地下室后澆帶支撐柱承載力計算與經(jīng)濟(jì)分析

韓 建 榮

(浙江均泰建設(shè)有限公司,浙江 寧波 315000)

0 引言

目前住宅小區(qū)的建設(shè)中地下室的面積約占小區(qū)總建筑面積的30%,地下室設(shè)計長度基本都超長。設(shè)計一般采用后澆帶方式處理，地下室底板與頂板的后澆帶將每棟樓之間及主樓與純地下車庫之間相互隔開。地下室頂板通常設(shè)計為梁板式結(jié)構(gòu)或無梁樓蓋結(jié)構(gòu)，在后澆帶封閉完成并能受力前，由于后澆帶將梁、板受力體系分割，受后澆帶影響的頂板區(qū)域必須設(shè)置傳統(tǒng)的獨立支撐體系(見圖1)。數(shù)量很大的傳統(tǒng)后澆帶獨立支撐體系(如圖1所示)對施工質(zhì)量、成本、進(jìn)度影響很大，為此，產(chǎn)生了許多新的后澆帶支撐方法。但是，許多技術(shù)人員對本文所列三類支撐柱的應(yīng)用條件與要點不明了，理論計算依據(jù)不知，受力計算不懂，常應(yīng)用錯誤。本文對地下室后澆帶施工時常用的三類臨時支撐柱進(jìn)行了計算分析，詳細(xì)列出各類支撐柱的理論計算依據(jù)與計算結(jié)果，并指出使用條件與常見的錯誤做法，同時經(jīng)過經(jīng)濟(jì)比較指明不同情況下的優(yōu)選方法。

1 目前地下室后澆帶常用的支撐柱類型

1.1 支撐柱使用條件

如圖2所示,柱網(wǎng)8 000×6 700地下室頂板,被2道次梁分割成8 000×2 230的單相板。此時，在后澆帶兩側(cè)的次梁端設(shè)置支撐柱就解決了次梁被截斷的問題，由于板是單向板，后澆帶平行于受力鋼筋，對板受力基本無影響。此種情況在后澆帶兩側(cè)設(shè)置支撐柱即可替代傳統(tǒng)獨立支撐體系(見圖1)，節(jié)約模板、桿件，同時方便施工。

1.2 目前支撐柱常用類型

當(dāng)前施工中常用的支撐柱有混凝土柱、鋼管柱、格構(gòu)柱幾種支撐方式，如圖3～圖5所示。

2 支撐柱的承載力計算

2.1 素混凝土柱的承載力計算

為節(jié)約成本，支撐柱可采用素混凝土柱，依據(jù)設(shè)計規(guī)范，承載力設(shè)計值N為：

N≤φfccb(h-2e0)。

其中，N為軸向壓力設(shè)計值；φ為素混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，按表D.2.1采用；fcc為素混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，按本規(guī)范表4.1.4-1規(guī)定的混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值fc值乘以系數(shù)0.85取用。

常用2種素混凝土柱(C30)不同高度條件下承載力計算結(jié)果見表1。

表1 素混凝土柱承載力計算結(jié)果

2.2 鋼柱的承載力計算

通常市場上3 mm厚無縫焊接鋼管類型較多，為方便施工，多采用3 mm厚鋼管做鋼支撐柱。依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，承載力設(shè)計值N為：

其中，φ為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)(取截面兩主軸穩(wěn)定系數(shù)中的較小者)，根據(jù)構(gòu)件的長細(xì)比(或換算長細(xì)比)、鋼材屈服強(qiáng)度和規(guī)范表7.2.1-1，表7.2.1-2的截面分類，按本標(biāo)準(zhǔn)附錄D采用。

常用4種鋼柱(3 mm厚)不同高度條件下承載力計算結(jié)果見表2。

表2 鋼柱承載力計算結(jié)果

2.3 格構(gòu)柱的承載力計算

盤扣式腳手架的一個特點是可以組合成格構(gòu)柱，格構(gòu)柱的使用范圍更為寬泛。依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范，承載力設(shè)計值N為：

其中，φ為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)(取截面兩主軸穩(wěn)定系數(shù)中的較小者)，根據(jù)構(gòu)件的長細(xì)比(或換算長細(xì)比)、鋼材屈服強(qiáng)度和規(guī)范表7.2.1-1，表7.2.1-2的截面分類，按本標(biāo)準(zhǔn)附錄D采用。

采用Q345A盤扣式腳手架，4個立桿組合成格構(gòu)柱，盤扣架立桿選D=48 mm,t=3.2 mm，常用2種截面格構(gòu)柱不同高度條件下承載力計算結(jié)果見表3。

3 支撐柱的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

利用表1～表3的結(jié)果，選截面相近的3種柱對其4 m高與極限高度的承載力與成本進(jìn)行比較，見表4。

4 支撐柱常見的錯誤使用情況

4.1 計算模型錯誤

為了節(jié)約模板、桿件與方便施工而在后澆帶兩側(cè)設(shè)置支撐柱替代傳統(tǒng)支撐體系(如圖1所示)的前提條件是后澆帶與單向板的受力鋼筋平行(見圖2)，當(dāng)后澆帶分割雙向板(見圖6)、或后澆帶與單向板的受力鋼筋垂直(如圖7所示)時，板不能承受原設(shè)計荷載，不能簡單地在后澆帶兩側(cè)設(shè)置支撐柱來完全替代傳統(tǒng)支撐體系。

4.2 構(gòu)造錯誤

表3 格構(gòu)柱承載力結(jié)果

表4 支撐柱的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

支撐柱是按上下鉸接結(jié)構(gòu)參與計算的，不能后頂，在頂板澆筑混凝土前必須上部與頂板頂緊，下部與底板頂緊。下部未頂緊(如圖8所示)與鋼管后頂(如圖9所示)都是錯誤做法。

5 結(jié)語

1)施工時采用何種方法、選取何種類型支撐柱不能簡單模仿別的項目，必須理解施工原理與計算模型，知道應(yīng)用條件與使用要點，學(xué)會具體計算。否則，一知半解的模仿會帶來安全質(zhì)量隱患，甚至重大事故。2)不能簡單的認(rèn)為哪一種方案好，在不同的條件下要選擇相應(yīng)的不同的方案。當(dāng)后澆帶等待封閉時間很長、支撐柱很久才能拆除，所需支撐柱6 m以下時采用素混凝土柱比較經(jīng)濟(jì)。當(dāng)所需支撐柱6 m以下、所有支撐柱高基本一致、所需支撐力較小，一年可周轉(zhuǎn)3次以上時，采用小直徑鋼管柱比較經(jīng)濟(jì)。其余情況下使用盤扣式腳手架組成的格構(gòu)柱比較經(jīng)濟(jì)。