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车库顶板支撑补强方案

地下车库顶板支撑加固方案

一、项目概况:

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:

市西区翠景道17号;属于框剪结构;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;标准层高2.9m。

工程总建筑面积:

84190.44卅;总工期:

730天。

本工程由市雅居乐雍景园房地产开发投资建设,建筑股份设计,中火炬监理咨询监理,

红阳建工集团组织施工;由郝钢担任项目经理,忠福担任技术负责人。

项目地下车库顶板已经施工完成。

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,为了满足施工运输和顶板安全需要,场地迁设前需要对地下车库混凝土顶板进行必要验算,如不满足施工荷载要求,需要对顶板进行必要支顶加固。

重型机械设备的行走,按车辆荷载(含自重)为60吨,轮胎左右间距2.9m,前后轴距4.45m,每个后轮的集中压力为Q仁20吨,每个前轮的集中压力为Q2=10吨。

针对现场情况对地下室顶板的力及承载能力进行验算。

已知,地下一层基础持力层为第②层粘土层,承载力特征值为Fa=150KPa,地下二

层基础持力层为第③层粘土层,承载力特征值为Fa=180Kpa;

地下车库顶板可变荷载标准值按Q3=10.0KN/m2设计;

地下车库顶板静荷载取值按Q4=1.6x18=28.8KN/m2

地下室顶板厚400mm,混凝土现浇无梁楼盖体系,混凝土强度等级C30,框架柱550mmx550mm,混凝土强度等级为C40。

二、加荷后应力计算:

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)的计算

模型,另一种是重载车辆后轮作用于跨中(如下图5)的计算模型。

通过建模分别计算出

各种形势下所产的应力,然后确定出:

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。

力分析采用Midas/Gen软件,建立3X3无梁板区格,并考虑柱帽处厚度变化。

每个区格尺寸8mx8m,按0.5mx0.5m的尺寸划分单元。

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。

计算两种荷载情况,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。

模型和力如图1~8所示

 

 

重车作用在跨中的计算模型

 

MIDAS/Gen

POST-PROCESSOR

—PLATEFORCE

弯矩-Mxx

-7.24483e+002

系数

4.2268E+002

MAX:

640MIN:

1170

文件

板单元跨中受荷

单位

kN*m/m

日期

08/05/2011

CB:

荷载组合

表示-方向

X:

-0.419

Y:

-0.726

Z:

0.545

 

 

图2重车作用在跨中时X方向的弯矩图

(跨中最大正弯矩105KN/m;柱帽最大负弯矩725KN/m)

图3重车作用在跨中时Y万向的弯矩图

(跨中最大正弯矩852KN/m;柱帽最大负弯矩683KN/m)

 

图4重车作用在跨中时的剪力图

(跨中板带处最大剪力274KN/m柱帽根部处最大剪力1005KN/m)

图5后轮位于跨中的计算模型

图6后轮位于跨中时X方向的弯矩图

(跨中最大正弯矩112KN/m;柱帽最大负弯矩728KN/m)

POST-PROCESSOR

PLATEFORCE

弯矩-Myy

1.34799e+002

系数=

4.7544E+002

CB:

荷载组合

MAX:

689

MIN:

1548

文件

板单元后轮处在

单位

kN*m/m

日期

08/05/2011

表示-方向

X:

-0.412

Y:

-0.659

Z:

0.629

 

图7后轮位于跨中时丫万向的弯矩图

(跨中最大正弯矩135KN/m;柱帽最大负弯矩709KN/m)

 

图8后轮位于跨中时的剪力图

(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软件建模计算结果得知:

跨中最大弯矩为852KN/m,柱帽处最大负弯矩为728KN/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《混凝土结构设计规》(GB50010-2002),取1m宽板带进行验算。

屋梁楼盖钢筋配置如下图所示:

 

(1)跨中板带正截面受弯承载力

跨中板带两个方向配筋相同,板面均配置C14250,板底均配置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/mm2

As=8X72Xn=1231mm2;As=4X72Xn=615mm2

h0=H—as=400—27=373mm

按照规公式7.2.1-2,混凝土受压区高度:

a1fcbx=fyAs—fyA's

由于混凝土强度小于C80,故,a1=1.0

所以,1.0X14.3X1000Xx=360X1231—360X615

x=15.5mm

按照规公式7.1.2-5,正截面的混凝土极限压应变:

©u=0.0033—(fcu,k—50)X10

由于正截面混凝土处于非均匀受压状态,故取ecu=0.0033

根据规7.1.4-1相对界限受压区高度:

(721-3)

(721-4)

所以,iho=0.52X373=194mm;2a'=2*40=80mm

x=15.5mmW194mm,满足(7.2.1-3)公式要求;

x=15.5mm>2a'=2*37=74mm,不满足(721-4)公式要求;

不满足规公式7.2.1-4,根据规7.2.5条,正截面受弯承载力应符合下列规定:

MKyAs(h-as-a's)(7.2.5)

fyAs(h-as-a's)=360X1231X(400-37-27)=148.9KNm

跨中X方向弯矩允许值[Mxmax]=148.9KNm

跨中丫方向弯矩允许值[Mymax]=148.9KNm

(2)跨中板带斜截面承载力

按照规7.5.3条,不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件,其斜截面的受剪承载

力应符合下列规定:

VK0.7hXftXbXh0(7.5.3-1)

(800/h0)1/4(7.5.3-2)

截面高度影响系数內,(当h0<800mm时,(7.5.3-2)式中取h°=800mm)。

S=(800/h0)1/4=(800/800)1/4=1

C30混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.43N/mm2,

跨中板带斜截面的受剪承载力允许值为:

[V]=0.7Bftbh0=0.7X1X1.43X1000X373=373.4KN/m

(3)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,垂直板带方向的面筋12C14,底筋9C14;沿着板带方向的面筋4C16,

底筋10C16。

1、垂直板带方向的受弯承载力计算:

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=12X72Xn=1847mm2;As"=9X72Xn=1385mm2

h0=H—as=400—27=373mm

按照规公式7.2.1-2,混凝土受压区高度:

alfcbx=fyAs—fyA's

由于混凝土强度小于C80,故,a1=1.0

所以,1.0X14.3X1000XX=360X1847—360X1385

x=11.63mm

按照规公式7.1.2-5,正截面的混凝土极限压应变:

scu=0.0033-(fcu,k-50)X15)

由于处于非均匀受压状态,故取ecu=0.0033;

又从前计算结果已知钢筋屈服点£=0.52

根据规7.1.4-1相对界限受压区高度符合以下公式要求:

xw$h0(7.2.1-3)

x>2a'(7.2.1-4)

所以,帛h0=0.52X373=194mm;2a'=2*37=74mm

x=11.63mm

x=11.63mm>2a'=2*37=7m4m,不满足(7.2.1-4)公式要求;

不满足规公式7.2.1-4,根据规7.2.5条,正截面受弯承载力应符合下列规定:

MKyAs(h-as-a's)(7.2.5)

[M]=fyAs(h-as-a's)=360X1385X(400-37-27)=167.53KNm

即,垂直于柱上板带板方向弯矩允许值[M]=167.53KNm

2、沿着板带方向的受弯承载力计算,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=10X82Xn=2010mm2;As"=4X82Xn=804mm2

h0=H-

-as=400—28=372mm

按照规公式

7.2.1-2,混凝土受压区咼度:

a1fcbx=fyAs—fyA's

 

由于混凝土强度小于C80,故,ai=1.0

所以,

1.0X14.3X1000Xx=360X2010—360X804

x=30.4mm

按照规公式7.1.2-5,正截面的混凝土极限压应变:

8cu=0.0033—(fcu,k—50)X10

由于处于非均匀受压状态,故取ecu=0.0033;

又从前计算结果已知钢筋屈服点牟二0.52

根据规7.1.4-1相对界限受压区高度符合以下公式要求:

xw$h0(7.2.1-3)

x>2a'(7.2.1-4)

所以,$h0=0.52X372=193.4mm;2a'=2*37=88mm

x=30.4mm2a'=2*38=76mm,不满足(7.2.1-4)公式要求;

不满足规公式7.2.1-4,根据规7.2.5条,正截面受弯承载力应符合下列规定:

MKyAs(h-as-a's)(7.2.5)

[M]=fyAs(h-as-a's)=360X2010X(400-28-38)=241.68KNm

即,沿柱上板带板方向弯矩允许值[M]=241.68KNm

(4)柱上板带斜截面承载力

按照规7.5.3条,不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件,其斜截面的受剪承载力

应符合下列规定:

V<0.7h侪ftXbxho

(7.5.3-1)

fh=(800/ho)1/4(7.5.3-2)

截面高度影响系数由,(当ho<8OOmm时,(7.5.3-2)式中取ho=8OOmm)。

S=(800/ho)1/4=(800/800)1/4=1

C30混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.43N/mm2,斜截面的受剪承载力为

[V]=0.70ftbho=O.7X1X1.43X1000X372=373.37KN/m

即,

柱上板带斜截面的受剪承载力[V]=373.37KN/m

(5)柱帽正截面负弯矩受弯承载力

柱帽两个方向配筋相同,板面均配置(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/mm2

b=1000mm;as=52mm;as=28mm;

ho=H—as=1000—52=948mm

As=(8X92+4X82)Xn=2839mm2;As=10X82Xn=2010mm2

按照规公式7.2.1-2,混凝土受压区高度:

afcbx=fyAs—fyA's

由于混凝土强度小于C80,故,a1=1.o

所以,1.0X14.3X1000Xx=360X2839—360X2010

x=20.87mm

按照规公式7.1.2-5,正截面的混凝土极限压应变:

ccu=0.0033-(fcu,k-50)X10

由于处于非均匀受压状态,故取ecu=0.0033;

又从前计算结果已知钢筋屈服点出二0.52

根据规7.1.4-1相对界限受压区高度符合以下公式要求:

xw$ho(7.2.1-3)

x>2a'(7.2.1-4)

所以,$ho=0.52X948=493mm;2a'=2*30=60mm

x=20.87mm詔93mm,满足(7.2.1-3)公式要求;

x=20.87mm>2a'=2*28=56mm,不满足(7.2.1-4)公式要求;

不满足规公式721-4,根据规725条,正截面受弯承载力应符合下列规定:

MKyAs(h-as-a's)(725)

fyAs(h-as-a's)=360x2839x(1000-52-28)=940.3KNm

柱帽正截面X方向弯矩允许值Mxmax=940.3KNm

柱帽正截面X方向弯矩允许值Mymax二940.3KNm

(6)柱帽斜截面承载力

按照规7.5.3条,不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件,其斜截面的受剪承载

力应符合下列规定:

VK0.7hXftxbxh0(7.5.3-1)

fh=(800/h0)1/4(7.5.3-2)

又知h0=950mm,截面高度影响系数內为:

S=(800/h0)1/4=(800/948)1/4=0.95795

C30混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.43N/mm2,柱帽斜截面的受剪承载力为

[V]=0.7hftbh0=0.7x0.95845x1.43x1000x948=909.5KN/m

即,

柱帽斜截面的受剪承载力允许值[V]=910KN/m

四•结论

根据力计算及承载力验算,得出以下结果:

1.跨中板带最大弯矩为852KN/m,小于正截面受弯承载力149KN/m(不可);

2.跨中板带最大剪力277KN,小于斜截面承载力373KN(可);

3.柱帽处最大负弯矩为728KN/m,大于正截面受弯承载力941KN/m(可);

4.柱帽处最大剪力1016KN,小于斜截面承载力910KN(不可)。

除柱帽处剪力超过斜截面承载力外,其余部位承载能力足够。

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能够设计强度的条件下应该足够。

考虑到简化

计算模型并非与实际结构完全一致,加上已计及各种最不利情况,柱帽处剪力超过设计承载力,施工中,可以采取重车缓慢通过解决,这样将车辆荷载近似为静载,则剪力在承载能力围之。

考虑到混凝土泵车瞬间冲击力及市场上商砼的配合比与理论有偏差,及养护条

件对实际混凝土强度的影响,在跨中再增加支撑系统,具体附图所示。

五、楼板支撑体系验算:

支撑体系竖向及横向钢管均所采用的钢管均为?

48X3.25碗扣式脚手架钢管,剪刀

撑钢管为?

48X3.25普通脚手架钢管。

步距60

1、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0.6m见方的地下室顶板为

计算单元为荷载计算单元;选取立管约束最大段(h二1000mm)为受力验算杆件。

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Q3=

1.6x18=28.8KN/m2,园区顶板上部消防车行驶所生的可变荷载标准值按Q4=

10.0KN/m2设计。

施工荷载组合系数为Z=1.2恒载+1.4活载=2.6;

根据上图所示,受力单元作用在竖向支撑立管的数量N为:

N={N中+(N侧X0.5)X2侧}Z=4+(4X0.5)X2=8根

考虑到竖向支撑杆件

作用面积S=(0.1+0.35+0.1)X(0.3+1.3+0.3)=1.045mm2,另外,为了

安全考虑,可能存在杆件支顶不完全同时受力,需设定修正系数Z/=0.75

所以

P={Q1-(Q3+Q4)XS}/NXZXZ/

={200-(38.8X1.045)}/8X2.6X75%

=159.5/6X2.6

=69.2KN/根

按1000mm高度的步距进行横杆设置,即h=1000mm

其中,卩=1.0;L=L0=1000mm;d二①48X3.25mm

钢管立柱轴惯性距为:

229835(mm4)

J=(n484/32)-(n41.54/32)

钢管截面积为:

A={(482—41.52)/22}X^=456.67mm2

所以,

r=V(J/A)=£(^29835/456.67)=22.43(mm)

入=Loy/r=1000X1/22.43=44.583

所以,当入=44.583时,依《施工手册》查表得知,推算出折减系数①=0.904,所以:

P/(A①)=[69.2(KN)]/[456.67mm2X0.904]=168MPa

又知,脚手架钢管受压承载时的允许应力[S]=205MPa

即P/(A①)<[S]=205MPa

本方案的支撑立柱稳定可靠,满足安全施工要求。

五•支撑体系施工质量要求:

1、本方案依据碗扣式脚手架各项技术指标进行设计及各项验算,施工中必须按采用碗扣式脚手架。

2、所有投入到本支撑体系的脚手架杆件使用前必须进行严格检查,确保所用杆件均无裂痕、无缺陷、无开裂,确保杆件的平直度。

3竖向杆件不允许有搭接,如有连接,所有竖向支撑杆件的连接必须为对接式,且要求对接接头要满足杆件强度要求。

在同一截面对接连接接头含量不允许大于25%。

4、每根竖向支撑钢管必须穿戴专用定型钢制底座,且,底座必须坐在良好的硬质跳

板上。

如果楼板面不平导致与木跳板出现空隙,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的螺旋支托必须顶紧与楼板间木方。

木方要求良好无节的硬质木方。

6、必须按要求布置横向短管,并且要求横、竖向钢管锁紧。

7、按方案要求设置剪刀撑,横向每5m设置一道,剪刀撑钢管与竖向及横向钢管的节点均用扣件进行有效锁紧。

&安装完成后,安排专人进行定期检查,确保支撑体体系的安全

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