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大厦地下室顶板临时加固方案

日期:2020-04-08
根据设计图纸对施工荷载的使用要求和本工程施工现场使用荷载实际情况,本工程地下室广场顶板需要布置临时设施和重型机电设备的运输需要,必须对地下室顶板进行必要的临时加固处理。本方案拟考虑用碗扣式普碳钢管脚手架支撑系统。
 
  地下三层搭设,主要由地下室底板承重。
 
  碗扣式脚手架由钢管立管、横管、碗扣接头组成。其核心部件为碗扣接头,是由上、下碗扣、横杆接头和限位销等组成,碗扣接头可同时连接四根横杆,横杆可以互相垂直或偏转一定角度,可组成直线形、曲线形、直角交叉形等其他形式等。
 
  脚手架的主要配件共有8 种,辅助配件共有17 种,另外还配有多种不同功能的辅助配件,如可调的底座和托撑、脚手板、加梯、挑粱等,市场有成套成品供应,可购置自行组装。
 
  碗扣式脚手架具有结构简单,构造合理,杆件全部轴向连接,力学性能和整体稳定性好。碗扣接头具有很好的强度和刚度:下碗扣轴向抗剪极限强度位166.7KN,上碗扣偏心的极限强度为42KN;横杆接头的抗弯能力,在跨中集中荷载作用下为6-9KN.M。
 
  搭设方法及构造要求:
 
  脚手架搭设地基要求同一般扣件式钢管脚手架。
 
  碗扣式钢管脚手架立柱纵距为1.2m,横距为0.9m,步距为1.2m。
 
  搭设时立杆的接长缝应错开,第一层立杆应用长1.8m 和3.0m 的立杆错开布置,往上均用3.0 长杆,至顶层再用1.8m 和3.0 两种长杆找平。
 
  脚手架除立杆和横杆外,一般还设斜杆,以增强脚手架的稳定。斜杆同立杆的连接与横杆与立杆的连接相同,对于不同尺寸的框架,应配备相应长度斜杆。斜杆可装成节点斜杆或装成非节点斜杆。
 
  支架的步距不应大于1.8m,立杆的纵距和横距应不大于1.5m,且h/la 和h/lb必须≥1;
 
  支架立杆在顶层横杆之上的伸出长度a≤0.5(μlw-1)h,且应尽量减少;
 
  多排支架的四周外侧面均应设置不少于占其1/3 框格的节点斜杆;
 
  各层横杆和扫地杆必须双向满设。
 
  斜杆应尽量布置在框架节点上,在拐角边缘及端部必须设置斜杆,中间可均匀间隔布置。此外,对于一字形及开口形脚手架,应在两端横向框架内沿全高连续设置节点横杆。
 
  连接点应按规定和要求设置。一般每层均设附墙连接点,连接点水平距离为框架结构的柱距,用钢管和扣件将脚手架与柱锁紧。支撑架(剪刀撑)应每4~6 跨设置一组,每道剪刀撑跨越5~7 根立杆,沿高度连续设置,并应对称布置,与地面夹角为450~600 用扣件与脚手架连接,在脚手架立杆底端之上100~300mm 处一律遍设纵向和横向扫地杆,并与立杆连接牢固。
 
  立于地面上的立杆底部应加设12~16 号槽钢,每根立杆的支垫面积应符合设计要求且不得小于0.15m2。
 
  钢管脚手架的垂直偏差应≤1/300,且应同时控制其垂直最大偏差值:架高≤20m 时不大于50mm。纵向钢立杆的水平偏差应≤1/250,且全架长的水平偏差值应不大于50mm。
 
  设计计算要点:
 
  由于绝大多数碗扣式钢管支撑架的斜杆设置数量不会达到占其框数格的一半,属于"非几何不变杆系结构"构架,但其稳定承载能力显着高于扣件式钢管脚手架,在计算上作必要的调整,要点如下:
 
  3 排以上碗扣式钢管支撑架按:2 步3 跨"连墙计算;
 
  碗扣式钢管支撑架稳定性验算中立杆计算长度系数μ1w 按表5-22 表查出并按以下情况乘以相应的调制系数后使用;
 
  多排支架(斜杆设置符合上述构造要求),当支架高度≤4m 时,取调制系数为0.85;当支架高度>4m 时,取调整系数为0.9。
 
  设计计算步骤如下:
 
  本计算过程主要数据及计算公式均来源于由中国建筑工业出版社出版的《建筑施工手册》(第四版)第五章相关内容。
 
  1)计算模板底粱以上荷载的标准值;
 
  本支架主要用于为广场施工临时加固,广场设计允许使用荷载为5KN/m2,而本工程因现场布置和大型机电设备运输需要,必须对广场局部进行加固处理,施工现场重型荷载主要为混凝土罐车(按8m3 考虑)和屋顶冷冻机组(重约20T)。
 
  现场荷载主要考虑:
 
  A、 恒载(永久荷载):脚手架材料的自重;
 
  B、 活荷载(可变荷载):包括施工荷载(作业层上人员、材料、机具的重量)和风荷载。因支撑架位于地下,计算时不考虑风、雪、地震等其他荷载。
 
  按5-14 式:Gk=Hi(gk1+gk3)+n1lagk2 计算:
 
  式中 Hi-立杆计算截面以上的架高(m);
 
  n1-同时存在的作业层设置数;
 
  la-立杆纵距;
 
  g k1(以每米架高计的构架基本结构杆部件的自重计算基数(KN/m)。
 
  查表5-8(碗扣式钢管脚手架的gk1 值)得:
 
  中:0.1315(KN/m);
 
  边:0.1152((KN/m);
 
  角:0.0944(KN/m);
 
  g k2(以每米立杆纵距(la)计的作业层面材料的自重计算基数(KN/m)。
 
  查表5-10(作业层面材料自重计算基数gk2 值)得:
 
  g k2=0.1575(KN/m)
 
  g k3(以每米架高计的外立面整体拉结杆和防护材料得自重计算基数(KN/m)。
 
  查表5-11(整体拉结和防护材料自重计算基数g k3 值)得:
 
  gk3=0.0423(KN/m)
 
  恒荷载标准值Gk 为:
 
  Gk=Hi(gk1+g k3)+n1lagk2
 
  =4(0.1315+0.0423)+3×1.2×0.1575
 
  =1.2622KN(中)
 
  =1.197KN(边)
 
  =1.
 
 
138KN(角)
 
 
  施工荷载标准值Qk 的计算
 
  Qk=n1laqk
 
  施工荷载主要考虑地下室顶板,n1 取1,la 为立杆纵距1.2m,式中 qk-按每米立杆间距la 计的作业层施工荷载标准计算基数(KN/m)。
 
  按表5-12(作业层施工荷载计算基数qk 值),先计算实用施工荷载标准值考虑罐车四轮接触顶板面积为3×2.5=7.5m2
 
  重量计算:(8×2.5×103+5×103)×9.8=245KN
 
  245/7.5=32KN/ m2
 
  采用插值法计算施工荷载:
 
  32÷3×1.35=14.4KN/m
 
  Qk=n1laqk
 
  Qk=1×1.2×14.4
 
  Qk=17.28KN
 
  2)依荷载情况初选支架立杆布置间距,本方案初选为纵距1.2m、横距0.9m;
 
  3)按下式粗算立杆轴力的设计值N';
 
  不组合风载N'=1.2(N'G1K+NG2K)+1.4NQK
 
  N'G1K=0.038nH0
 
  0.038-Φ4.8×3.5 钢管单位自重(KN/M);
 
  n-考虑横杆和斜杆设置的系数,其值可取3.5;
 
  H0-搭设高度(m),地下室层高4.2m,取4m;
 
  N'G1K=0.038nH0
 
  N'G1K=0.038×3.5×4=0.532KN
 
  NG2K-其他恒载标准值在立杆中产生的轴力(KN);
 
  取最大中杆1.262KN
 
  NQK-施工荷载(活载)标准值在立杆中产生的轴力
 
  NQK=17.28KN
 
  N'=1.2(N'G1K+NG2K)+1.4NQK
 
  =1.2×(0.532+1.262)+1.4×17.28
 
  =26.34KN
 
  4)确定初设支架立杆的μ1`w 值,计算如下:
 
  四周外侧面设置不少于占其1/3 框格的节点斜杆0.90μ1w,纵横向立杆间距均设为0.9 米,步距设为1.2m(其它类型步长一般为1.2m 和1.8m)。
 
  计算得:
 
  h/la:1.2÷1.2=1
 
  h/lb:1.2÷0.9=1.333
 
  la 为立杆纵距,lb 为立杆横距(mm),h 为支架步距,本支架设步距为1.2m。
 
  查表5-22(碗扣式钢管脚手架单肢杆件得计算长度系数μ1w 值)。
 
  查表得:μ1w 值为
 
  角立杆中部立杆边立杆
 
  首步架1.5721.3501.560
 
  其他步架1.7181.4351.693
 
  按表5-92(碗扣式钢管支架立杆μ1`w 的计算式)计算μ1`w 值为0.85μ1w(如下表所示):
 
  角立杆中部立杆边立杆
 
  首步架1.3361.1481.326
 
  其他步架1.4601.221.44
 
  5)依H0(搭设高度)和N'值,从表5-89(普碳钢管支架立杆的稳定承载力Rd(KN))中查得Rd≥1.2 N'的μ1wh 的值,确定横杆的步距h;
 
  Rd≥1.2 ×26.34
 
  Rd≥31.61KN
 
  按步距为1.2m,分别与上表中对应的μ1`w 值相乘,5-89 表中取角立杆计算长度最大值1.752,查表H0=4m 时,Rd=37.2KN,规格为Φ4.8×3.5 普碳钢一栏值,横杆步距能满足要求。
 
  6)按设计构架和荷载计算NG1k、NQk 和N。当N≤Rd 或、NG1k≤NG1'k 时,验算合格。
 
  按原有设计构架不变时,NG1K=N'G1K,且有Rd=37.2KN,N 仍为支撑架计算轴力值26.34KN。
 
  Rd≥N
 
  故步距取1.2m、立杆纵距取0.9m、横杆间距取1.2m 时支撑架最大设计值为33.3KN,能满足施工需要。
 
  楼层重型车辆行走时为防止局部结构发生混凝土冲切破坏,必须对行走车道进行加固,现场主要考虑加铺20mm 厚,长3000mm 钢板组成临时车道。
 
  平时加固区域可作为材料堆场及现场临时设施布置。
 
  具体加固区域详见附图表:施工现场临时加固平面布置图,现场布置过程中尚需根据实际情况先进行严格验算后方可实施