某地下室加固专项方案091202.docx

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某地下室加固专项方案091202

广安万贯法国风情街3#4#楼工程

车库顶板加固设计验算及施工专项方案

1、工程概况

工程名称

广安枣山万贯法国风情街3#4#楼工程

工程地址

广安枣山商贸园区

建设单位

广安万贯置业有限公司

设计单位

成都惟尚建筑设计有限公司

监理单位

四川亿博工程项目管理有限公司

施工单位

四川省第一建筑工程公司

建筑面积

35000m2

建筑总高

本工程车库±0.000相当于绝对标高359.00mm（黄海高程）。

3#、4#楼±0.000相当于绝对标高360.00mm（黄海高程）。

结构类型及层数

地上部分：

框架，地上4-5层

地下部分：

框架，地下1层

基础类型

抗水板250mm厚；

地下室典型断面尺寸

地下室：

典型墙体厚度：

300

典型柱断面尺寸：

600×600，700×700，800×800，900×900，900×1000

典型梁断面尺寸：

250×600,300×600,300×700,,500×900，450×800，400×800，400×1600,500×1000,400×1700,300×1650，300×1850，300×1950,300×900，350×900，400×1200,300×1450，250×700

典型顶板厚度：

160,150,130

结构层高：

5m、5m、6m

由于场地限制，本工程在地下车库封顶后，主体结构上升及砌体结构插入（装饰阶段）须利用地下车库顶板进行材料堆放和车辆通行。

根据现场塔吊、施工井架及加工运输道路及场地布置实际情况，本工程主体施工阶段平面加固示意图如附图所示。

本工程拟采用型钢加固支撑及满堂支撑架进行加固，以满足行车及材料堆放要求。

后浇带将梁板断开处在两侧混凝土浇筑完成后采用型钢加固支撑。

在后浇带未封闭前，车辆经过区域的后浇带铺垫20mm厚钢板，车辆不经过区域用层板封盖。

2、材料堆放、车辆行驶区域的荷载技术要求

根据总平面布置图及总体规划，地下车库顶板在主体结构上升及装修阶段，在划定的材料堆放及加工场区域、车辆运输道路荷载技术要求如下；

（1）材料堆放区域

包括堆放砖砌体材料、钢筋加工场地，钢管扣件、木材堆场等，车库顶板在细石混凝土和覆土前均布活荷载最大控制在50KN/㎡以内，即每平方米控制在堆载5T。

（2）行车区域

不堆放材料，但考虑混凝土输送泵车、钢筋运输车、混凝土罐车等车辆通过；

<1>混凝土输送泵车：

自重38T，车长12m；

<2>钢筋运输车：

最大重量（含自重）60T，按车长15m、车宽3m，则最大面荷载约为13.06KN/㎡（顶板上车行道路按最大60t钢筋车考虑）。

<3>混凝土罐车（8m3）：

最大重量（含自重）38.5T，按车长9m、车宽按2.8m，则面荷载为14.98KN/㎡。

3、除后浇带外，框架主、次梁及顶板荷载对比计算

已知：

地下车库原设计采用600×600框架柱、柱网尺寸主要为6.4m×8.4m，部分为8.4×8m；主梁截面主要为450×800、跨度最大8.4m，次梁截面主要为300×600、跨度最大为8.4，顶板厚度160mm；根据设计图纸需要加固的区域未在消防车道的范围内，设计荷载为4KN/m2。

一般正常情况下，车辆启动或者停止时车轮对楼板的冲击荷载远大于静止时的荷载，故在加固计算时应按最大受力状态考虑，即在车辆制动瞬间对车库顶板的冲击荷载作用。

4、冲击荷载计算

根据图纸会审时专业设计单位的意见，原设计的车库顶板厚度及配筋在消防车道区域可承受30T汽车通过，非消防车道区域荷载减半至15T左右汽车，但是由于车辆型号及尺寸不一样，现计算当材料堆放区域承受最大20T汽车的冲击荷载、以及行车区域60T汽车在制动瞬间，车轮对顶板的冲击荷载作用，并根据不同状态下的计算结果对车库顶板的承载力进行验算。

（1）主要车辆荷载计算

（1）钢筋车辆总质量按最大60T考虑,所有车辆在顶板上的行驶速度不超过25Km/h；其中钢筋采用塔吊按每捆往下吊的卸货方式，固不考虑钢筋对顶板的冲击荷载，只考虑60T载物车在静止的瞬间顶板的冲击荷载—按冲量定理；

车辆在板上按25Km/h行驶到静止对顶板的冲击力F1（一般汽车的加速度按2.53m/s2）：

根据公式Vt=V0+a×t可知：

t=25000/60×60×2.53=2.75s

V0—初速度、Vt—末速度、a—汽车加速度

再把t=2.75s带入冲量定理公式F1×t=m×Vt+m×V0可知：

F1=（60000Kg×6.94m/s）/2.75=151418.2Kg=1483.9KN

停止瞬间的制动力（制动力系数一般取1.5）：

Fz=1.5×F1=1.5×1483.9=2225.85KN

所以当车辆由25Km/h到静止对顶板的冲击荷载大约是2225.85KN（本身自重的1.5倍），面荷载标准值最大为49.46KN/㎡（考虑顶板自重最大为58.21KN/㎡）。

（2）石子采用自卸式货车直接往下卸，其中货物降落高度按1.6米考虑；通过《结构力学动力学原理》分析可知：

然后是卸货物的瞬间对楼板的冲击力—按动量定理；

运输石子车辆静止后卸货物的瞬间对楼板的冲击力F2：

根据自由落体计算公式S=gt2/2先求石子从车上自由落下的时间：

其中S=1.6m、g=9.8m/s2,带入数据得

t=0.6s

根据加速度公式求得石子落地的瞬速度Vt=V0+gt=0+9.8×0.6=5.9m/s

同理根据动量定理：

F2×t=M×Vt并带入以上数据得：

每辆车的核载量按10T（石子）考虑，自重按10T考虑（面荷载成线性变大、降落距离成线性变小），整个线性变化过程持续时间按1.2s考虑；

F2=（10000×5.9m/s）/1.2s=49.2T=482.16KN

在卸完货物的瞬间顶板上的荷载总量为F=482.16+10×9.8=580.16KN

当卸完货物的瞬间对顶板的总荷载大约是580.16KN；根据一般的石子堆场可估计最大面荷载为45.016KN/㎡（考虑顶板自重）；

结论：

通过对比两种情况下的面荷载，石子对顶板的冲击荷载小于总载60T的钢筋车辆在制动瞬间产生的的最大面荷载58.21KN/㎡，所以应按58.21KN/㎡进行加固计算。

说明：

根据目前现场实际情况，满堂加固支撑架考虑采用钢管加固最为经济适用，计算书附后。

五、加固方案施工工艺

一、施工准备

1、现场技术负责人应按审批完善的加固专项方案中有关高支模架要求，向搭设和使用人员进行安全技术交底。

2、材料准备

（1）防护材料：

准备安全带、安全帽、防滑鞋。

（2）工程材料

<1>数量：

根据工程进度要求，会同主管工长，确认需要的各种规格钢管、十字扣件、直角扣件、旋转扣件的数量；提前4天报到材料主管处。

对回到施工场地的材料要求核对。

不够部分做好沟通和督促。

<2>质量：

要求对回到施工场地的材料，做好合格性检查，并及时将检查情况汇报到安全工程师处。

对不合格产品坚决不准使用。

<3>安全文明：

要求对回到施工场地的材料，按指定场地分类堆放整齐。

3、进场人员须持证上岗，对身体条件不合格者，不能进入施工操作。

二、技术参数

1、钢管：

采用φ48.3，壁厚3.6mm（现场实际按Φ48×3.0计），钢管选用国标《直缝电焊钢管》（GB/T13793），质量符合国标碳素结构钢（GB/T700）Q235-A级钢要求。

钢管上打孔的严禁使用，有严重锈蚀，弯曲，压扁或裂纹钢管不得采用。

2、扣件：

扣件要求无裂纹、无气孔、不变形、螺杆、螺帽无滑丝，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定。

支模架采用的扣件，在螺栓拧紧扭力矩达65N.m时，不得发生破坏，一般控制在40—55N.m之间。

3、脚手板、层板木枋：

脚手板采用木质材料，每块质量不大于30kg。

木脚手板采用宽200—300mm，厚50mm，要求无腐蚀，无折裂，架板两端各设直径为4mm的镀锌钢丝箍两道。

模板符合国家现行标准，表面平整光滑、具有防水、耐磨、耐酸碱的保护膜，并有保温性能好，易脱模和可以两面使用等特点。

木枋全部采用40×90木枋。

根据实际情况选择质量好的材料，不得使用腐朽、霉变、虫蛀、折裂、枯节的木材。

4、架体的基础

加固架体直接落于地下室底板钢筋砼面上。

5、高支模架搭设高度最高为3.5m。

6、立杆

根据计算要求，纵横方向0.6m满堂搭设。

8、可调托座

支架立杆顶端可调托座外径不能小于36mm，螺杆插入钢管的长度不应小于150mm,螺杆伸出钢管的长度不应大于200mm，可调托座伸出顶层水平杆的悬臂长度不应大于500mm。

9、纵、横向水平杆

纵、横向水平杆间距根据计算确定为不大于1.5m，第一道离地200mm纵横方向搭设扫地杆，最顶一道纵横水平杆距离钢管顶150mm。

10、剪刀撑

本加固支模架采用普通型剪刀撑。

竖向剪刀撑设置为：

在架体外侧周边及内部纵、横向每隔5m—8m，由底至顶设置连续竖向剪刀撑。

水平剪刀撑：

不考虑设置水平剪刀撑。

11、纵、横向扫地杆：

高支模架必须设置纵、横向扫地杆。

纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距立杆底部距底座上皮不大于200mm处的立杆上，横向扫地杆应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立杆上。

六、后浇带处加固验算

由于地下车库封顶时后浇带未封闭，因此车辆通行跨过后浇带必须对后浇带处进行结构加固。

车辆通过后浇带1m宽,架设2米宽4米长20㎜厚钢板；并在板底加设型钢支撑。

说明：

1、方案验算不考虑原后浇带贯通方向钢筋受力，仅考虑顶板、梁后浇带缝两边的支撑加固计算；

2、通过现场行车区域划分得知，行车路线部分与后浇带方向垂直，部分平行。

3、现场钢筋以及其他材料堆场均离后浇带至少一跨。

（1）梁上荷载传递计算

根据以上荷载最大值计算可知，60T汽车卸货物前的车轮处的集中荷载为588KN，则前后轮各分荷载约295KN（按集中荷载考虑），所以按最不利的考虑，传给后浇带处的集中荷载最大为295KN；

（1）次梁自重线荷载：

F次=1.2×25×0.3×0.6=5.4KN/M

顶板上匀速行驶的汽车的压力折算成面荷载，再传递给次梁，通过估算最大面荷载为20KN/㎡（考虑顶板自重,扣除后浇带处的混凝土自重约9.5T），再通过三角形荷载传递给次梁：

Pe=20KN/㎡×5/8×2=25KN/M

P总=F次+Pe=13.5+25=38.5KN/M

（2）主梁自重线荷载为：

F4=1.2×25×0.55×1.1=18.15KN/m

同理：

顶板上传递给主梁的线荷载（按梯形荷载考虑）：

Pf=Pf=（1-2a2+a3）P×2

=[1-2×（0.5×LO1/LO2）2+（0.5×LO1/LO2）3]×20×2

=20×（1-2×0.11+0.04）×2=32.8KN/M

P总=F主+Pf=18.15+32.8=50.96KN/M

（2）后浇带处梁下支撑方案

通过计算可知，汽车传递的最大集中荷载为V=F=588KN；为了确保安全，并保证梁底加固和板底加固结构稳定性，通过钢结构设计考虑正常使用极限状态下，加固结构的强度、整体稳定和局部稳定三个方面。

1、已知行车区域内是顶板主梁与后浇带方向垂直，并根据第1条的主梁线荷载计算可知P总=F主+Pf=18.15+32.8=50.95KN/M；初步选型为：

每根梁端头用2根22b工字钢梁连接，支撑用两根20a工字钢进行加固，钢材采用Q235钢。

（1）跨中最大弯矩、最大剪力设计值（固结）：

MX=1/2P总L2/24=1/2×50.95×82/24=67.94KN·M

根据抗弯强度选择截面，梁所需要的净截面抵抗距为：

Wnx=MX/（γx·f）=67940×102/（1.05×215×