施工電梯基礎坐落于地下室頂板的施工技術

姚愛生

(上海綠地建筑工程有限公司，上海 200063)

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施工電梯基礎坐落于地下室頂板的施工技術

姚愛生

(上海綠地建筑工程有限公司，上海 200063)

由于施工現場物料堆放加工及垂直運輸條件限制,施工電梯基礎需設置在地下室的頂板,這種特殊“地基”及地下室頂板的安全可靠性必須得到保證。在此結合工程實踐,分析并提出了解決該類問題的施工技術及管理措施,以確保該類基礎及相應的地下室頂板符合設計和使用要求。

施工電梯基礎；地下室頂板；施工技術

本項目位于嘉定區滬宜公路與希望路,總建筑面積89 127 m2,其中地上59 287 m2，地下29 840 m2,由14棟單體建筑(7棟5層多層住宅最高18 m,2棟18層高層住宅最高58.5 m，1棟4層辦公樓最高19.5 m，1棟17層辦公樓最高60 m，2棟3層商業建筑最高15 m，1棟1層配套用房),1個1層、2層混合地下室組成。為配合13#樓施工作業,由專業分包單位提供的SCD200/200施工升降機配合施工。根據現場塔吊、材料運輸、施工通道、視線、固定方式等實際情況, 13#樓施工升降機布置在該建筑北側?-軸區域(圖1)。在施工升降機四周做好排水溝,以免基礎積水。本文通過分析工程設計文件及施工現場,將施工電梯基礎置于地下室頂板并采取了相應的措施,使這種特殊“地基”及地下室頂板的安全可靠性得到了保證,有效地解決了該類設備基礎的設計與施工,確保了施工電梯的可靠、安全運行。

圖1　施工電梯在頂板位置

1　基礎設計選型

13#樓北側為地庫B頂板,頂板厚為250 mm,內配Φ10/12@150雙層雙向鋼筋,頂板混凝土強度為C35(P6),柱網尺寸8.4 m×8.4 m。根據設計文件說明,車庫頂板可變荷載值為20 kN/m2。通過PKPM安全計算軟件及文獻[1]分析,如果13#房升降機基礎直接布置在地庫B頂板上,升降機及基礎荷載作集中受力荷載(723.336 kN/(4×6)=30.14 kN/m2)大于20 kN/m2,故須對地庫B人貨電梯安裝區域地下室頂板進行加固。不考慮地下室頂板結構對升降機及基礎荷載的集中豎向力的作用,其豎向力的反作用力完全由頂板下模板支撐提供。現擬采用Q235普通鋼管(Φ48.3×3.6),鑄鋼制作的扣件對升降機區域進行加固,加固立桿縱橫向間距為600 mm,步高為1 000 mm,設縱橫向水平桿加以連接,并在外側加設縱橫向剪力撐,鋼管頂上加設50 mm×100 mm方木加以支墊,方木間距不得大于200 mm,鋼管加固區域為6 m×4 m。

2　計算需要的參數

依據工程施工圖紙、施工升降機說明書、施工升降機施工與安全使用要求[1-3], 勘察單位提供的《地質勘察報告》,計算需要的有關技術參數見表1～3。

表1　施工升降機基本參數

表2　地庫B頂板參數

表3　施工電梯基礎參數

表4　可變荷載設計值

3　施工電梯基礎承載計算

3.1承載計算

施工電梯自重標準值G=2×1 780+1 170+44×172+2×2 000=15 128 kg。

施工電梯自重設計值P=[1.2×(2×1 780+1 170+44×172)+1.4×2×2 000] ×10/1 000=190.16 kN；考慮動載、自重誤差及風荷載對基礎的影響,取系數n=2.1[4],P=190.16×2.1=399.336 kN。

3.2承載力驗算

承臺自重標準值：Gk=25×6.0×4.0×0.45=270 kN；承臺自重設計值：G=270×1.2=324 kN；作用在地庫頂板上的豎向力設計值：F=399.336+324=723.336 kN；承臺下基礎承載力(頂板混凝土C35)為：fa= 35 000×6.0×4.0=840 kN>F=723.336 kN。

經驗算,該基礎局部受壓符合施工升降機的要求。

3.3基礎承臺驗算

1)承臺底面積驗算

軸心受壓基礎基底面積應滿足：S=6×4=24 m2≥(Pk+Gk)/fc=723.336/(16.7×103)=0.043 m2。經驗算,承臺底面積滿足要求。

2)抗沖切驗算

由于導軌架直接與基礎相連,故只考慮導軌架對基礎的沖切作用。經驗算,承臺抗沖切滿足要求。

3) 彎矩計算

屬于軸心受壓,在承臺底部兩個方向的彎矩,經計算分別為：

M2=(1/48)(l-a′)2(2b+b′)(pmax+pmin-2G/A) =90.02 kN·m

4) 底部配筋驗算

經驗算,截面配筋：As1=4 619 mm2>791.29 mm2,承臺配筋滿足要求。

4　加固排架承載力驗算

計算依據文獻[5]、文獻[6],設梁板下Φ48.3×3.6 鋼管 @0.6 m×0.6 m (支模未拆除 ),支承上部施工升降機荷載,混凝土結構自重由結構自身承擔。計算參數如下:模板支架搭設高度為4.0 m,立桿的縱距b=0.60 m,立桿的橫距l=0.60 m,立桿的步距h=1.0 m。木方60 mm×80 mm,間距200 mm,剪切強度1.5 N/m2,抗彎強度15.0 N/ m2,彈性模量9 000 N/m2。模板自重0.30 kN/m2,施工升降機荷載30.14 kN/m2計,施工活荷載2.00 kN/m2。見圖2、圖3。

圖2　樓板支撐架立面簡圖

圖3　樓板支撐架荷載計算單元

4.1頂托支撐木方抗彎及抗剪驗算

頂板上施工電梯基礎給支撐的豎向力,F=399.336+324=723.336 kN；頂板平均承壓：F/(4×6)=30.14 kN/m2,木方恒荷載設計值q1=1.2×(0.3×0.2+1.1×0.5×0.25+30.14×0.2)=7.47 kN/m；木方活荷載設計值q2= 1.4×2.0×0.2=0.56 kN/m, 木方荷載設計值=7.47+0.56=8.03 kN/m。

彎矩M=ql2/8=80.03×(200×2)2/8=160 600 ((N·mm);M抵=fwbh2/6=(60×802/6)×15=960 000(N·mm)。因M

剪應力=(3/2)Q/bh=1.5×0.5×8.03×200×2/(60×80)=0.50(N/mm2)。因剪應力<抗剪強度=1.5(N/mm2),故木方抗剪強度滿足要求。

經查閱文獻[7],采用南方松順紋抗剪設計值fv=1.5 N/mm2,抗彎fm=15 N/mm2滿足使用要求。

4.2板底支撐鋼管承壓強度驗算

地下室頂板下Φ48.3×3.6 鋼管 @0.6m×0.6m (支模未拆除)支承上部施工升降機荷重, 混凝土結構自重由結構自身承擔,則：施工升降機及基礎荷載30.14 kN/m2,活載 1.4×2.0=2.8 kN/m2,則每根立桿豎向受力：30.14+2.8=32.94 kN/m2,32.94×0.6×0.6=11.86 kN。

鋼管支模架步高1 m,依據文獻[7]立桿的計算長度l0如下：

頂部立桿段l0=kμ1(h+2a)=1.155×1.657×(1+2×0.2)=2.68 m；非頂部立桿段l0=kμ2h=1.155×2.224×1=2.57 m,取l0=2.68 m計算。故λ=2.68×100/1.59=168.6<[λ]=210,符合文獻[6]表5.1.9規定。

查表A.0.6,則Ф=0.249,鋼管立桿極限豎向承壓力N=0.249×5.06×100×205=25.83 kN>11.86 kN,鋼管結構受力滿足要求。

4.3立桿的整體穩定性驗算

滿堂支撐架在地下室,不考慮風荷載,立桿的穩定性驗算：σ=N/(ФA)= 11 860/(0.249×506)=94.1 N/mm2

<[f]=205 N/mm2

式中:N為立桿的軸心壓力設計值,N=11.86 kN；

i為計算立桿的截面回轉半徑,i=1.59 cm；

A為立桿凈截面面積,A=5.06 cm2；

[f]為鋼管立桿抗壓強度設計值,[f] = 205.00 N/mm；

a為立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度,a=0.20 m；

h為最大步距,h=1.00 m；

l0為計算長度2.68 m。

故不考慮風荷載時立桿的穩定性計算σ< [f],滿足要求。

5　滿堂支撐架搭設及其維護管理

加固措施必須進行嚴格的設計計算,并經設計批準；加固作業嚴格按加固設計的要求進行；嚴格按加固程序進行，統一指揮并有安全監護人員；加固以后,經常進行檢查觀測,發現有異常時,應立即采取措施[8]。

5.1支撐架搭設

每根立柱底部應加設木墊塊,墊板厚度不得小于50 mm,長寬不得小于200 mm,立桿應立在木墊塊的中心。在立柱底距地面300 mm高處,沿縱橫水平方向應按縱下橫上的程序設掃地桿。滿堂支架立柱,在外側周圈由底至頂的豎向連續式剪刀撐；豎向剪刀撐頂部交點平面設置連續水平剪刀撐,掃地桿的設置層設置水平剪刀撐。頂部應設可調支托,U型支托與楞梁兩側間如有間隙,必須楔緊,其螺桿伸出鋼管頂部不得大于200 mm,插入立桿內的長度不得小于150 mm,螺桿外徑與立柱鋼管內徑的間隙不得大于3 mm,安裝時應保證上下同心。

5.2頂板下排架的監測

為了及時反映支撐系統的變化情況,預防事故的發生,需要用水準儀、經緯儀對支撐系統進行沉降和位移監測。

班組日常進行安全檢查,項目部每周進行安全檢查,分公司每月進行安全檢查,所有安全檢查記錄必須形成書面材料。

桿件的設置和連接、支撐、剪刀撐等構件是否符合要求；底座是否松動,立桿是否懸空；連接扣件是否松動,支架扣件的緊固是否符合要求,可使用力矩扳手實測,達到40～65 N·m,過小則扣件易滑移,過大則會引起扣件的鑄鐵斷裂；架體是否有不均勻的沉降、垂直度；施工過程中是否有超載現象；支架與桿件是否有變形的現象。監測參數見表5。

表5　監測參數表

5.3頂板下排架的維護管理

1)在施工電梯拆除前,不得拆除地庫頂板底部的支撐。

2)支撐架上頂部的施工荷載不得大于上述驗算荷載,嚴禁超載使用施工電梯。

3)支撐架在使用過程中,設有安全員與架子班組長日常監護,定期做好扣件擰緊程度檢查,當出現架體變形超過預警值等情況時必須立即停止施工電梯的使用,并迅速撤離作業面的人員,查明原因及時合理處理。

4)做好材料堆放及卸貨區域的頂板堆載控制(<10 kN/m2)。

5)地下室頂棚涂料、立體車庫、綜合布線管網等分包工程在本區域施工,必須征得總承包安全科、設備科的同意,嚴禁拆除支撐架任何受力構件。

6　結　語

通過地下室頂板下的支架加固,施工電梯的安裝、使用達到了安全可靠的目的,有效地提高了材料的垂直運輸效率,確保了施工電梯基礎和地下室頂板均符合設計及使用要求。

[1]中國建筑科學研究院.GB 50009—2012建筑結構荷載規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社,2012．

[2]中國建筑科學研究院.GB 50007—2011建筑地基基礎設計規范 [S].北京：中國建筑工業出版社,2011.

[3]中國建筑科學研究院.GB 50010—2010混凝土結構設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社,2010.

[4]張云龍. 施工電梯基礎下地下室頂板回撐加固方法[J]. 江蘇建筑,2013(6):48-50．

[5]沈陽建筑大學.JGJ 162—2008建筑施工模板安全技術規范[S].北京：中國建筑工業出版社,2008．

[6]中國建筑科學研究院,江蘇南通二建集團有限公司.JGJ 130—2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范 [S]. 北京：中國建筑工業出版社,2011.[7]中國建筑西南設計研究院,四川省建筑科學研究院.GB 50005—2003木結構設計規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社,2005．

[8]建筑施工手冊(第四版)編寫組. 建筑施工手冊[M].4版.北京：中國建筑工業出版社,2003.

Construction Technology of the Construction Elevator Foundation Located in the Basement Roof

YAOAisheng

2016-04-05

姚愛生(1974—)，男，江西新干人，高級工程師，從事建筑施工、工程技術與管理工作。

TU 756.4+4

B

1008-3707(2016)10-0051-04