论文部分内容阅读
摘要：以规范为依据，结合具体工程实例，对地下车库顶板进行加固处理并检算，以满足在施工中吊车吊装荷载的承载力要求。
关键词：顶板加固；支撑立杆
在当今房屋建筑工程中，随着建筑规模、建筑体系、建筑功能要求的不断扩大，加之当前对于民用建筑的人防等要求，越来越多的建筑都设有地下车库。在大中型城市寸土寸金的局面下，建筑物布置拥挤，很大程度的挤压了楼宇间的空间，地下车库很好的利用了立面空间，但由于车库的顶板承载力有限，在大型重型吊装施工中往往会受到制约，因而对于地下车库顶板的加固处理就尤为重要。
1、工程概况
兰州大学医学教学楼位于兰州大学医学院校园内，本工程地下二层，地上十层。建筑总高度43.2米。建筑面积：44915平米。主体结构为框剪结构，地下室为框架结构。钢结构连廊安装标高为40.5米。钢连廊安装位置下方为车库，钢连廊衔架长41.1米，高2米，总重量为55.6T。
2、吊车站位及加固方案
构件进场卸车及现场拼装需要25T汽车吊进入车库顶板，由于25T吊车自重较大，为防止地下室车库顶板开裂，产生不必要的损失，需要对其进行加固。
根据场地内布置情况，在地下车库7-8轴＼A-B轴线进行加固，主受力点在8-A柱、8-B柱、7-A柱、7-B柱及车库边缘剪力墙，7-8轴线上面铺设20厚的钢板，吊车站立位置在7轴线、8轴线柱及梁上。车库主梁、次梁用钢管柱支撑，钢管柱由4根Φ48钢管组成。以达到保护车库顶板的作用。
按吊点吊车等参数审核意见采取地下室顶板支撑措施，支撑方案依照行车路线及停车路线范围的主次梁中部均需支撑原则进行，结合现场，对吊装区域进行支撑方柱加密处理，按照梁长度方向3等分原则布置，支撑施工点方柱采用承重脚手钢管组四角柱方式。顶板加固区域内支模用材料：Φ48钢管、顶托、方木。加固区内的支设方法：立杆、水平杆全部采用钢管搭设，将4立杆通过小横杆固定在一起形成边长为200～300mm边长的四角长方柱，顶托上设置支撑小方木，与结构顶紧顶牢。钢管组成的方柱柱箍第一道距地200mm，顶部第一道柱箍不大于300mm。
按结构复核要求，因本次支撑主要承受和解决的荷载是来自车重及吊装活载给顶板梁柱体系传递的竖向力，在密闭地下室无其他水平力或者风荷载等，且不同区域可能承载不均，本次加固无需考虑作为一个刚性整体承载，只需考虑组合柱杆件本身的稳定性及强度能否满足设计所提的吊车施工区域内5KN/㎡的荷载，本加固措施采用梁跨中集中支撑方式，加固点位分布如下：梁跨中立杆采用组合立杆方式、用4根立管为一组组合成稳定的四角柱结构，进行集中一个点位支撑的方式进行，立管间采用短横杆及扣件栓接方式可靠连接，作为一个受力整体均匀受力。横杆设置可参考脚手架设置要求，因本室内加固无活载，方管柱只承受顶面静载，横杠设置保证四管相对刚性和整体性，考虑室内管道等施工情况及操作可行，设置在方柱中为宜。如有其他要求现场按要求调整。加固点位布置具体为：区域内主次梁均匀布置支撑3个钢管柱，并校核单管承载力及受力稳定性。
3、地下室顶板支撑验算
3.1验算依据
吊车吊装区域内超过设计值5KN/㎡的其他荷载应该由支撑钢架承载，支撑钢架布置在吊装区域主次梁中底部并可靠支撑，且可以剔除区域内框架柱周边2.8米范围内的均布荷载不参与计算校核，验算原则为吊车及吊件产生在作用区域内的简化均布荷载剔除框架柱2.8米范围面积不参与计算，其区域产生的荷载在本区域内的加固钢架承载方位内，则加固方案可行，符合设计要求。本次验算圆管柱只承受轴心荷载所以进行立杆的稳定性验算。
3.2 荷载计算过程
本次吊装采用车后方吊装方式，如前文所述最不利吊位吊臂幅度10米，吊件重量为2.5吨，受力最大为后支腿，可采用隔离法计算，可假设前支腿为整个体系支座，吊件重量、吊车自重、后支腿支座反力等组成的力系，由支座受力平衡可得出后支腿对楼板的支座反力F：
32×2.8+2.5×18.6=F×5.67 F=（32×2.8+2.5×18.6）/5.67=24T=240KN
后支腿2垫板面积为：S=8×2×2=32㎡，支腿区域均布荷载为：240/32=7.5KN/㎡。
通过面积计算可得受力标准框架区域面积为3.1×7.26=22.5㎡，需计算荷载面积（减去框架柱范围2.8米）：3.1×7.26-3.1×6.1=3.6㎡；区域需支撑钢架承受荷载Q=（7.5-5）×3.6=9.0KN，本计算区域内支撑圆管方柱为4个，每个方柱由4φ48圆管组成，可简化视为单支圆管轴心力为9.0KN/16=0.56KN。地下室负一层层高H=4500mm，主梁高800mm，次梁高600mm，选取较长杆件进行受力稳定性验算，次梁底部支撑钢管高度h=4500-250-600=3650mm。
3.3 支撑立杆稳定性计算
支撑无缝管轴心受力稳定性计算
本方案采用4根一组共同作用支撑于梁底中心位置，四管按照等边组成刚性方柱，顶端共同支撑于一钢板上，可视为整体平均受力。计算每支φ48钢管所受的轴心力为0.56KN，上下端均可视为铰接方式。计算校核如下：
截面参数：热钢管48×2.5mm；ix：18.583 mm；iy：18.583 mm；A：412.334 mm；钢材为Q235；绕X轴计算长度为 3.65 m；绕X轴长细比为 196.420；绕X轴截面为b类截面；绕Y轴计算长度为 3.65 m；绕Y轴长细比为 196.420；绕Y轴截面为b类截面；按规范要求可算得绕X轴受压稳定系数φx=0.192，绕Y轴受压稳定系数φy=0.192
强度验算：轴压力N=1.2KN；由最大板厚 2.5 mm 得截面抗拉抗压抗弯强度设计值f = 215MPa；计算得强度应力为N/A=2.910MPa≤f满足！
稳定验算：
计算得绕X轴稳定应力为N/φxA=15.156MPa≤f满足！
计算得绕Y轴稳定应力为N/φyA=15.156MPa≤f满足！
4、结束语
当今在施工中对于顶板加固的方法很多，应优选符合当前工程体系的方案，本方案构造简单，操作方便，并且已经在该工程中实施应用，证明该方案可行有效。
参考文献：
[1]《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001.
[2]《建筑施工起重吊装安全技术规范》JGJ276-2012.
[3]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012.
[4]《建筑施工扣件式鋼管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011.
[5]《汽车等效均布荷载的简化计算》（朱炳寅.中国建筑设计研究院）.
（作者单位：兰州大学第一医院；甘肃建筑职业技术学院；甘肃第七建设集团股份有限公司）
关键词：顶板加固；支撑立杆
在当今房屋建筑工程中，随着建筑规模、建筑体系、建筑功能要求的不断扩大，加之当前对于民用建筑的人防等要求，越来越多的建筑都设有地下车库。在大中型城市寸土寸金的局面下，建筑物布置拥挤，很大程度的挤压了楼宇间的空间，地下车库很好的利用了立面空间，但由于车库的顶板承载力有限，在大型重型吊装施工中往往会受到制约，因而对于地下车库顶板的加固处理就尤为重要。
1、工程概况
兰州大学医学教学楼位于兰州大学医学院校园内，本工程地下二层，地上十层。建筑总高度43.2米。建筑面积：44915平米。主体结构为框剪结构，地下室为框架结构。钢结构连廊安装标高为40.5米。钢连廊安装位置下方为车库，钢连廊衔架长41.1米，高2米，总重量为55.6T。
2、吊车站位及加固方案
构件进场卸车及现场拼装需要25T汽车吊进入车库顶板，由于25T吊车自重较大，为防止地下室车库顶板开裂，产生不必要的损失，需要对其进行加固。
根据场地内布置情况，在地下车库7-8轴＼A-B轴线进行加固，主受力点在8-A柱、8-B柱、7-A柱、7-B柱及车库边缘剪力墙，7-8轴线上面铺设20厚的钢板，吊车站立位置在7轴线、8轴线柱及梁上。车库主梁、次梁用钢管柱支撑，钢管柱由4根Φ48钢管组成。以达到保护车库顶板的作用。
按吊点吊车等参数审核意见采取地下室顶板支撑措施，支撑方案依照行车路线及停车路线范围的主次梁中部均需支撑原则进行，结合现场，对吊装区域进行支撑方柱加密处理，按照梁长度方向3等分原则布置，支撑施工点方柱采用承重脚手钢管组四角柱方式。顶板加固区域内支模用材料：Φ48钢管、顶托、方木。加固区内的支设方法：立杆、水平杆全部采用钢管搭设，将4立杆通过小横杆固定在一起形成边长为200～300mm边长的四角长方柱，顶托上设置支撑小方木，与结构顶紧顶牢。钢管组成的方柱柱箍第一道距地200mm，顶部第一道柱箍不大于300mm。
按结构复核要求，因本次支撑主要承受和解决的荷载是来自车重及吊装活载给顶板梁柱体系传递的竖向力，在密闭地下室无其他水平力或者风荷载等，且不同区域可能承载不均，本次加固无需考虑作为一个刚性整体承载，只需考虑组合柱杆件本身的稳定性及强度能否满足设计所提的吊车施工区域内5KN/㎡的荷载，本加固措施采用梁跨中集中支撑方式，加固点位分布如下：梁跨中立杆采用组合立杆方式、用4根立管为一组组合成稳定的四角柱结构，进行集中一个点位支撑的方式进行，立管间采用短横杆及扣件栓接方式可靠连接，作为一个受力整体均匀受力。横杆设置可参考脚手架设置要求，因本室内加固无活载，方管柱只承受顶面静载，横杠设置保证四管相对刚性和整体性，考虑室内管道等施工情况及操作可行，设置在方柱中为宜。如有其他要求现场按要求调整。加固点位布置具体为：区域内主次梁均匀布置支撑3个钢管柱，并校核单管承载力及受力稳定性。
3、地下室顶板支撑验算
3.1验算依据
吊车吊装区域内超过设计值5KN/㎡的其他荷载应该由支撑钢架承载，支撑钢架布置在吊装区域主次梁中底部并可靠支撑，且可以剔除区域内框架柱周边2.8米范围内的均布荷载不参与计算校核，验算原则为吊车及吊件产生在作用区域内的简化均布荷载剔除框架柱2.8米范围面积不参与计算，其区域产生的荷载在本区域内的加固钢架承载方位内，则加固方案可行，符合设计要求。本次验算圆管柱只承受轴心荷载所以进行立杆的稳定性验算。
3.2 荷载计算过程
本次吊装采用车后方吊装方式，如前文所述最不利吊位吊臂幅度10米，吊件重量为2.5吨，受力最大为后支腿，可采用隔离法计算，可假设前支腿为整个体系支座，吊件重量、吊车自重、后支腿支座反力等组成的力系，由支座受力平衡可得出后支腿对楼板的支座反力F：
32×2.8+2.5×18.6=F×5.67 F=（32×2.8+2.5×18.6）/5.67=24T=240KN
后支腿2垫板面积为：S=8×2×2=32㎡，支腿区域均布荷载为：240/32=7.5KN/㎡。
通过面积计算可得受力标准框架区域面积为3.1×7.26=22.5㎡，需计算荷载面积（减去框架柱范围2.8米）：3.1×7.26-3.1×6.1=3.6㎡；区域需支撑钢架承受荷载Q=（7.5-5）×3.6=9.0KN，本计算区域内支撑圆管方柱为4个，每个方柱由4φ48圆管组成，可简化视为单支圆管轴心力为9.0KN/16=0.56KN。地下室负一层层高H=4500mm，主梁高800mm，次梁高600mm，选取较长杆件进行受力稳定性验算，次梁底部支撑钢管高度h=4500-250-600=3650mm。
3.3 支撑立杆稳定性计算
支撑无缝管轴心受力稳定性计算
本方案采用4根一组共同作用支撑于梁底中心位置，四管按照等边组成刚性方柱，顶端共同支撑于一钢板上，可视为整体平均受力。计算每支φ48钢管所受的轴心力为0.56KN，上下端均可视为铰接方式。计算校核如下：
截面参数：热钢管48×2.5mm；ix：18.583 mm；iy：18.583 mm；A：412.334 mm；钢材为Q235；绕X轴计算长度为 3.65 m；绕X轴长细比为 196.420；绕X轴截面为b类截面；绕Y轴计算长度为 3.65 m；绕Y轴长细比为 196.420；绕Y轴截面为b类截面；按规范要求可算得绕X轴受压稳定系数φx=0.192，绕Y轴受压稳定系数φy=0.192
强度验算：轴压力N=1.2KN；由最大板厚 2.5 mm 得截面抗拉抗压抗弯强度设计值f = 215MPa；计算得强度应力为N/A=2.910MPa≤f满足！
稳定验算：
计算得绕X轴稳定应力为N/φxA=15.156MPa≤f满足！
计算得绕Y轴稳定应力为N/φyA=15.156MPa≤f满足！
4、结束语
当今在施工中对于顶板加固的方法很多，应优选符合当前工程体系的方案，本方案构造简单，操作方便，并且已经在该工程中实施应用，证明该方案可行有效。
参考文献：
[1]《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001.
[2]《建筑施工起重吊装安全技术规范》JGJ276-2012.
[3]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012.
[4]《建筑施工扣件式鋼管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011.
[5]《汽车等效均布荷载的简化计算》（朱炳寅.中国建筑设计研究院）.
（作者单位：兰州大学第一医院；甘肃建筑职业技术学院；甘肃第七建设集团股份有限公司）