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地下室頂板驗算與加固
一、工程簡介
某基地位於某市某區某校區內。地塊總佔地面積約30948。67m2，總建築面積約為194000。0m2，場區地面整平標高約22。35~22。70m。東側是某教學樓，南側是某大道，西側是某路，北側是某職工住宅。建築業態包含1#樓科研樓及實驗實習用房（地上23F）、2#樓科研樓及實驗實習用房（地上23F）、4#樓科研辦公樓（地上18F）、7#樓學生公寓及實驗實習用房（地上11F）、5#樓學生公寓及實驗實習用房（地上7F）、3棟實驗實習用房（2F/3F）、地下室2層。1#、2#、4#樓為框架核心筒結構，抗震等級二級；3#、5#、6#樓為框架結構，抗震等級三級；7#樓為框架剪力牆結構，剪力牆抗震等級二級，框架抗震等級三級；專用中心配電用房為框架結構，框架抗震等級四級；地下車庫為框架結構，框架抗震等級四級。
本工程地下室頂板板厚300mm、400mm，柱距為5。7~8。7m，頂板上設計回填土厚度為1。5m，覆土計算容重不大於18。0KN/ M3，地下室頂板活荷載標準值5KN/m2，消防車道荷載標準值20KN/m2。
二、編制依據
1、本工程的建築施工圖、結構施工圖、施工組織設計；
2、《建築結構荷載規範》GB50009-2012；
3、
《建築施工承插盤扣式鋼管支架安全技術規範》JGJ 231-2021
4、《混凝土結構工程施工質量驗規範》（GB50204-2015）
5、《建築施工高處作業安全技術規範》（JGJ80-2016）
6、《建築施工安全檢查標準》JGJ59-2011；
7、《汽車等效均布荷載的簡化計算》中國建築設計研究院 朱炳寅 著（發表於<建築結構>）
三、施工場地佈置
根據上部結構結構工程、砌體工程、安裝工程、裝修工程施工需要，在地下室頂板上根據單體結構的分佈佈置材料堆放場地與行車便道，使材料能確保及時供應。
1）場地佈置結合施工圖紙與施工工藝需求，在地下室頂板上佈置大宗材料堆放區域引數如下表：
序號
用途
堆放高度
備註
1
直條鋼筋原材料堆放場
0。5m
2捆
2
盤圓鋼筋堆放場
1。5m
2盤
3
鋼管堆放場
1。5m
4
扣件
1000個/m2
4
模板、木方堆放場
2。5m
5
加氣砌塊砌塊堆放場
2。0m
6
實心磚
1。2m
7
袋裝水泥
1。2m
8
石子堆場
1。5m
9
砂漿
1m
10
疊合板的預製板
7塊
其他集中荷載有：
序號
名稱
型號
重量
是否設反頂
備註
1
施工升降機
SC200/200
是
見《施工升降機定位及回頂方案》
2
1#與2#樓之間鋼連廊用吊車
待定
待定
2）允許駛入頂板消防通道的車輛如下：
①中小型砂石運輸車，總質量（自重加滿載滿員重量）≤35T（350KN）的車輛。
車身尺寸：長7米，寬2。5米，軸距4米。
詳見附件一：《實用建築結構工程師手冊》P26\27車輛荷載。
②其它，如翻斗車、叉車，總質量均在6T以下。
3）車輛限行
在地下室與非地下室之間，施工通道設定道閘，對車輛進行限行限速。
車輛限速5KM/H以內。
禁止鋼筋運輸車和加氣砼塊車輛，即禁止掛車駛入地下室頂板上方。允許模板方木運輸車輛堆高不超過3米駛入，但掛-100及以上禁入。
禁止砼泵車、混凝土攪拌車駛入地下室頂板上方。
4）材料轉運輸方案
鋼筋採用塔吊吊運；加氣砼塊採用6T以下叉車轉運。
四、地下室頂板材料堆場荷載驗算
根據本工程施工圖紙地下室頂板結構平面圖中所附說明：本工程地下室頂板覆土厚度，室外部分為1。5米，覆土計算容重不大於18。0KN/ M3。
頂板活載施工活載標準值5。0KN/㎡。
非消防車道處（綠化處，即施工堆場和加工場地）可允許均布荷載為：恆載標準值18。0KN/ M3*1。5M=27KN/㎡，施工活荷載標準值5KN/㎡，恆載標準值和施工活荷載標準值之和為：27+5=32KN/㎡。
消防車道處（施工通道）可允許均布荷載為：恆載標準值18。0KN/ M3*1。5M=27KN/㎡；消防車荷載標準值20KN/㎡，恆載標準值和消防車荷載標準值之和為：27+20=47KN/㎡。
1、砂漿罐基礎
砂漿罐設定在地下室頂板外的施工道路邊，砂漿罐基礎不在地下室頂板上，無須對地下室頂板承載力等進行驗算。
2、材料堆場荷載驗算
1）鋼筋堆場；
直條整扎鋼筋：鋼筋原料堆場和成品堆場，堆置淨高控制在500MM以內。
鋼筋原材與樓板接觸面積按 0。3×9m 計算，單捆原材按3t計算。那麼單捆原材產生的荷載為
3t×10KN/t÷（0。3m×9m）=11。1KN/㎡。27÷11。1≈2。4捆，為安全考慮，原材堆放高度限2層。
圓盤一級鋼筋：不超過2盤鋼筋，且不能疊放。每盤的重量約25KN，平放時的底面積：3。14×（1。6/2）2=2。00m2（1。6為圓盤直徑）
車庫頂板受到的壓力： 25/2=12。5 KN/m2，27÷12。5≈2。16盤，圓盤一級鋼筋堆放高度限2盤。
2）模板、木方堆場：
模板方木堆場，堆置高度≤2。5米。
考慮露天堆放，模板方木在雨天容重變大，根據《建築結構荷載規範》GB50009-2012附錄A，按松木取大值，帶溼容重6 KN/M3。溼態下最大均布荷載=6 KN/M3*2。5M=15KN/㎡≤27KN/㎡。
故方木模板堆場，方木堆置高度≤2。5米。
3）鋼管堆場
Φ48*2。7鋼管每米自重0。030KN/m，1m寬、1。5m高空間內可堆放的鋼管數量是（1000÷48）×（1500÷48）≈21×31=651根，1m長、1m寬的地方堆放1。5m高的鋼管重量0。030*651=19。53KN/m2≤27KN/㎡，故Φ48*2。7鋼管堆置高度不大於1。5米。
4） 扣件堆場
根據《建築施工扣件式鋼管腳手架安全技術規範》（JGJ130-2011）附錄A中表A。0。4 扣件自重取18。4N/個。每平米堆放數量：27KN/㎡×1m×1m÷18。4N/個=1467個 。為安全考慮，扣件堆碼限1000個/㎡（即33包扣件堆放）。
5）加氣砌塊砌塊堆場
砌塊堆放最大堆置高度不大於2米。
根據《建築結構荷載規範》GB50009-2012附錄A，A5。0陶粒增強加氣砌塊最大容重為6。0KN/ M3；
本工程採用A5。0B06產品，考慮失去膜覆蓋後最大含水率30%；按不利情況計算，取其溼容重為6。0KN/ M3*（1+0。3）=7。80KN/ M3。溼態下最大均布荷載=7。80KN/ M3*2M=15。60KN/㎡≤27KN/㎡。
為安全考慮，加氣砼堆場最大堆置高度不大於2米。
6）實心磚堆場
根據《建築結構荷載規範》（GB50009-2012）附錄A表A，實心磚自重按18KN/m³計算。
27KN/㎡÷18KN/m³=1。5m 。為安全考慮，實心磚堆碼限高1。2m。
7）水泥（袋裝）堆載
根據《建築結構荷載規範》（GB50009-2012）附錄A表A，水泥（袋裝）自重按16KN/m³計算，堆碼高度：27KN/㎡÷16KN/m³=1。68m 。為安全考慮，水泥（袋裝）堆碼高度限1。2m。
8）砂漿堆載
根據《建築結構荷載規範》（GB50009-2012）附錄A表A，砂漿自重按 20KN/m³ 計算，堆載高度：27KN/㎡÷20KN/m³=1。35m 。為安全考慮，砂漿池砌築高度為1m。
9）石子堆載
根據《建築結構荷載規範》（GB50009-2012）附錄A表A，碎石自重按 15KN/m³計算，堆載高度：27KN/㎡÷15KN/m³=1。8m ，為安全考慮，碎石堆載高度限 1。5m。
10） 疊合板的預製板
疊合板的預製板60mm厚，每塊預製板每一平方米重量標準值=25KN/m3×1m×1m×0。06m=1。5KN/㎡，堆放層數：27KN/㎡÷1。5KN/m2=18層 ，為安全考慮，堆放層數7層。
五、頂板上車輛行駛通道承載力安全性驗算
1、地下室頂板設計承載力計算
根據本工程地下室加固荷載圖，消防車道荷載標準值20KN/㎡，根據《建築結構荷載規範》GB50009-2012條文說明P197頁，對應本工程板跨，可知計算選用消防車為重型消防車，全車總重300KN，前軸重60KN，後軸重為2*120KN，有2個前輪與4個後輪，輪壓作用尺寸均為0。2m*0。6m，本工程消防車等效均布荷載的取值是20kN/m²，其中消防車的總重是30t，也就是300kN。等效均布荷載說的通俗一點，就是消防車在最不利佈置的情況下，輪壓集中荷載對板跨中產生彎矩與一個均布荷載對板跨中產生的彎矩相等，該均布荷載就是300kN重消防車的等效均布荷載，而該均布荷載的取值與板的跨度有關，當板跨越大，取值越小（現行《建築結構荷載規範》中對有消防車的等效均布荷載的取值是20kN/m²~35kN/m²，板跨6m以上的等效均布荷載取20kN/m²）。如下圖所示：
消防車集中荷載與等效均布荷載的關係
車輛總質量（自重加滿載滿員重量）≤35T（350KN），對應車輛荷載與300KN汽車平面相同，車身尺寸8米長2。5米寬，軸距4+1。4米左右，同時參照《汽車等效均布荷載的簡化計算》，20KN/㎡的消防車道荷載是300KN汽車輪壓直接作用於板跨不小於6米*6米頂板上的汽車等效荷載標準值，已計算汽車（裝置）動力系數，總重350KN的車輛等效荷載標準值偏安全地近似計算為：（350÷300）×20KN/㎡=23。33KN/㎡≤27KN/㎡，地下室頂板可不用回頂，可滿足總重量35噸（350KN）車輛的行駛承載力要求。
2、後澆帶行車驗算
因車庫頂板有多條後澆帶，根據施工需要後澆帶上部需佈置行車道，故在後澆帶上部鋪設10mm厚鋼板保護後澆帶混凝土不被破壞。
如果後澆帶混凝土未澆築，地下室頂板不能承受荷載，故在後澆帶下部搭設盤扣式鋼管支撐架用於承受上部行車荷載。見下圖：
後澆帶支撐架立面圖
後澆帶支撐架立平面圖
在後澆帶兩側梁板下搭設Ф48×3。2mm（計算按Ф48×3）盤扣式鋼管腳手架，立杆縱向間距×橫向間距=0。6m×0。6m，盤扣式鋼管腳手架立杆佈置平面範圍4。8m，橫向2。4m，橫向斜杆滿布，縱向斜杆間隔1跨佈置，腳手架步距為1。5m，頂層步距1。5m，支架可調託座支撐點至頂層水平杆中心線的距離不大於650mm，支撐架高度4m、3。9m。
根據計算，非消防車道處恆載標準值18。0KN/ M3*1。5M=27KN/㎡，為確保施工安全，支撐架承受荷載按恆載標準值27KN/㎡和施工活荷載標準值5KN/㎡進行計算，1根立杆支撐架總荷載設計值N=1。3×27×0。6×0。6+1。5×5=20。136kN。
支撐架引數如下表：
1）長細比驗算
l01=βHηh=1×1。05×1500=1575mm
l0=βHᵞhˊ+2ka=1×0。9×1500+2×0。6×425=2010mm
λ=max［l01，l0］/i=2010/15。9=126。415≤［λ］=150
滿足要求！
2）立杆穩定性驗算
λ=l0/i=2010。000/15。9=126。415
查表得，φ1=0。318
不考慮風荷載：
fd=Nd/（φ1A）＝20。136×103/（0。318×424）=149。3N/mm2≤［σ］=300N/mm2
滿足要求！
3）高寬比驗算
根據《建築施工腳手架安全技術統一標準》GB51210-2016 第8。3。2條： 支撐腳手架獨立架體高寬比不應大於3。0
H/B=4。2/42=0。1≤3
滿足要求，不需要進行抗傾覆驗算 ！
4）可調託座驗算
按上節計算可知，可調託座受力N＝
20。136kN
≤［N］＝30kN
滿足要求！
六、鋼管加固支撐的搭設及拆除
1、工藝流程
放線定位——按定位放置可調底座——在可調底座上放置標準基座——在標準基座上安裝掃地橫杆——用鋼捲尺和線繩將架體調直——用水準儀和線繩將架體調平——安裝二步及以上立杆和橫杆——安裝斜拉桿——直至封頂安裝橫杆和斜拉桿——安裝U型頂託和主次楞——檢查驗收
構造要求
2、支架材料
（1）盤扣式支架鋼管採用φ48、壁厚焊接鋼管，要求鋼管表面無鏽、光滑、無裂紋，具有出廠合格證。
（2）連線盤、扣接頭、插銷以及可調螺母的調節手柄採用碳素鑄鋼製造時，其材料機械效能不得低於現行國家標準《一般工程用鑄造碳鋼件》GB/T11352中牌號為ZG230-450的屈服強度、抗拉強度、延伸率等。
（3）使用的安全網必須滿足繩斷裂強力要求、耐衝擊性能、耐候性、阻燃效能等要求。
3、構造要求
（1）
支立杆時應先在鋼管底部設定支座，再搭中間水平橫杆，再搭掃地杆，
距地面的高度不大於550mm，一層立杆、橫杆安裝完後再進行第二層立杆和橫杆的安裝，直至最頂層，立杆上端可調螺桿伸出頂層水平杆的長度不大於650mm。最後安放上託座，並依設計標高將U型上託座調至設計標高位置。
（2）盤扣式支架立杆豎向組合應滿足以可調底座、立杆段、可調託撐組合套插的形式。選擇各立杆長度應根據混凝土梁底、樓板底標高不一的情況，按淨空尺寸並滿足立杆組合的要求分別確定，並應保證混凝土梁下與樓板下支撐架步高的一致性。
（3）立杆之間必須按每步距滿設雙向水平杆，確保其在兩個方向（x，y）均具有足夠的設計剛度；
（4）支架底部距基礎面550mm以內必須設雙向掃地杆；
（5）可調底座及可調託撐絲桿與螺母捏合長度不得少於5扣，插入立杆內的長度不得小於150mm。
（6）盤扣式鋼管支架縱向豎向斜杆間隔1跨佈置，橫向豎向斜杆滿跨佈置，斜杆在佈置跨內由下往上連續佈置。
七、頂板行車和材料堆放特別注意事項
1、在行車通道與其它區域之間採用圍擋、標線分開，嚴禁車輛駛入非通道區域。
2、設定道閘，總質量35T以上車輛駛入頂板行車通道。
3、車輛限速5KM/H以內，同時禁止兩輛及以上重車同時駛入。
4、按照本方案相關規定，限制材料堆放高度。
5、柱跨中有後澆帶透過的板塊，在後澆帶未封閉並養護到100%（28天）之前，不得作為材料堆場和施工通道。
附件一、《實用建築結構工程師手冊》車輛荷載
附件二、汽車等效均布荷載的簡化計算