车库顶板支撑补强方案.docx
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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,$h0=0.52X372=193.4mm;2a'=2*37=88mm x=30.4mm 不满足规公式7.2.1-4,根据规7.2.5条,正截面受弯承载力应符合下列规定: MKyAs(h-as-a's)(7.2.5) [M]=fyAs(h-as-a's)=360X2010X(400-28-38)=241.68KNm 即,沿柱上板带板方向弯矩允许值[M]=241.68KNm (4)柱上板带斜截面承载力 按照规7.5.3条,不配置箍筋和弯起钢筋的一般板类受弯构件,其斜截面的受剪承载力 应符合下列规定: V<0.7h侪ftXbxho (7.5.3-1) fh=(800/ho)1/4(7.5.3-2) 截面高度影响系数由,(当ho<8OOmm时,(7.5.3-2)式中取ho=8OOmm)。 S=(800/ho)1/4=(800/800)1/4=1 C30混凝土轴心抗拉强度设计值ft=1.43N/mm2,斜截面的受剪承载力为 [V]=0.70ftbho=O.7X1X1.43X1000X372=373.37KN/m 即, 柱上板带斜截面的受剪承载力[V]=373.37KN/m (5)柱帽正截面负弯矩受弯承载力 柱帽两个方向配筋相同,板面均配置(2C18+C16)250,板底配C16100。 取1m宽 板带面筋8C18+4C16,底筋10C16。 计算参数: C30混凝土强度设计值fc=14.3N/mm2;fy=fy"=360n/mm2 b=1000mm;as=52mm;as=28mm; ho=H—as=1000—52=948mm As=(8X92+4X82)Xn=2839mm2;As=10X82Xn=2010mm2 按照规公式7.2.1-2,混凝土受压区高度: afcbx=fyAs—fyA's 由于混凝土强度小于C80,故,a1=1.o 所以,1.0X14.3X1000Xx=360X2839—360X2010 x=20.87mm 按照规公式7.1.2-5,正截面的混凝土极限压应变: ccu=0.0033-(fcu,k-50)X10 由于处于非均匀受压状态,故取ecu=0.0033; 又从前计算结果已知钢筋屈服点出二0.52 根据规7.1.4-1相对界限受压区高度符合以下公式要求: xw$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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