大體積混凝土鋼筋支架設計

卜凡棟，馬慶吉

（中建鐵路投資建設集團有限公司，北京100053）

1 工程概況

本工程A1/A2 區(qū)（即1#樓底板基礎）建筑面積約2980m2，其中，1#樓核心筒區(qū)域筏板厚度3000mm（局部4500mm），框架柱下承臺CT-5 厚2800mm；CT-6、CT-7 厚3200mm，屬于大體積混凝土，核心筒外圍區(qū)域底板厚700mm。底板、承臺、地梁混凝土強度均為C40，等級P8 加鋼筋阻銹劑，墊層采用C15混凝土100mm 厚。

表1 工程概況

2 鋼筋支架設置

2.1 鋼筋支架設計基本原理

型鋼支架一般按排布置，立柱和上層一般采用型鋼，斜桿可采用鋼筋和型鋼，焊接成一體進行布置。對水平桿進行強度和剛度驗算，對立柱和斜桿進行強度和穩(wěn)定驗算。

作用的荷載包括自重和施工荷載。

鋼筋支架所承受的荷載包括上層鋼筋的自重、施工人員及施工設備荷載。鋼筋支架的材料根據(jù)上下層鋼筋間距的大小以及荷載的大小來確定，可采用鋼筋或者型鋼。

2.2 本工程鋼筋支架設計

此區(qū)域基礎底板鋼筋支架立柱選用10#槽鋼,縱橫向間距均為1700mm；面筋橫梁選用5#槽鋼，溫度筋橫梁選用C22，溫度筋橫梁間距隨立柱間距為1700mm，沿東西、南北雙向布置；剪刀撐選用40mm×3mm 等邊角鋼，每三跨（4.5m）縱向布置一道剪刀撐，與立柱的連接選用焊接工藝（見表2）。

2.3 頂層支架橫梁計算

支架橫梁按照三跨連續(xù)梁進行強度和撓度計算。按照支架橫梁上面的腳手板和活荷載作為均布荷載計算支架橫梁的最大彎矩和變形。

靜荷載的計算值：q1=1.2×1.10×1.50=1.98kN/m；

活荷載 的計 算值 ：q2=1.4×0.50×1.50+1.4×1.00×1.50=3.15kN/m。

表2 支架參數(shù)

強度計算：

跨中最大彎矩為：

M1=（0.08×1.98+0.101×3.15）×1.502=1.072kN·m；

支座最大彎矩為：

M2=-（0.10×1.98+0.117×3.15）×1.502=-1.275kN·m。

本文選擇支座彎矩和跨中彎矩的最大值進行強度驗算：

σ=1.275×106/10400.00=122.571N/mm2＜205N/mm2。

撓度計算：靜荷載標準值q1=1.65kN/m；

活荷載標準值q2=0.50×1.50+1.00×1.50=2.25kN/m。

三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的最大撓度：νmax=（0.677×1.65+0.990×2.25）×1500.004/（100×2.05×105×26.00×104）=3.1767mm＜Min（1.50×103/150,10）=10.00mm。

圖1 鋼筋支架平面布置圖

2.4 中間層支架橫梁計算，即溫度筋支架

強度計算：

最大彎矩為：M=0.1q2l2=0.1×0.18×1.52=0.041kN·m；

σ=M/W=0.041×106/10.4×103=3.894N/mm2≤205N/mm2。

撓度計算：

靜荷載的計算值q2'=0.10×1.50=0.15kN/m；

νmax=0.677q2'l4/100EI=0.677×0.15×15004/（100×2.05×105×26×104）=0.0965mm＜Min（1.50×103/150,10）=10.00mm。

結論：由于溫度筋均布荷載較小，且考慮此處實際撓度因素較小，按照5#槽鋼設計值要遠大于現(xiàn)場實際值，故現(xiàn)場采用C22 鋼筋即可。

2.5 支架立柱計算

10#槽鋼支架立柱的截面積A=12.74cm2；截面回轉半徑i=1.41cm。

支架立柱作為軸心受壓構件進行穩(wěn)定驗算：σ=N/φA≤[f]。

長細比計算：根據(jù)立桿的長細比λ=h/i=235.00/1.41=167≤250。

穩(wěn)定性計算：φ——軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)λ=167，經(jīng)過查表得到φ=0.253；[f] ——立桿的抗壓強度設計值，[f]＝205N/mm2。

采用荷載組合計算方法，可得到支架立柱對橫梁的最大支座反力為：

N=1.1×[1.2×1.5×（1.1+0.1）]×1.5+1.2×3.15×1.5=9.234kN；

σ=9.234×1000/（0.253×12.74×100）

=28.648N/mm2＜205.00N/mm2。

綜上所述，按照目前設計值滿足現(xiàn)有工程施工結構受力安全要求，并經(jīng)反復驗算，支架立柱橫縱向間距1700mm 為極限值，在現(xiàn)場保證施工安全的前提下做到了材料的最大限度節(jié)約。

圖2 剖面圖

3 結語

大體積混凝土工程底板鋼筋綁扎需搭設型鋼鋼筋支架，普通的鋼筋馬鐙支架已不滿足結構受力的安全需求。在施工之前技術人員需按圖紙核算基礎底板鋼筋的均布荷載值、施工人員活荷載值及機械設備均布荷載值，根據(jù)受力情況對架體進行驗算，保證其強度及穩(wěn)定性。且需要在進行施工之前，對現(xiàn)場工長、質(zhì)檢及安全等管理部門進行全面技術交底，為鋼筋工程施工做好各項技術準備工作，保證大體積混凝土的順利澆筑。本文以大連東港商務區(qū)D03-01 地塊項目1#樓核心筒基礎底板為樣板，對鋼筋支架設計進行討論，希望對類似工程的設計工作起到參考作用。