关于施工阶段地下室顶板承载可行性论证

关于施工阶段地下室顶板承载可行性论证

潘继东

十一冶建设集团有限责任公司广西柳州市545007

摘要：采用掺早强剂技术，加速混凝土早期强度发展，对地下室局部顶板施工期间承载进行可行性研究。

关键词：提高砼早期强度；掺早强剂技术；地下室顶板承载

某A15#楼地下室工程因条件限制，需要A7#楼地下室部分顶板（①~②/G轴范围，总长约20m）作为砼及材料运输通道，为了及时完成地下结构施工，需要在浇筑7天的砼顶板上行驶混凝土泵车及材料运输车。

设计概述：本工程地下一层车库，地上分四栋六至七层单体建筑，结构梁柱板混凝土强度等级：C30，地下室顶板厚250mm，板筋双层双向，底筋：C12@150通长，面筋：C14@150通长配筋。

先期施工A7#、A8#、A9#楼地下室底板及框架柱，顶板及框架梁按后浇带分段施工，先施工第一段，梁板砼采用掺早强剂技术，7天后承载作为A15#楼施工运输通道。掺早强剂砼委托试验室试配结果，7天强度完全满足达到100%的要求。

一、对地下室顶板承载可行性验证

1、本工程重型运输车参数如下：

SGG9380TL半挂运输车，主要用于钢筋运输，最大载重30t，总重最大38t，20R轮胎，前四，后八；

46m砼泵车（ZLJ5400/1THB125-46），整车重40t，轮距（前/后）2034/1804mm，轮胎型号315/80R22.5；轴距：1700+4600+1350；

10方混凝土搅拌车：满载总重39.8t，11.00R20轮胎，前二后八，前轮距2020mm，轴距4300+1350。

由于使用地下室顶板总长约20米，可以忽略三种重型车辆同时在顶板上行驶，仅对最大重量46m砼泵车进行验算，取结构顶板平面尺寸5.4×8.3m；

2、顶板承载等效荷载计算

根据《建筑结构荷载规范》“C.0.2连续梁、板的等效均布活荷载，可按单跨简支计算。但计算内力时，仍应连续构件考虑。”

等效均布活荷载按下式计算：

Q=（C.04-1）

式中：L--板的跨度；

b--板上荷载的有效分布宽度

Mmax--简支单向板的绝对最大弯矩，按设备的最不利布置

（1）b值的计算如下：

46m砼泵车轮胎315/80R22.5，即每个轮胎宽度为315mm，扁平率80%，则每个轮胎的触地面积为0.315×0.2m，btx=0.315m，bty=0.2m

s-垫层厚度（0mm），h--板厚：250mm

bcx=btx+2s+h，

bcy=bty+2s十h

bcx=0.315+2×0+0.25=0.565m

bcy=0.2+2×0+0.25=0.45m

本工程轮胎作用面的长边（btx）平行于板跨，bcx＞bcy且bcy＜0.6×l=3.12m，bcx＜l=5.4m则简支板上荷载的有效分布宽度

b=bcy+0.7l

b=0.45+0.7×5.4=4.23m

（2）后两排作用力折减，轮距1.35m＜b，则

折减b’=b/2+e/2=4.23/2+1.35/2=2.79m

（3）荷载的计算如下：

砼泵车后轮（单个组合）传递的荷载为（后两排轮轮压系数0.60）：

0.60*40/2（双排）=26/2=12t

（4）最大弯矩计算如下：

Mmax=12*9.8*5.4（板跨）/2=317.52KN.m

（5）等效荷载为：（因两组相邻集中荷载同时作用，b值取b’）

Q=8Mmax/bL2=8*317.52/（2.79*5.42）=31.22KN/m2

（6）乘可变荷载组合系数，动力系数：

Q=1.1*1.3*31.22=44.64KN/m2

由设计院给出图纸显示地下车库顶板楼面板消防通道允许均荷载值为35KN/m2，Q＞35KN/m2，地下室顶板不满足施工运输通道需要，需要进行加固。

二、顶板型钢加强

1、钢梁验算

沿板跨中间增设一排28a工字钢梁，梁底设双槽钢立柱@2m，钢材Q235，钢梁承受荷载如下：

（44.64+0.25*25）*5.4/2=137.7KN/m

查型钢表知28a工字钢

自重：43.4kg/m，IX=7110cm4，WX=508cm3，A=55.4cm2，

SX=292.7cm3，tw=13.7mm

Q=137.7+0.043*9.8=138.11KN/m

钢梁4m长一根，按两连跨计算，Mmax=83.16KN.m，最大剪力：Tmax=208KN，最大支座反力NMAX=345.27KN；

根据《钢结构设计规范》，强度设计值：Q235钢抗拉是〖σ〗=215N/mm2，抗剪是〖τ〗=125N/mm2，

根据材料力学正应力计算公式：

工字钢许用应力：σ=Mmax/WX≤〖σ〗

σmax=83.16*106/（508*103）=163.7N/mm2＜〖σ〗符合要求

抗剪强度：τmax≤〖τ〗

τmax=T*A/（IX*tw）=208*103*55.4/（7110*13.7）=118.3N/mm2＜〖τ〗符合要求；

2、钢柱验算

计划采用槽钢对扣立柱，设计资料：NMax=345.27KN；

两端铰接l0x=loy=4m

Q235钢f=215N/mm2；fv=125N/mm2，E43焊条ftw=160N/mm2

按轴稳定要求，确定分肢截面尺寸，假定λy=60，按Q235钢b类截面φ=0.807所需截面面积

A=N（φf）=345.27*103/（0.807*215）=19.9cm2

所需回转半径=loy/λy=400/60=6.67cm

查表选用2[20a对扣钢立柱，双槽钢对扣能承受977kN＞345.27KN；符合要求。

稳定验算：查表，iy=8.6cm，φ=0.833，A=55cm2

λy=loy/iy=400/8.6=46.51＜[λ]=150满足

N/（φA）=416*103/（0.833*5500）=90.7＜f=215N/mm2（满足）

加固后泵车通过楼板时跨中产生最大弯矩（为简化计算，统一按简支计算对比）：

Mmax加=QL’2/8=（44.64+0.25*25）*2.72/8=46.37KN.m

Mmax消=QL’2/8=（37+0.25*25）*5.42/8=157.64KN.m

Mmax加＜Mmax消，满足要求

三、型钢安装

由于地下室条件限制，考虑方便拆除问题，柱顶拟采用双作用45t千斤顶传力，千斤顶高250mm~300mm，可调高度50mm。

1）钢柱制作流程：放样→制作样板和号料→切割下料→边缘、端部加工→组装；型钢在地下室顶板支架安装完成后进行吊装。

2）钢柱底加焊20厚钢垫板并预设螺栓孔，地下室底板施工时预埋钢柱固定螺栓；先搭设模板支架再逐根吊装立柱，模板支架水平杆按要求采取抱柱措施，同时作为钢立柱临时固定支架，柱脚用螺栓固定；工字钢梁底安装在定制U形千斤顶撑杆上，柱顶焊接20厚钢板，千斤顶放置在顶头钢板上并采取措施加固防止移位，为防止工字钢梁侧倾，两侧面采用Ø48钢管及顶撑水平支撑；工字钢梁顶面与楼板模板面平齐，为了防止砼与钢梁粘结，采用满贴胶带纸等措施进行隔离；施工期间，保留该通道下模板支撑不拆除，并在进出口明显位置张挂限重标识牌。

四、总结

方案实施后，通过对地下室结构进行跟踪检查，未发现结构有任何异常现象，加固后方案可行。

参考文献：

[1]《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003

[2]《建筑施工机械常用数据速查手册》中国建材工业出版社出版2007年8月；责任编辑：佟令玖刘宏欣

[3]《建筑结构荷载规范》GB50009-2012

[4]《建筑施工手册》第5版中国建筑工业出版社出版2012年12月；责任编辑：余永祯丽锁林范业庶赵晓菲

[5]《结构力学教程》高等教育出版社主编：龙驭球包世华2001年1月

[6]《建筑结构静力计算手册》第二版中国建筑工业出版社出版1998年9月

[7]《钢结构设计手册》第三版中国建筑工业出版社出版2004年1月；责任编辑：黎钟

作者简介：

潘继东，男，1975年11月出生，专科学历，助理工程师职称，主要从事建筑工程结构受力分析、加固、检测等方面研究。