车库顶板(行车区域)支撑补强方案

第4页共13页明发锦绣华城地下车库顶板行车道支撑方案一、项目概况：沈阳明发锦绣华城项目地下车库顶板已经施工完成。因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Q1=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内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550mm×550mm，混凝土强度等级为C40。二、加荷后内应力计算：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内应力，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。内力分析采用Midas/Gen软件，建立3×3无梁板区格，并考虑柱帽处厚度变化。每个区格尺寸8m×8m，按0.5m×0.5m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。模型和内力如图1~8所示。图1重车作用在跨中的计算模型图2重车作用在跨中时X方向的弯矩图（跨中最大正弯矩QUOTE错误!未找到引用源。KN/m；柱帽最大负弯矩725KN/mQUOTE错误!未找到引用源。）图3重车作用在跨中时Y方向的弯矩图（跨中最大正弯矩852QUOTE错误!未找到引用源。；柱帽最大负弯矩683KN/mQUOTE错误!未找到引用源。）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）筋配置如下图所示：（一）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C14@250，板底均配置C14@120。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/mm2QUOTE错误!未找到引用源。，b=1000mmQUOTE错误!未找到引用源。；as=27mm；as／=37mm；fy=fy／=360N/mm2As=8×72×π=1231mm2；As／=4×72×π=615mm2h0=H－as=400－27＝373mm按照规范公式7.2.1-2，混凝土受压区高度：α1fcbx=fyAs－f'yA's由于混凝土强度小于C80，故，α1=1.0所以，1.0×14.3×1000×x=360×1231－360×615x=15.5mm按照规范公式7.1.2-5，正截面的混凝土极限压应变：εcu=0.0033－(fcu,k－50)×10-5由于正截面混凝土处于非均匀受压状态，故取QUOTE错误!未找到引用源。εcu＝0.0033根据规范7.1.4-1相对界限受压区高度：x≤ξbh0(7.2.1-3)x≥2α'(7.2.1-4)其中，钢筋屈服点所以，ξbh0＝0.52×373＝194mm；2a'=2*40=80mmx=15.5mm≤194mm，满足(7.2.1-3)公式要求；x=15.5mm≯2a'=2*37=74mm，不满足(7.2.1-4)公式要求；不满足规范公式7.2.1-4，根据规范7.2.5条，正截面受弯承载力应符合下列规定：M≤fyAs(h-as-a's)(7.2.5)

fyAs(h-as-a's)＝360×1231×（400-37-27）＝148.9KNm跨中X方向弯矩允许值[Mxmax]＝148.9KNm跨中Y方向弯矩允许值[Mymax]＝148.9KNm（二）跨中板带斜截面承载力按照规范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≤0.7βh×ft×b×h0(7.5.3-1)βh＝(800/h0)1/4(7.5.3-2)截面高度影响系数βh，（当h0<800mm时，(7.5.3-2)式中取h0=800mm）。βh=(800/h0)1/4＝(800/800)1/4=1C30混凝土轴心抗拉强度设计值QUOTE错误!未找到引用源。ft=1.43N/mm2QUOTE错误!未找到引用源。，跨中板带斜截面的受剪承载力允许值为：[V]＝0.7βhftbh0=0.7×1×1.43×1000×373=373.4KN/m（三）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C14@120；沿着板带方向：板面配C16@250，板底配C16@100。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=12×72×π=1847mm2；As／=9×72×π=1385mm2h0=H－as=400－27＝373mm按照规范公式7.2.1-2，混凝土受压区高度：α1fcbx=fyAs－f'yA's由于混凝土强度小于C80，故，α1=1.0所以，1.0×14.3×1000×x=360×1847－360×1385x=11.63mm按照规范公式7.1.2-5，正截面的混凝土极限压应变：εcu=0.0033-(fcu,k-50)×10-5由于处于非均匀受压状态，故取QUOTE错误!未找到引用源。εcu＝0.0033；又从前计算结果已知钢筋屈服点ξb＝0.52根据规范7.1.4-1相对界限受压区高度符合以下公式要求：x≤ξbh0(7.2.1-3)x≥2α'(7.2.1-4)所以，ξbh0＝0.52×373＝194mm；2a'=2*37=74mmx=11.63mm≤194mm，满足(7.2.1-3)公式要求；x=11.63mm≯2a'=2*37=7m4m，不满足(7.2.1-4)公式要求；不满足规范公式7.2.1-4，根据规范7.2.5条，正截面受弯承载力应符合下列规定：M≤fyAs(h-as-a's)(7.2.5)

[M]＝fyAs(h-as-a's)＝360×1385×（400-37-27）＝167.53KNm即，垂直于柱上板带板方向弯矩允许值[M]＝167.53KNm2、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/mm2b=1000mm；as=28mm；as／=38mm；As=10×82×π=2010mm2；As／=4×82×π=804mm2h0=H－as=400－28＝372mm按照规范公式7.2.1-2，混凝土受压区高度：α1fcbx=fyAs－f'yA's由于混凝土强度小于C80，故，α1=1.0所以，1.0×14.3×1000×x=360×2010－360×804x=30.4mm按照规范公式7.1.2-5，正截面的混凝土极限压应变：εcu=0.0033－(fcu,k－50)×10-5由于处于非均匀受压状态，故取QUOTE错误!未找到引用源。εcu＝0.0033；又从前计算结果已知钢筋屈服点ξb＝0.52根据规范7.1.4-1相对界限受压区高度符合以下公式要求：x≤ξbh0(7.2.1-3)x≥2α'(7.2.1-4)所以，ξbh0＝0.52×372＝193.4mm；2a'=2*37=88mmx=30.4mm≤193.4mm，满足(7.2.1-3)公式要求；x=30.4mm≯2a'=2*38=76mm，不满足(7.2.1-4)公式要求；不满足规范公式7.2.1-4，根据规范7.2.5条，正截面受弯承载力应符合下列规定：M≤fyAs(h-as-a's)(7.2.5)

[M]＝fyAs(h-as-a's)＝360×2010×（400-28-38）＝241.68KNm即，沿柱上板带板方向弯矩允许值[M]＝241.68KNm（四）柱上板带斜截面承载力按照规范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≤0.7βh×ft×b×h0(7.5.3-1)βh=(800/h0)1/4(7.5.3-2)截面高度影响系数βh，（当h0<800mm时，(7.5.3-2)式中取h0=800mm）。βh=(800/h0)1/4=(800/800)1/4=1C30混凝土轴心抗拉强度设计值QUOTE错误!未找到引用源。ft=1.43N/mm2QUOTE错误!未找到引用源。，斜截面的受剪承载力为[V]＝0.7βhftbh0=0.7×1×1.43×1000×372=373.37KN/m即，柱上板带斜截面的受剪承载力[V]＝373.37KN/m（五）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C16@100。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/mm2b=1000mm；as=52mm；as／=28mm；h0=H－as=1000－52＝948mmAs=（8×92＋4×82）×π=2839mm2；As／=10×82×π=2010mm2按照规范公式7.2.1-2，混凝土受压区高度：α1fcbx=fyAs－f'yA's由于混凝土强度小于C80，故，α1=1.0所以，1.0×14.3×1000×x=360×2839－360×2010x=20.87mm按照规范公式7.1.2-5，正截面的混凝土极限压应变：εcu=0.0033-(fcu,k-50)×10-5由于处于非均匀受压状态，故取QUOTE错误!未找到引用源。εcu＝0.0033；又从前计算结果已知钢筋屈服点ξb＝0.52根据规范7.1.4-1相对界限受压区高度符合以下公式要求：x≤ξbh0(7.2.1-3)x≥2α'(7.2.1-4)所以，ξbh0＝0.52×948＝493mm；2a'=2*30=60mmx=20.87mm≤493mm，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；不满足规范公式7.2.1-4，根据规范7.2.5条，正截面受弯承载力应符合下列规定：M≤fyAs(h-as-a's)(7.2.5)

fyAs(h-as-a's)＝360×2839×（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＝940.3KNm（六）柱帽斜截面承载力按照规范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≤0.7βh×ft×b×h0(7.5.3-1)βh=(800/h0)1/4(7.5.3-2)又知h0＝950mm，截面高度影响系数βh为：βh=(800/h0)1/4＝(800/948)1/4＝0.95795C30混凝土轴心抗拉强度设计值QUOTE错误!未找到引用源。ft=1.43N/mm2QUOTE错误!未找到引用源。，柱帽斜截面的受剪承载力为[V]＝0.7βhftbh0=0.7×0.95845×1.43×1000×948＝909.5KN/m即，柱帽斜截面的受剪承载力允许值[V]＝910KN/m四．结论根据内力计算及承载力验算，得出以下结果：跨中板带最大弯矩为852KN/m，小于QUOTE错误!未找到引用源。正截面受弯承载力149KN/mQUOTE错误!未找到引用源。（不可）；跨中板带最大剪力277KN，小于斜截面承载力373KNQUOTE错误!未找到引用源。（可）；柱帽处最大负弯矩为728KN/m，大于QUOTE错误!未找到引用源。正截面受弯承载力941KN/mQUOTE错误!未找到引用源。（可）；柱帽处最大剪力QUOTE错误!未找到引用源。KN，小于QUOTE错误!未找到引用源。斜截面承载力910KNQUOTE错误!未找到引用源。（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，则剪力在承载能力范围之内。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Ø48×3.25碗扣式脚手架钢管，剪刀撑钢管为Ø48×3.25普通脚手架钢管。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0.6m2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＝1000mm）为受力验算杆件。2、计算立柱所受的荷载：地下室混凝土顶板的实际强度按设计强度进行考虑，为了确保支撑体系的安全性，求的受力单元内作用在竖向支撑立管上的荷载，计算出单根竖向支撑立管的强度、刚度和稳定性。考虑到后车轮居于板跨中部时所产生弯矩及剪力最大。单侧后轮由四个平行轮胎组成一个受力单元，此受力单元内至少由12根竖向钢管支撑承担。受力计算单元见下图所示：已知，地下车库顶上面板覆土按1.6m厚考虑，即板静荷载值按Q3＝1.6x18=28.8KN/m2，园区内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ζ＝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×0.5）×2侧｝ζ＝4＋（4×0.5）×2＝8根考虑到竖向支撑杆件作用面积S＝（0.1＋0.35＋0.1）×（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ζ／＝0.75所以P＝{Q1-(Q3+Q4)×S}/N×ζ×ζ／＝｛200－（38.8×1.045)｝/8×2.6×75％＝159.5/6×2.6＝69.2KN/根 按1000mm高度的步距进行横杆设置，即h＝1000mm其中，μ=1.0；L=L0＝1000mm；d＝Ф48×3.25mm