车库顶板支撑补强专项方案.doc

地下车库顶板支撑加固方案一、项目概况：中山剑桥郡花园六区二期1-2幢和四期3-4幢高层住宅及地下车库土建、水电安装工程，工程建设地点：中山市西区翠景道17号；属于框剪构造；地上层数：32-33层；地下层数：2层 ；层高：首层标高5.3m，二层标高3.6m;原则层高2.9m。工程总建筑面积：84190.44；总工期：730天。本工程由中山市雅居乐雍景园房地产开发有限公司投资建设，广东中山建筑设计院股份有限公司设计，广东中火炬监理征询有限公司监理，红阳建工集团有限公司组织施工；由郝钢担任项目经理，陈忠福担任技术负责人。项目地下车库顶板已经施工完毕。因甲方提前覆土及绿化，施工需要项目现场需要迁移到地下室顶板上，为了满足施工运送和顶板安全需要，场地迁设前需要对地下车库混凝土顶板进行必要验算，如不满足施工荷载规定，需要对顶板进行必要支顶加固。重型机械设备行走，按车辆荷载（含自重）为60吨，轮胎左右间距2.9m，先后轴距4.45m，每个后轮集中压力为Q1=20吨，每个前轮集中压力为Q2=10吨。针对现场状况对地下室顶板内力及承载能力进行验算。已知，地下一层基本持力层为第层粘土层，承载力特性值为Fa=150KPa，地下二层基本持力层为第层粘土层，承载力特性值为Fa=180Kpa；地下车库顶板可变荷载原则值按Q310.0KN/m2设计；地下车库顶板静荷载取值按Q41.6x18 = 28.8KN/m2地下室顶板厚400mm，混凝土现浇无梁楼盖体系，混凝土强度级别C30，框架柱550 mm550mm，混凝土强度级别为C40。二、加荷后内应力计算：加荷方式验算按两种模型考虑，一种是重载车辆作用于板跨中间（如下图1）计算模型，另一种是重载车辆后轮作用于跨中（如下图5）计算模型。通过建模分别计算出各种形势下所产内应力，然后拟定出：跨中板带最大弯矩、跨中板带最大剪力、柱帽处最大负弯矩、柱帽处最大剪力。内力分析采用Midas/Gen软件，建立33无梁板区格，并考虑柱帽处厚度变化。每个区格尺寸8m8m，按0.5m0.5m尺寸划分单元。重车荷载简化为4个集中荷载，两个前轮竖向荷载分别是10吨（100KN），两个后轮竖向荷载分别是20吨（200KN）。荷载组合=1.2恒载+1.4活载。计算两种荷载状况，图1图4为重车作用在跨中；图5图8为重车后轮作用在跨中。模型和内力如图18所示。图1 重车作用在跨中计算模型图2 重车作用在跨中时X方向弯矩图（跨中最大正弯矩105 KN/m；柱帽最大负弯矩725 KN/m ）图3 重车作用在跨中时Y方向弯矩图（跨中最大正弯矩852 KN/m ；柱帽最大负弯矩683 KN/m ）图4 重车作用在跨中时剪力图（跨中板带处最大剪力274KN/m 柱帽根部处最大剪力1005KN/m）图5 后轮位于跨中计算模型图6 后轮位于跨中时X方向弯矩图（跨中最大正弯矩112 KN/m ；柱帽最大负弯矩728 KN/m ）图7 后轮位于跨中时Y方向弯矩图（跨中最大正弯矩135 KN/m ；柱帽最大负弯矩709 KN/m ）图8 后轮位于跨中时剪力图（跨中板带处最大剪力277KN/m 柱帽根部处最大剪力1016KN/m）从以上Midas/Gen软件建模计算成果得知：跨中最大弯矩为852 KN/m，柱帽处最大负弯矩为728 KN/m；跨中最大剪力277KN/m，支座最大剪力1016KN/m。三承载力验算按照混凝土构造设计规范（GB50010-），取1m宽板带进行验算。屋梁楼盖钢筋配备如下图所示：（一） 跨中板带正截面受弯承载力 跨中板带两个方向配筋相似，板面均配备C14250，板底均配备C14120。1m宽板带面筋4C14，底筋8C14。计算参数：C30混凝土强度设计值fc=14.3N/mm2，b=1000mm；as=27mm； as=37mm； fy = fy=360N/ mm2As=872=1231 mm2 ； As=472=615 mm2 h0 =Has = 40027373 mm按照规范公式7.2.1-2，混凝土受压区高度：1fcbx = fyAsfyAs由于混凝土强度不大于C80，故，1=1.0因此， 1.014.31000x=3601231360615x=15.5mm按照规范公式7.1.2-5，正截面混凝土极限压应变：cu=0.0033(fcu,k50)10-5由于正截面混凝土处在非均匀受压状态，故取cu0.0033依照规范7.1.4-1相对界限受压区高度：x bh0 (7.2.1-3)x 2 (7.2.1-4)其中，钢筋屈服点因此，bh00.52373194mm； 2a=2*40=80mmx=15.5mm194mm，满足(7.2.1-3)公式规定；x=15.5mm2a=2*37=74mm，不满足(7.2.1-4)公式规定；不满足规范公式7.2.1-4，依照规范7.2.5条，正截面受弯承载力应符合下列规定：MfyAs(h-as-as) (7.2.5) fyAs(h-as-as)3601231（400-37-27）148.9KNm跨中X方向弯矩容许值Mxmax148.9KNm 跨中Y方向弯矩容许值Mymax148.9KNm （二） 跨中板带斜截面承载力按照规范7.5.3条，不配备箍筋和弯起钢筋普通板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：V0.7hftbh0 (7.5.3-1) h (800/h0)1/4 (7.5.3-2)截面高度影响系数h，（当h0800mm时，(7.5.3-2)式中取h0=800mm）。h=(800/h0)1/4 (800/800)1/4=1C30混凝土轴心抗拉强度设计值 ft=1.43N/mm2，跨中板带斜截面受剪承载力容许值为：V0.7hftbh0=0.711.431000373=373.4KN/m （三）柱上板带正截面受弯承载力垂直板带方向：板面配（2C14+C14）250，板底配C14120；沿着板带方向：板面配C16250，板底配C16100。取1m宽板带，垂直板带方向面筋12C14，底筋9C14；沿着板带方向面筋4C16，底筋10C16。1、垂直板带方向受弯承载力计算：计算参数：C30混凝土强度设计值fc=14.3N/mm2； 钢筋设计强度值fy = fy=360n/ mm2 ； 板带截取宽度b=1000mm； as=27mm； as=37mm； As = 1272=1847 mm2 ； As= 972=1385 mm2 h0 =Has=40027373 mm按照规范公式7.2.1-2，混凝土受压区高度：1fcbx = fyAsfyAs由于混凝土强度不大于C80，故，1=1.0因此， 1.014.31000x = 36018473601385x = 11.63mm按照规范公式7.1.2-5，正截面混凝土极限压应变：cu=0.0033-(fcu,k-50)10-5由于处在非均匀受压状态，故取cu0.0033；又从前计算成果已知钢筋屈服点b0.52依照规范7.1.4-1相对界限受压区高度符合如下公式规定：x bh0 (7.2.1-3)x 2 (7.2.1-4)因此，bh00.52373194mm； 2a=2*37=74mmx= 11.63mm194mm，满足(7.2.1-3)公式规定；x= 11.63mm2a=2*37=7m4m，不满足(7.2.1-4)公式规定；不满足规范公式7.2.1-4，依照规范7.2.5条，正截面受弯承载力应符合下列规定：MfyAs(h-as-as) (7.2.5) MfyAs(h-as-as)3601385（400-37-27）167.53KNm即，垂直于柱上板带板方向弯矩容许值M167.53KNm2、沿着板带方向受弯承载力计算，计算参数：；C30混凝土强度设计值fc=14.3N/mm2； fy = fy=360n/ mm2 b=1000mm； as=28mm； as=38mm； As=1082= mm2 ； As=482=804 mm2 h0 =Has=40028372 mm按照规范公式7.2.1-2，混凝土受压区高度：1fcbx = fyAsfyAs由于混凝土强度不大于C80，故，1=1.0因此， 1.014.31000x=360360804x =30.4mm按照规范公式7.1.2-5，正截面混凝土极限压应变：cu=0.0033(fcu,k50)10-5由于处在非均匀受压状态，故取cu0.0033；又从前计算成果已知钢筋屈服点b0.52依照规范7.1.4-1相对界限受压区高度符合如下公式规定：x bh0 (7.2.1-3)x 2 (7.2.1-4)因此，bh00.52372193.4mm； 2a=2*37=88mmx=30.4mm193.4mm，满足(7.2.1-3)公式规定；x=30.4mm2a=2*38=76mm，不满足(7.2.1-4)公式规定；不满足规范公式7.2.1-4，依照规范7.2.5条，正截面受弯承载力应符合下列规定：MfyAs(h-as-as) (7.2.5) MfyAs(h-as-as)360（400-28-38）241.68KNm即，沿柱上板带板方向弯矩容许值M241.68KNm （四）柱上板带斜截面承载力按照规范7.5.3条，不配备箍筋和弯起钢筋普通板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：V0.7hftbh0 (7.5.3-1)h=(800/h0)1/4 (7.5.3-2)截面高度影响系数h，（当h0800mm时，(7.5.3-2)式中取h0=800mm）。h=(800/h0)1/4=(800/800)1/4=1C30混凝土轴心抗拉强度设计值 ft=1.43N/mm2，斜截面受剪承载力为V0.7hftbh0=0.711.431000372=373.37KN/m即，柱上板带斜截面受剪承载力V373.37KN/m（五）柱帽正截面负弯矩受弯承载力柱帽两个方向配筋相似，板面均配备（2C18+C16）250，板底配C16100。取1m宽板带面筋8C18+4C16，底筋10C16。计算参数：C30混凝土强度设计值fc=14.3N/mm2；fy = fy=360n/ mm2b=1000mm； as=52mm； as=28mm； h0 =Has=100052948 mmAs=（892482）=2839 mm2； As=1082= mm2按照规范公式7.2.1-2，混凝土受压区高度：1fcbx = fyAsfyAs由于混凝土强度不大于C80，故，1=1.0因此， 1.014.31000x=3602839360x =20.87mm按照规范公式7.1.2-5，正截面混凝土极限压应变：cu=0.0033-(fcu,k-50)10-5由于处在非均匀受压状态，故取cu0.0033；又从前计算成果已知钢筋屈服点b0.52依照规范7.1.4-1相对界限受压区高度符合如下公式规定：x bh0 (7.2.1-3)x 2 (7.2.1-4)因此，bh00.52948493mm； 2a=2*30=60mmx=20.87mm493mm，满足(7.2.1-3)公式规定；x=20.87mm2a=2*28=56mm，不满足(7.2.1-4)公式规定；不满足规范公式7.2.1-4，依照规范7.2.5条，正截面受弯承载力应符合下列规定：MfyAs(h-as-as) (7.2.5) fyAs(h-as-as)3602839（1000-52-28）940.3KNm柱帽正截面X方向弯矩容许值Mxmax940.3KNm柱帽正截面X方向弯矩容许值Mymax940.3KNm（六）柱帽斜截面承载力按照规范7.5.3条，不配备箍筋和弯起钢筋普通板类受弯构件，其斜截面受剪承载力应符合下列规定：V0.7hftbh0 (7.5.3-1)h=(800/h0)1/4 (7.5.3-2)又知h0950 mm，截面高度影响系数h为：h=(800/h0)1/4 (800/948)1/4 0.95795C30混凝土轴心抗拉强度设计值 ft=1.43N/mm2，柱帽斜截面受剪承载力为V0.7hftbh0=0.70.958451.431000948909.5KN/m即，柱帽斜截面受剪承载力容许值V910KN/m四结论依照内力计算及承载力验算，得出如下成果：1. 跨中板带最大弯矩为852KN/m，不大于正截面受弯承载力149 KN/m（不可）；2. 跨中板带最大剪力277KN，不大于斜截面承载力373KN（可）；3. 柱帽处最大负弯矩为728 KN/m，不不大于正截面受弯承载力941 KN/m （可）；4. 柱帽处最大剪力1016KN ，不大于斜截面承载力910KN（不可）。除柱帽处剪力超过斜截面承载力外，别的部位承载能力足够。柱帽处配筋未记，加上弯起钢筋，抗剪承载力在混凝土现龄期强度可以设计强度条件下应当足够。考虑到简化计算模型并非与实际构造完全一致，加上已计及各种最不利状况，柱帽处剪力超过设计承载力，施工中，可以采用重车缓慢通过解决，这样将车辆荷载近似为静载，则剪力在承载能力范畴之内。考虑到混凝土泵车瞬间冲击力及市场上商砼配合比与理论有偏差，及养护条件对实际混凝土强度影响，在跨中再增长支撑系统，详细附图所示。五、楼板支撑体系验算：支撑体系竖向及横向钢管均所采用钢管均为483.25碗扣式脚手架钢管，剪刀撑钢管为483.25普通脚手架钢管。步距601、支撑立柱稳定性验算：取计算单元和划受力简图。以竖向支撑立管为中心选定0.6m2见方地下室顶板为计算单元为荷载计算单元；选用立管约束最大段（h1000mm）为受力验算杆件。2、计算立柱所受荷载：地下室混凝土顶板实际强度按设计强度进行考虑，为了保证支撑体系安全性，求受力单元内作用在竖向支撑立管上荷载，计算出单根竖向支撑立管强度、刚度和稳定性。考虑到后车轮居于板跨中部时所产生弯矩及剪力最大。单侧后轮由四个平行轮胎构成一种受力单元，此受力单元内至少由12根竖向钢管支撑承担。受力计算单元见下图所示：已知，地下车库顶上面板覆土按1.6m厚考虑（考虑堆土），即板静荷载值按Q31.6x18 = 28.8KN/m2，园区内顶板上部消防车行驶所生可变荷载原则值按Q410.0KN/m2设计。施工荷载组合系数为1.2恒载+1.4活载2.6；依照上图所示，受力单元作用在竖向支撑立管数量N为：NN中（N侧0.5）2侧4（40.5）28根考虑到竖向支撑杆件作用面积S（0.10.350.1）（0.31.30.3）1.045 mm2 ，此外，为了安全考虑，也许存在杆件支顶不完全同步受力，需设定修正系数0.75因此P Q1-(Q3+Q4)S /N200（38.81.045)/82.675 159.5/62.6 69.2 KN/根按1000mm高度步距进行横杆设立，即 h 1000mm 其中，=1.0； L=L01000mm； d483.25 mm 钢管立柱轴惯性距为：J=（484/32）-（41.54/32） 229835（mm4）钢管截面积为： A（48241.52）/ 22456.67mm2因此，r = （J / A） （229835/456.67） 22.43（mm）L0/ r 10001 /22.43 44.583因此，当=44.583时，依施工手册查表得知，推算出折减系数=0.904，因此： P /（A）69.2（KN）/ 456.67mm2 0.904 168MPa又知，脚手架钢管受压承载时容许应力 =205 MPa即 P /（A） =205 MPa本方案支撑立柱稳定可靠，满足安全施工规定。五支撑体系施工质量规定：1、本方案根据碗扣式脚手架各项技术指标进行设计及各项验算，施工中必要按采用碗扣式脚手架。2、所有投入到本支撑体系内脚手架杆件使用前必要进行严格检查，保证所用杆件均无裂痕、无缺陷、无开裂，保证杆件平直度。3竖向杆件不容许有搭接，如有连接，所有竖向支撑杆件连接必要为对接式，且规定对接接头要满足杆件强度规定。在同一截面内对接连接接头含量不容许不不大于25。4、每根竖向支撑钢管必要穿戴专用定型钢制底座，且，底座必要坐在良好硬质跳板上。如果楼板面不平导致与木跳板浮现空隙，需要在铺设跳板前用C20细石混凝土将凹处填平。5、每根竖向支撑钢管上部螺旋支托必要顶紧与楼板间木方。木方规定良好无节硬质木方。6、必要按规定布置横向短管，并且规定横、竖向钢管锁紧。7、按方案规定设立剪刀撑，横向每5m设立一道，剪刀撑钢管与竖向及横向钢管节点均用扣件进行有效锁紧。8、安装完毕后，安排专人进行定期检查，保证支撑体体系安全。