强度；c、通过安全验算后，根据立柱的计算间距，获得立柱的纵横间距，立柱的纵横间距＝(超厚底板宽度-200mm×2)/[(超厚底板宽度-200mm×2)/计算间距+1]；d、在cad上生成立柱排布位置点，纵横双向布置横梁线条，根据材质与规格以及连接方式使点和线条变成实体构件；e、确定横梁和立柱的位置关系，确定横梁延伸出立柱的长度，完成二维布置；f、根据横梁材质与规格、横梁的步距、中间层钢筋高度确定横梁高度，完成三维显示。优选的是，安全验算横梁的强度与挠度、立柱的稳定性以及连接件的强度包括：s1、分别对顶层横梁和中间层横梁按照三跨连续梁进行强度与挠度验算：1)对于顶层横梁：①按照静荷载和活荷载作为均布荷载计算横梁的最大弯矩和变形，静荷载的计算值q1＝1.2×g1×l活荷载的计算值q2＝1.4×q1×l+1.4×q2×l静荷载的标准值q1’＝g1×l活荷载的计算值q2’＝q1×l+q2×lg1为顶层钢筋的自重荷载，q1为施工人员荷载标准值，q2为施工设备荷载标准值，l为横梁的纵横间距，数值等同立柱的纵横间距；②计算三跨连续梁均布荷载作用下的跨中最大弯矩和支座最大弯矩，跨中最大弯矩的计算值m1max＝0.08q1l2+0.101q2l2支座最大弯矩的计算值m2max＝-0.10q1l2-0.117q2l2l为立柱的纵横间距；取最大值[m1max,m2max]计算应力进行强度验算，应力的计算值σ＝mmax/ww为横梁的截面抵抗矩；横梁的应力的计算值σ＜横梁的抗弯强度设计值f即为通过；③计算三跨连续梁均布荷载作用下的挠度，挠度的计算值νmax＝(0.677q1’+0.990q2’)l4/(100ei)e为横梁钢材的弹性模量，i为横梁的截面惯性矩；挠度的计算值νmax小于挠度阈值min(l/150，10mm)即为通过；2)对于中间层横梁：①按照静荷载作为均布荷载计算横梁的最大弯矩和变形，静荷载的计算值q1＝1.2×g2×l静荷载的标准值q1’＝g1×lg2为上方层钢筋的自重荷载；②计算三跨连续梁均布荷载作用下的最大弯矩，最大弯矩的计算值m＝0.1×q1×l2计算应力进行强度验算，横梁的应力的计算值σ＝m/w横梁的应力的计算值σ＜横梁的抗弯强度设计值f即为通过；③计算三跨连续梁均布荷载作用下的挠度，挠度的计算值νmax＝0.677q1’l4/(100ei)e为横梁钢材的弹性模量，i为横梁的截面惯性矩；挠度的计算值νmax小于挠度阈值min(l/150，10mm)即为通过；s2、立柱作为轴心受压构件进行长细比验算和稳定性验算：立杆的长细比的计算值λ＝h/ii为截面回转半径，h为立柱步距；立杆的长细比的计算值λ小于长细比容许值[λ]即为通过；计算立柱对每层横梁的最大支座反力，最大支座反力的计算值nmax＝1.1×σq1×l+1.2×q2×l将每层横梁给立柱的轴力叠加可得到，立柱最底部的轴力为n＝∑nmax；立柱的压应力计算值σ＝n/φaφ为轴心受压杆件稳定系数，a为立柱的截面积；立柱的压应力计算值σ≤立杆的抗压强度设计值[f]即为通过；s3、分别对连接方式为焊接或扣件进行强度验算：计算横梁最大支座反力，横梁最大支座反力计算值r＝max(r1,r2)r1为横梁最大支座反力，r1＝1.1×q1×l+1.2×q2×lr2为中间层横梁最大支座反力，r2＝1.1×q2×l，①扣件抗滑移验算扣件抗滑移力计算值rc＝kc×8kc为扣件抗滑移验算折减系数；横梁最大支座反力计算值r小于扣件抗滑移力计算值rc即为通过；②焊缝强度验算焊缝强度值r/(0.7×hf×lw)hf为角焊缝焊脚尺寸，lw为角焊缝计算长度，焊缝强度值r/(0.7×hf×lw)小于焊缝强度设计值ffw即为通过。优选的是，调整临时钢筋支撑体系的立柱的纵横间距的具体方式为：赋予立柱的纵横间距初始值la’＝lb’落在(a,b)范围内，将(a,b)划分为若干个区间，任一区间取一个点值，汇成集合，为每个点值随机分配计算一个性能指标，所述性能指标包括横梁的强度与挠度、立柱的稳定性以及连接件的强度，选择恰好未通过安全验算的上临界点值与下临界点值，读取所在区间的上边界值、下边界值，组成(a’,b’)，再使la’＝lb’＝a’+x进行安全验算，通过横梁的强度与挠度、立柱的稳定性以及连接件的强度的安全验算即结束。优选的是，得出力学计算满足安全要求的钢材用量最省的钢筋支撑体系的具体方式为：总用钢梁重量＝[(a’/la’+1)×b’+(b’/lb’+1)×a’]×m×g+[(a’/la’+1)×(b’/lb’+1)]×每根立杆长度×m×g，其中，a’和b’为横梁的纵向长度和横向长度，单位米，la’和lb’为立柱的纵距和横距，单位米，m为每米的质量，可以直接读值，g为重力加速度，取值为9.8n/kg。本发明至少包括以下有益效果：通过cad图纸识别建模快速完成结构(含钢筋)模型创建bim模型，获取钢筋荷载，以临时支撑材料用量最省和力学计算满足安全要求为目标，在给定的参数范围值内，寻求最优解(智能布置)；或是在已知临时支撑布置间距时，通过输入布置间距，进行安全复核(手动布置)，基于模型可快速完成超厚底板钢筋临时支撑设计、安全计算分析，节约成本、安全可靠。本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本发明的横梁的计算间距的流程图；图2为本发明的二维布置和三维显示流程图。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明提供一种基于bim技术的超厚底板钢筋支撑体系设计优化系统，包括：1)基于项目施工cad图纸，可自动二三维转化完成主要构件创建，包括识别楼层表、转化轴网、转化柱、转化梁、转化墙、转化板，建立超厚底板bim模型，提供坐标点、空间尺寸以及空间约束等数据的输入，实现从二维到三维的转变，具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等优点，用手工构件自定义建模和构件调整命令完成局部模型调整优化工作，包括轴网绘制调整、满堂基础、柱墙梁板、施工段、构件编辑命令，进行超厚底板的钢筋排布，包括底层钢筋、中层钢筋、顶层钢筋，超厚底板信息数据包含如下：空间尺寸(长宽高)、位置坐标、标高、混凝土强度、钢筋保护层厚度，钢筋布置时，上下层钢筋根据超厚板的保护层自动定位，中层各层钢筋高度可自定义输入，钢筋水平布置范围由超厚板边界进行约束，如此便可根据超厚板的信息和钢筋布置参数确定钢筋的布置，根据钢筋规格和间距计算单位面积钢筋荷载，底板布置的钢筋荷载根据布置的钢筋规格和间距自动计算，施工人员和施工设备的荷载需要根据项目实际情况输入，g＝[(a/la+1)×b+(b/lb+1)×a]×m×g/1000/(a×b)，a和b为钢筋网片长短边尺寸，单位米，la和lb为钢筋的纵距和横距，m为每米钢筋的质量，可以直接读值，g为重力加速度，取值为9.8n/kg，g为每层单位面积钢筋的自重荷载，单位为kn/m2；2)确定构成钢筋支撑体系的钢材制成的横梁、立柱的材质与规格以及连接方式，钢材可以为槽钢、钢管、角钢、工字钢或者钢筋等，每种钢材提供多种常用规格备选，比如槽钢提供5号、6.3号、8号、10号、12.6号等多种规格，采用《钢结构设计标准》gb50017-2017对钢筋支架进行受力分析计算，计算钢材的力学性能以及连接件的安全参数，通过工具查询钢材各个力学参数并进行修正，便于设置与现场使用一致的钢材，包含钢材抗弯、抗压强度设计值，钢筋挠度，焊缝的尺寸、计算长度和角焊缝强度设计值，在超厚底板的上下层钢筋之间布置临时钢筋支撑体系，两种布置方式：智能布置和手动布置，智能布置将根据设置的布置参数范围、立柱与横梁的钢材材质选择、立柱的纵横间距、横梁的步距(常规设置，不足1.8m设置1层，每1.8m设置1一层)、钢材的力学性能以及连接件的安全参数计算精度，计算出合理的纵横间距，同时顶层横梁的高度将自动拾取到顶层钢筋的底部用来支撑顶层钢筋，手动布置手动人工输入纵横间距，不论是智能布置还是手动布置，都是在布置临时支撑前确定好布置间距，具体为：根据钢筋布置的空间位置进行布置：步距根据设置的参数确定，横梁依次在步距高度依次生成双向横梁，然后在钢筋层下再次生成单向横梁，水平长度延伸至板边200mm内，立杆布置至板边200mm内，排布间距＝(板宽度-200×2){(板宽度-200×2)/计算间距+1}；以一块超厚底板为例，可以获取超厚底板bim模型以下信息，如表1所示：表1目前没有专门针对钢筋支架临时支撑体系的计算规范，但结合《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》、《建筑施工模板安全技术规范》、《混凝土结构工程施工规范》、《建筑施工临时支撑结构技术规范》、《建筑施工脚手架安全技术统一标准》、《钢结构设计标准》等规范文件的要求，考虑到钢筋支架主要由横梁、立柱组成，横梁与立柱间采用焊接或者扣件的方式进行连接，因此确定验算支撑体系的安全性则需验算横梁的刚度和强度，立柱的强度及稳定性，连接节点的验算，安全验算横梁的强度与挠度、立柱的长细比与与稳定性以及连接件的强度，智能布置成功，则表示安全计算是通过的，而手动布置不一定，手动布置根据设置的参数直接布置出来，还需运用安全复核对布置的临时支撑进行安全验算，通过不断的手动布置+安全复核，可以找到近似的最优解；3)调整临时钢筋支撑体系的横梁之间的横纵距，重复进行安全验算，按照二分法求得最优解，得出力学计算满足安全要求的钢材用量最省的钢筋支撑体系。在上述技术方案中，基于bim技术，通过cad图纸识别与手工建模快速完成建筑结构+钢筋布置的模型创建，再基于模型完成临时支撑的排布和力学安全计算分析，最后基于建筑结构+钢筋布置+临时支撑整个模型输出计算书、材料用量、临时支撑布置图纸以及进行可视化的三维展示，利用本软件，可快速完成超厚底板钢筋临时支撑安全计算分析，同时节约成本，提高工程施工质量，为超厚底板的施工提供安全质量保障。在另一种技术方案中，钢筋荷载包括钢筋的自重、施工人员及设备荷载，施工人员及设备荷载标准值根据相关规范进行取值，而钢筋的自重则按下列过程进行计算，以双层双向钢筋为例，截取1m×1m的钢筋网，单位平米钢筋的自重为g，g＝(1/la+1+1/lb+1)×m×g/1000/(1×1)，其中，la和lb为钢筋的纵距和横距，m为每米钢筋的质量，g为重力加速度9.8n/kg。超厚底板临时支撑的钢筋支架会随钢筋网片一起浇筑在混凝土中，属于一次性使用，与传统脚手架相比，不存在反复使用，不需要承受混凝土荷载，混凝土从下到上浇筑会将支撑体系包裹，对支架是有利的，另外不需要考虑风荷载，钢筋网片恒载根据具体工程钢筋布置计算。在另一种技术方案中，所述力学性能包括钢材抗弯抗压强度设计值、截面抵抗矩、弹性模量、截面惯性矩，连接方式为焊接时，安全参数包括焊缝计算长度、焊脚尺寸、焊缝强度设计值，连接方式为扣件时，安全参数包括抗滑移折减系数。以上参数的选择对安全性能的验算起决定性作用。在另一种技术方案中，布置临时钢筋支撑体系包括：a、如图1所示，设置立柱的纵横间距相等，根据顶层钢筋和底层钢筋的距离设置横梁的步距；b、假设立柱的计算间距，赋予初始值la’＝lb’落在(a,b)范围内，根据钢材的力学性能以及连接件的安全参数，安全验算横梁的强度与挠度、立柱的细长比与稳定性以及连接件的强度，先la’＝lb’＝b进行安全验算，再la’＝lb’＝a进行安全验算，然后la’＝lb’＝a+x进行安全验算，通过安全验算即结束；c、通过安全验算后，根据立柱的计算间距，获得立柱的纵横间距，立柱的纵横间距＝(超厚底板宽度-200mm×2)/[(超厚底板宽度-200mm×2)/计算间距+1]；d、如图2所示，在cad上生成立柱排布位置点，纵横双向布置横梁线条，根据材质与规格以及连接方式使点和线条变成实体构件；e、确定横梁和立柱的位置关系，确定横梁延伸出立柱的长度，完成二维布置；f、根据横梁材质与规格、横梁的步距、中间层钢筋高度确定横梁高度，完成三维显示。以一块2米的超厚板进行智能计算，流程如下：1)数据拾取整理calcalg＝2calcoptlb＝0[calcconstraint]la’_min＝700la’_max＝2000la’_step＝100lb’_min＝700lb’_max＝2000lb’_step＝100la’andlb’calcflag＝0allowabledeviationpercent＝20[steelbracketbaserec]c＝2b＝2000.000p＝1.000load＝1.000qstr＝0.085[steelbracketbeamrec]sc1＝0steeltype1＝0nsteeltype_r＝0steel_grade1＝0steel_d1＝0bending＝2wf＝205steeltype1s＝10号工字钢ssteeltype_r＝10号工字钢steel_d1s＝12[steelbracketpostrec]sc2＝0steeltype2＝0yf＝205ngirdertype＝0steel_grade2＝0steel_d2＝0fastenertype＝0hf＝6lw＝150ffw＝150zh＝1.970bh＝0.800l＝2000.000yx＝0.850steeltype2s＝10号工字钢sgirdertype＝10号工字钢steel_d2s＝12[boardcalctype]areaid＝0typeid＝02)计算结果2019-12-2116:05:43.282[trace]混合法:[lb:0]:计算通过,time:3.38ms3)返回计算值[steelbracketautocalcresult]la’＝2000lb’＝2000calcount＝3即在当前设置的参数和模型下，立柱的计算间距为la’＝lb’＝2米，调用计算次数为3次。在另一种技术方案中，安全验算横梁的强度与挠度、立柱的细长比与稳定性以及连接件的强度包括：s1、分别对顶层横梁和中间层横梁按照三跨连续梁进行强度与挠度验算：1)对于顶层横梁：①按照静荷载和活荷载作为均布荷载计算横梁的最大弯矩和变形，静荷载的计算值q1＝1.2×g1×l活荷载的计算值q2＝1.4×q1×l+1.4×q2×l静荷载的标准值q1’＝g1×l活荷载的计算值q2’＝q1×l+q2×lg1为顶层钢筋的自重荷载，q1为施工人员荷载标准值，q2为施工设备荷载标准值，l为横梁的纵横间距，数值等同立柱的纵横间距；②计算三跨连续梁均布荷载作用下的跨中最大弯矩和支座最大弯矩，跨中最大弯矩的计算值m1max＝0.08q1l2+0.101q2l2支座最大弯矩的计算值m2max＝-0.10q1l2-0.117q2l2l为立柱的纵横间距；取最大值[m1max,m2max]计算应力进行强度验算，应力的计算值σ＝mmax/ww为横梁的截面抵抗矩；横梁的应力的计算值σ＜横梁的抗弯强度设计值f即为通过；③计算三跨连续梁均布荷载作用下的挠度，挠度的计算值νmax＝(0.677q1’+0.990q2’)l4/(100ei)e为横梁钢材的弹性模量，i为横梁的截面惯性矩；挠度的计算值νmax小于挠度阈值min(l/150，10mm)即为通过；2)对于中间层横梁：①按照静荷载作为均布荷载计算横梁的最大弯矩和变形，静荷载的计算值q1＝1.2×g2×l静荷载的标准值q1’＝g1×lg2为上方层钢筋的自重荷载；②计算三跨连续梁均布荷载作用下的最大弯矩，最大弯矩的计算值m＝0.1×q1×l2计算应力进行强度验算，横梁的应力的计算值σ＝m/w横梁的应力的计算值σ＜横梁的抗弯强度设计值f即为通过；③计算三跨连续梁均布荷载作用下的挠度，挠度的计算值νmax＝0.677q1’l4/(100ei)e为横梁钢材的弹性模量，i为横梁的截面惯性矩；挠度的计算值νmax小于挠度阈值min(l/150，10mm)即为通过；s2、立柱作为轴心受压构件进行长细比验算和稳定性验算：立杆的长细比的计算值λ＝h/ii为截面回转半径，h为立柱步距；立杆的长细比的计算值λ小于长细比容许值[λ]即为通过；计算立柱对每层横梁的最大支座反力，最大支座反力的计算值nmax＝1.1×σq1×l+1.2×q2×l将每层横梁给立柱的轴力叠加可得到，立柱最底部的轴力为n＝∑nmax；立柱的压应力计算值σ＝n/φaφ为轴心受压杆件稳定系数，a为立柱的截面积；立柱的压应力计算值σ≤立杆的抗压强度设计值[f]即为通过；s3、分别对连接方式为焊接或扣件进行强度验算：计算横梁最大支座反力，横梁最大支座反力计算值r＝max(r1,r2)r1为横梁最大支座反力，r1＝1.1×q1×l+1.2×q2×lr2为中间层横梁最大支座反力，r2＝1.1×q2×l，①扣件抗滑移验算扣件抗滑移力计算值rc＝kc×8kc为扣件抗滑移验算折减系数；横梁最大支座反力计算值r小于扣件抗滑移力计算值rc即为通过；②焊缝强度验算焊缝强度值r/(0.7×hf×lw)hf为角焊缝焊脚尺寸，lw为角焊缝计算长度，焊缝强度值r/(0.7×hf×lw)小于焊缝强度设计值ffw即为通过。在一个实例中，基本参数、横梁参数、立柱参数如表2-4所示。表2钢筋层数3横梁纵横间距l(m)1.30施工设备荷载标准值(kn/m2)1.00施工人员荷载标准值(kn/m2)1.00除底层钢筋外，从上到下各层钢筋依次自重荷载(kn/m2)0.217，0.217表3横梁材质ф48×3钢管横梁的截面抵抗矩w(cm3)4.490横梁钢材的弹性模量e(n/mm2)2.05×105横梁的截面惯性矩i(cm4)10.780横梁抗弯强度设计值f(n/mm2)205表4顶层钢筋的横梁的计算支架横梁按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，支架横梁在小横杆的上面。按照支架横梁上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算支架横梁的最大弯矩和变形。1.均布荷载值计算静荷载的计算值q1＝1.2×0.217×1.30＝0.34kn/m活荷载的计算值q2＝1.4×1.00×1.30+1.4×1.00×1.30＝3.64kn/m2.强度计算最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩m1max＝0.08q1l2+0.101q2l2跨中最大弯矩为m1＝(0.08×0.34+0.101×3.64)×1.302＝0.667kn·m支座最大弯矩计算公式如下m2max＝-0.10q1l2-0.117q2l2支座最大弯矩为m2＝-(0.10×0.34+0.117×3.64)×1.302＝-0.777kn·m我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：σ＝0.777×106/4490.00＝173.039n/mm2＜205n/mm2满足要求！3.挠度计算最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下νmax＝(0.677q1’+0.990q2’)l4/100ei静荷载标准值q1’＝0.28kn/m活荷载标准值q2’＝1.00×1.30+1.00×1.30＝2.60kn/m三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度νmax＝(0.677×0.28+0.990×2.60)×1300.004/(100×2.05×105×10.78×104)＝3.5735mm＜min(1.30×103/150,10)＝8.67mm满足要求！中间层钢筋的横梁的计算支架横梁按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，支架横梁在小横杆的上面。取中间层钢筋最大的自重荷载层进行计算，中间层支架横梁不考虑活荷载作用。1.均布荷载值计算静荷载的计算值q1＝1.2×0.217×1.30＝0.34kn/m2.强度计算最大弯矩为m＝0.1q2l2＝0.1×0.339×1.32＝0.057kn.mσ＝m/w＝0.057×106/4.49×103＝12.742n/mm2≤205n/mm2满足要求！3.挠度计算静荷载的标准值q1’＝0.217×1.30＝0.28kn/mνmax＝0.677q1’l4/100ei＝0.677×0.282×13004/(100×2.05×105×10.78×104)＝0.2468mm＜min(1.30×103/150,10)＝8.67mm满足要求！支架立柱的计算支架立柱的截面积a＝4.24cm2截面回转半径i＝1.59cm支架立柱作为轴心受压构件进行稳定验算：式中：σ──立柱的压应力；n──轴向压力设计值；1.长细比验算：根据立杆的长细比λ＝h/i＝97.50/1.59＝61.00≤250满足要求！2.稳定性验算：──轴心受压杆件稳定系数，根据立杆的长细比λ＝61，经过查表得到，[f]──立杆的抗压强度设计值，[f]＝205n/mm2；采用第二步的荷载组合计算方法，可得到支架立柱对支架横梁的最大支座反力为nmax＝1.1σq1l+1.2q2l经计算得到n＝1.1×[1.2×1.3×(0.217+0.217)]×1.3+1.2×3.64×1.3＝6.647kn；σ＝6.647×1000/(0.814×4.24×100)＝19.258n/mm2＜205.00n/mm2满足要求！立柱与横梁连接节点验算顶层横梁最大支座反力：r1＝1.1q1l+1.2q2l＝1.1×0.339×1.3+1.2×3.64×1.3＝6.162kn中间层横梁最大支座反力：r2＝1.1q1l＝1.1×0.339×1.3＝0.484kn横梁最大支座反力r＝max(r1,r2)＝max(6.162,0.484)＝6.162kn1.扣件抗滑移验算扣件受力r＝6.162kn<rc＝kc×8＝0.85×8＝6.8kn满足要求！在另一个实例中，基本参数、横梁参数、立柱参数如表5-7所示。表5表6横梁材质10号工字钢横梁的截面抵抗矩w(cm3)49.000横梁钢材的弹性模量e(n/mm2)2.05×105横梁的截面惯性矩i(cm4)245.000横梁抗弯强度设计值f(n/mm2)205表7立柱总高度h(m)1.950立柱抗压强度设计值[f](n/mm2)205立柱材质10号工字钢角焊缝焊脚尺寸hf(mm)6焊缝强度设计值ffw(n/mm2)150立柱计算步距h(m)0.975立柱纵横间距l(m)2.00横梁与立柱连接方式焊接角焊缝计算长度lw(mm)150顶层钢筋的横梁的计算支架横梁按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，支架横梁在小横杆的上面。按照支架横梁上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算支架横梁的最大弯矩和变形。1.均布荷载值计算静荷载的计算值q1＝1.2×0.217×2.00＝0.52kn/m活荷载的计算值q2＝1.4×1.00×2.00+1.4×1.00×2.00＝5.60kn/m2.强度计算最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩m1max＝0.08q1l2+0.101q2l2跨中最大弯矩为m1＝(0.08×0.52+0.101×5.60)×2.002＝2.429kn·m支座最大弯矩计算公式如下:m2max＝-0.10q1l2-0.117q2l2支座最大弯矩为m2＝-(0.10×0.52+0.117×5.60)×2.002＝-2.829kn·m我们选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：σ＝2.829×106/49000.00＝57.737n/mm2＜205n/mm2满足要求！3.挠度计算最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下：νmax＝(0.677q1’+0.990q2’)l4/100ei静荷载标准值q1’＝0.43kn/m活荷载标准值q2’＝1.00×2.00+1.00×2.00＝4.00kn/m三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度νmax＝(0.677×0.43+0.990×4.00)×2000.004/(100×2.05×105×245.00×104)＝1.3551mm＜min(2.00×103/150,10)＝10.00mm满足要求！中间层钢筋横梁的计算支架横梁按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，支架横梁在小横杆的上面。取中间层钢筋最大的自重荷载层进行计算，中间层支架横梁不考虑活荷载作用。1.均布荷载值计算静荷载的计算值q1＝1.2×0.217×2.00＝0.52kn/m2.强度计算最大弯矩为m＝0.1q2l2＝0.1×0.521×22＝0.208kn·mσ＝m/w＝0.208×106/49×103＝4.251n/mm2≤205n/mm2满足要求！3.挠度计算静荷载的标准值q1'＝0.217×2.00＝0.43kn/mνmax＝0.677q1'l4/100ei＝0.677×0.434×20004/(100×2.05×105×245×104)＝0.0936mm＜min(2.00×103/150,10)＝10.00mm满足要求！支架立柱的计算支架立柱的截面积a＝14.30cm2截面回转半径i＝1.52cm支架立柱作为轴心受压构件进行稳定验算：式中：σ立柱的压应力；n轴向压力设计值；1.长细比验算：根据立杆的长细比λ＝h/i＝97.50/1.52＝64.00≤250满足要求！2.稳定性验算：轴心受压杆件稳定系数，根据立杆的长细比λ＝64，经过查表得到，[f]立杆的抗压强度设计值，[f]＝205n/mm2；采用第二步的荷载组合计算方法，可得到支架立柱对支架横梁的最大支座反力为nmax＝1.1σq1l+1.2q2l经计算得到n＝1.1×[1.2×2×(0.217+0.217)]×2+1.2×5.6×2＝15.732kn；σ＝15.732×1000/(0.802×14.3×100)＝13.717n/mm2＜205.00n/mm2满足要求！立柱与横梁连接节点验算顶层横梁最大支座反力：r1＝1.1q1l+1.2q2l＝1.1×0.521×2+1.2×5.6×2＝14.586kn中间层横梁最大支座反力：r2＝1.1q1l＝1.1×0.521×2＝1.146kn横梁最大支座反力r＝max(r1,r2)＝max(14.586,1.146)＝14.586kn1.焊缝强度验算r/(0.7hflw)＝14.586×103/(0.7×6×150)＝23.152n/mm2＜ffw＝150n/mm2满足要求！在另一种技术方案中，调整临时钢筋支撑体系的立柱的纵横间距的具体方式为：赋予立柱的纵横间距初始值la’＝lb’落在(a,b)范围内，将(a,b)划分为若干个区间，任一区间取一个点值，汇成集合，为每个点值随机分配计算一个性能指标，所述性能指标包括横梁的强度与挠度、立柱的稳定性以及连接件的强度，选择恰好未通过安全验算的上临界点值与下临界点值，读取所在区间的上边界值、下边界值，组成(a’,b’)，再使la’＝lb’＝a’+x进行安全验算，通过横梁的强度与挠度、立柱的稳定性以及连接件的强度的安全验算即结束。本技术方案能够大大减少运算量，提高运算速度，确保运算精度。在另一种技术方案中，得出力学计算满足安全要求的钢材用量最省的钢筋支撑体系的具体方式为：总用钢梁重量＝[(a’/la’+1)×b’+(b’/lb’+1)×a’]×m×g+[(a’/la’+1)×(b’/lb’+1)]×每根立杆长度×m×g，其中，a’和b’为横梁的纵向长度和横向长度，单位米，la’和lb’为立柱的纵距和横距，单位米，m为每米的质量，可以直接读值，g为重力加速度，取值为9.8n/kg。例如某项目a’和b’分别为60米和45米，底板厚度2米，上下两层钢筋，选择48.3*3.6钢管，正常情况下la’和lb’正常情况为1.2米，根据经验满足安全计算要求，经过优化整合后，将la’和lb’调整为1.5米，满足安全计算需要，两个方案的用钢量分别为：总用钢梁重量(1.2米)＝{[(60/1.2+1)×45+(45/1.2+1)×60](取整数)×3.84×9.8+[(60/1.2+1)×(45/1.2+1)](取整数)×1.9×3.84×9.8}/1000＝17.33t总用钢梁重量(1.5米)＝{[(60/1.5+1)×45+(45/1.5+1)×60](取整数)×3.84×9.8+[(60/1.5+1)×(45/1.5+1)](取整数)×1.9×3.84×9.8}/1000＝14.04t通过对比发现，刚才节省17.33t-14.04t＝3.29t，节省了19％的钢材用量。这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。当前第1页12