地下室頂板用做臨時(shí)施工道路的荷載分析計(jì)算

屈 建 軍

(湖北信德建設(shè)有限公司，湖北 宜昌 443100)

0 引言

人民生活水平和幸福指數(shù)不斷提高，對(duì)衣食住行的需求也發(fā)生更高層次的需求，為了提高業(yè)主的居住水平和使用功能，以及同時(shí)滿足國(guó)家節(jié)能減耗和綠色減排的需求，精裝修項(xiàng)目近年來(lái)受到業(yè)主和消費(fèi)者的青睞。弘洋盧浮公館項(xiàng)目由此而產(chǎn)生，由于場(chǎng)地狹窄，在施工過(guò)程中，采取借用原設(shè)計(jì)的消防通道及地下室頂板，作為臨時(shí)施工道路是可行的方案之一。

為了保證弘洋盧浮公館1號(hào)地下車庫(kù)的工程質(zhì)量、結(jié)構(gòu)安全，結(jié)合工程的實(shí)際情況和臨時(shí)施工便道的需求，在地下室-2層頂板上用于停車解決項(xiàng)目部管理人員停車問(wèn)題，在-1層頂板上用于施工臨時(shí)過(guò)渡期的道路和部分材料分區(qū)堆放。然而在施工期間，產(chǎn)生的動(dòng)荷載很大，超出了設(shè)計(jì)預(yù)期的施工活荷載，那么施工道路部位的地下室頂板及-1層現(xiàn)澆板進(jìn)行支撐(僅限于原消防車道范圍)，以確保結(jié)構(gòu)安全，因此需要結(jié)構(gòu)荷載模擬計(jì)算，同時(shí)編制施工方案進(jìn)行專家論證，修改通過(guò)后的方案，從而進(jìn)一步指導(dǎo)工程施工[1-5]。

1 工程簡(jiǎn)介及施工方案

本工程位于宜昌市高新區(qū)青島路與汕頭路交匯處，總面積約為9.2萬(wàn)m2，由宜昌弘洋集團(tuán)有限公司開發(fā)，湖北信德建設(shè)有限公司承建，湖北華泰工程建設(shè)監(jiān)理有限公司監(jiān)理。該工程為地下3層，地上31層，由3號(hào)、6號(hào)、7號(hào)樓及1號(hào)地下車庫(kù)組成。

現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況，采取支撐體系的搭設(shè)立桿縱、橫向間距均按500 mm×600 mm×600 mm設(shè)置，水平桿步距為1 500 mm，現(xiàn)場(chǎng)采用φ48×3.0 mm的鋼管(48 mm為鋼管直徑，3.0 mm為鋼管壁厚)，施工道路的現(xiàn)澆梁、板底的立桿，水平和其垂直方向的間距，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際荷載情況均按600 mm×600 mm設(shè)置；其中橫向水平方向的桿件間距設(shè)置為1 200 mm，實(shí)際搭設(shè)時(shí)根據(jù)搭設(shè)高度進(jìn)行選擇；掃地桿距地面不大于200 mm，上下層立桿應(yīng)上下對(duì)齊。

首先根據(jù)JGJ 59—2011建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)，鋼管、扣件進(jìn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格檢驗(yàn)檢測(cè)(委托第三方有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，并出具相應(yīng)的檢測(cè)報(bào)告)，驗(yàn)收合格后方可投入使用，使用前應(yīng)統(tǒng)一刷油漆，立桿應(yīng)統(tǒng)一定位，基于本項(xiàng)目立桿鋼管用于承載，采用單層鋼管，下設(shè)墊板分布均勻受力合理。立桿應(yīng)頂緊，并定期檢查，防止松動(dòng)，支架應(yīng)分區(qū)分層進(jìn)行量化驗(yàn)收。本項(xiàng)目地下室層高4.2 m，下部應(yīng)設(shè)置縱向、橫向掃地桿，中間設(shè)置二道縱、橫向水平腰桿，最上部設(shè)置一道縱、橫向水平加固桿。另滿堂支撐腳手架體系中，每4 000 mm×4 000 mm×4 000 m的空間設(shè)置對(duì)角剪刀撐。搭設(shè)時(shí)，應(yīng)放線，讓立桿分布均勻，在端部、轉(zhuǎn)角端應(yīng)設(shè)置立桿加密。搭設(shè)支撐體系的作業(yè)人員應(yīng)具有架子工作業(yè)特種工證件，進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)先在項(xiàng)目部安全科備案，然后培訓(xùn)、考核合格后方可上崗，對(duì)于此項(xiàng)重點(diǎn)施工部位，還需進(jìn)行安全技術(shù)交底并簽字確認(rèn)后方可開始施工。

2 工程參數(shù)取值的確定

本工程使用宜昌弘盛達(dá)商品混凝土公司的預(yù)拌混凝土，混凝土攪拌車自重約15 t，混凝土泵車自重約17 t；一般混凝土攪拌車運(yùn)輸混凝土約1 m3～12 m3，而每立方米混凝土約2.5 t，按最大載重量來(lái)計(jì)算總裝質(zhì)量約為30 t，考慮動(dòng)荷載系數(shù)1.1，那么總重約49.5 t，計(jì)算時(shí)按50 t考慮。

工地上一般采用的大型運(yùn)輸砂車和工程運(yùn)輸渣土車，自重約18 t，砂或者土石方能裝載約為25 t，考慮動(dòng)荷載系數(shù)1.1，那么總重約47.3 t，計(jì)算時(shí)按50 t考慮。

本工程計(jì)算的依據(jù)有GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，工程參數(shù)的取值，具體的混凝土攪拌車車輪距圖見(jiàn)圖1。

由于在施工現(xiàn)場(chǎng)的混凝土攪拌車的重量最大，在計(jì)算時(shí)必須考慮，將地下室的結(jié)構(gòu)樓板、結(jié)構(gòu)受力梁考慮為均布受力，其受力的方式為均勻的。根據(jù)結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算的理論及方法，在計(jì)算內(nèi)力的時(shí)候，考慮結(jié)構(gòu)樓板、結(jié)構(gòu)受力梁是連續(xù)的和各項(xiàng)同性的，那么這樣可以將現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題簡(jiǎn)化為單跨簡(jiǎn)支梁、板。

現(xiàn)場(chǎng)所遇到的力學(xué)問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為力學(xué)模型得到的實(shí)際荷載公式為:q=8Mmax/(bl2)。

其中，b為計(jì)算模型中的有效寬度；l為地下室結(jié)構(gòu)樓板的有效跨度，本計(jì)算模型取1 000 mm；Mmax為按計(jì)算模型中荷載最大的位置，另考慮實(shí)際情況中最不利的位置的最大彎矩。

在計(jì)算模型中，輪胎的尺寸為0.6 m×0.3 m，荷載取25 t；只考慮單向通行，也就是說(shuō)每次只允許通行一輛混凝土滿質(zhì)量的攪拌車(現(xiàn)場(chǎng)安排專人值班監(jiān)管)，輪胎的軸心間距在同一直線上，那樣計(jì)算的模型可以簡(jiǎn)化為二維計(jì)算平面，從而有效的解決了計(jì)算中構(gòu)造模型的問(wèn)題。

飛機(jī)想要在較短的跑道下實(shí)現(xiàn)短距離起飛，就必須借助一些輔助裝置。尤其是在航空母艦上，現(xiàn)有的蒸汽彈射器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大。如果換做電磁彈射器，體積可以減小許多，還可以實(shí)現(xiàn)彈射力度精準(zhǔn)控制。目前。美國(guó)的福特號(hào)航母采用的就是電磁彈射裝置。

1)按荷載作用長(zhǎng)邊垂直于板跨時(shí)：

q=8Mmax/(bl2)=(8×212.63)/(3.504×2.7×2.7)=

44.87 kN/m2。

地下室頂板覆土厚度300 mm，按覆土折減系數(shù)0.973折減后為43.66 kN/m2。

2)按荷載作用長(zhǎng)邊平行于板跨時(shí):

q=8Mmax/(bl2)=(8×247.5)/(4.10×4×4)=32.6 kN/m2。

3 結(jié)構(gòu)荷載分析計(jì)算

結(jié)合GB 50009—2012建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范每根φ48×3.0 mm的鋼管(鋼管直徑與壁厚根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)使用的鋼管)立桿容許荷載[N]=10.0 kN。

計(jì)算單元為1.7×1.7=2.89 m2，共計(jì)9根立桿，反推每平方米

鋼管支撐可承擔(dān)的荷載為：10×9/2.89=31.14 kN/m2。

原地下室頂板根據(jù)荷載規(guī)范，地下室頂板折減前可允許使用荷載為20 kN/m2，按使用荷載的0.8倍取用，地下室頂板可承擔(dān)活荷載為:20×8=16 kN/m2。

鋼管支撐和地下室頂板共同作用可承擔(dān)面荷載為：

q=31.14+16=47.14 kN/m2>43.66 kN/m2。

滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

計(jì)算采用鋼管搭設(shè)的滿堂腳手架支撐體系的壓應(yīng)力及穩(wěn)定性是否符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。

1)現(xiàn)場(chǎng)φ48×3.0 mm的鋼管截面面積：A=424 mm2；

2)鋼管的豎向荷載為N=0.566×0.566×43.66×1 000=13 986.7 N；

3)那么根據(jù)公式：σ=N/A，

鋼管的壓應(yīng)力為：σ=13 986.7/424=32.99 N/mm2；

4)支撐體系中的立桿受壓穩(wěn)定性計(jì)算，公式為σ=N/(φA)≤f，長(zhǎng)細(xì)比λ=L/i；

查《建筑施工手冊(cè)1》表，鋼管回轉(zhuǎn)半徑i=15.8，λ=1 500/15.8≈94.9；

按λ=95，軸心受壓桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.626；

容許壓桿穩(wěn)定的應(yīng)力為σ=13 986.7/(0.626×424)=52.66 N/mm2<205 N/mm2；

通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范使用的要求。

4 結(jié)論與建議

因施工場(chǎng)地限制，弘洋盧浮公館二期項(xiàng)目臨時(shí)通道及材料堆場(chǎng)，需設(shè)置在一期地下室頂板上，依據(jù)JGJ 130—2015建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范，采用立桿間距為600 mm×600 mm的鋼管支撐加固符合設(shè)計(jì)要求，其荷載在規(guī)范和設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)。地下室頂板臨時(shí)施工道路在使用中回填600 mm厚土方，重載車輛通過(guò)地下室頂板的行駛速度限制在10 km/h以內(nèi)。

根據(jù)JGJ 59—2011建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)，鋼管、扣件進(jìn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格檢查合格后，方可投入使用，立桿應(yīng)統(tǒng)一定位，確保上下層立桿基本對(duì)齊，受力合理。立桿應(yīng)頂緊，并定期檢查，防止松動(dòng)，支架應(yīng)分層量化驗(yàn)收。填土厚度不小于600 mm，以分散汽車荷載；未施工的地下室頂板，設(shè)計(jì)活荷載按30 kN/m2補(bǔ)強(qiáng)處理。