施工电梯基础坐落于地下室顶板的施工技术

姚爱生

(上海绿地建筑工程有限公司，上海 200063)



施工电梯基础坐落于地下室顶板的施工技术

姚爱生

(上海绿地建筑工程有限公司，上海 200063)

由于施工现场物料堆放加工及垂直运输条件限制,施工电梯基础需设置在地下室的顶板,这种特殊“地基”及地下室顶板的安全可靠性必须得到保证。在此结合工程实践,分析并提出了解决该类问题的施工技术及管理措施,以确保该类基础及相应的地下室顶板符合设计和使用要求。

施工电梯基础；地下室顶板；施工技术

本项目位于嘉定区沪宜公路与希望路,总建筑面积89 127 m2,其中地上59 287 m2，地下29 840 m2,由14栋单体建筑(7栋5层多层住宅最高18 m,2栋18层高层住宅最高58.5 m，1栋4层办公楼最高19.5 m，1栋17层办公楼最高60 m，2栋3层商业建筑最高15 m，1栋1层配套用房),1个1层、2层混合地下室组成。为配合13#楼施工作业,由专业分包单位提供的SCD200/200施工升降机配合施工。根据现场塔吊、材料运输、施工通道、视线、固定方式等实际情况, 13#楼施工升降机布置在该建筑北侧Ⓒ-轴区域(图1)。在施工升降机四周做好排水沟,以免基础积水。本文通过分析工程设计文件及施工现场,将施工电梯基础置于地下室顶板并采取了相应的措施,使这种特殊“地基”及地下室顶板的安全可靠性得到了保证,有效地解决了该类设备基础的设计与施工,确保了施工电梯的可靠、安全运行。

图1　施工电梯在顶板位置

1　基础设计选型

13#楼北侧为地库B顶板,顶板厚为250 mm,内配Φ10/12@150双层双向钢筋,顶板混凝土强度为C35(P6),柱网尺寸8.4 m×8.4 m。根据设计文件说明,车库顶板可变荷载值为20 kN/m2。通过PKPM安全计算软件及文献[1]分析,如果13#房升降机基础直接布置在地库B顶板上,升降机及基础荷载作集中受力荷载(723.336 kN/(4×6)=30.14 kN/m2)大于20 kN/m2,故须对地库B人货电梯安装区域地下室顶板进行加固。不考虑地下室顶板结构对升降机及基础荷载的集中竖向力的作用,其竖向力的反作用力完全由顶板下模板支撑提供。现拟采用Q235普通钢管(Φ48.3×3.6),铸钢制作的扣件对升降机区域进行加固,加固立杆纵横向间距为600 mm,步高为1 000 mm,设纵横向水平杆加以连接,并在外侧加设纵横向剪力撑,钢管顶上加设50 mm×100 mm方木加以支垫,方木间距不得大于200 mm,钢管加固区域为6 m×4 m。

2　计算需要的参数

依据工程施工图纸、施工升降机说明书、施工升降机施工与安全使用要求[1-3], 勘察单位提供的《地质勘察报告》,计算需要的有关技术参数见表1～3。

表1　施工升降机基本参数

表2　地库B顶板参数

表3　施工电梯基础参数

表4　可变荷载设计值

3　施工电梯基础承载计算

3.1承载计算

施工电梯自重标准值G=2×1 780+1 170+44×172+2×2 000=15 128 kg。

施工电梯自重设计值P=[1.2×(2×1 780+1 170+44×172)+1.4×2×2 000] ×10/1 000=190.16 kN；考虑动载、自重误差及风荷载对基础的影响,取系数n=2.1[4],P=190.16×2.1=399.336 kN。

3.2承载力验算

承台自重标准值：Gk=25×6.0×4.0×0.45=270 kN；承台自重设计值：G=270×1.2=324 kN；作用在地库顶板上的竖向力设计值：F=399.336+324=723.336 kN；承台下基础承载力(顶板混凝土C35)为：fa= 35 000×6.0×4.0=840 kN>F=723.336 kN。

经验算,该基础局部受压符合施工升降机的要求。

3.3基础承台验算

1)承台底面积验算

轴心受压基础基底面积应满足：S=6×4=24 m2≥(Pk+Gk)/fc=723.336/(16.7×103)=0.043 m2。经验算,承台底面积满足要求。

2)抗冲切验算

由于导轨架直接与基础相连,故只考虑导轨架对基础的冲切作用。经验算,承台抗冲切满足要求。

3) 弯矩计算

属于轴心受压,在承台底部两个方向的弯矩,经计算分别为：

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

4) 底部配筋验算

经验算,截面配筋：As1=4 619 mm2>791.29 mm2,承台配筋满足要求。

4　加固排架承载力验算

计算依据文献[5]、文献[6],设梁板下Φ48.3×3.6 钢管 @0.6 m×0.6 m (支模未拆除 ),支承上部施工升降机荷载,混凝土结构自重由结构自身承担。计算参数如下:模板支架搭设高度为4.0 m,立杆的纵距b=0.60 m,立杆的横距l=0.60 m,立杆的步距h=1.0 m。木方60 mm×80 mm,间距200 mm,剪切强度1.5 N/m2,抗弯强度15.0 N/ m2,弹性模量9 000 N/m2。模板自重0.30 kN/m2,施工升降机荷载30.14 kN/m2计,施工活荷载2.00 kN/m2。见图2、图3。

图2　楼板支撑架立面简图

图3　楼板支撑架荷载计算单元

4.1顶托支撑木方抗弯及抗剪验算

顶板上施工电梯基础给支撑的竖向力,F=399.336+324=723.336 kN；顶板平均承压：F/(4×6)=30.14 kN/m2,木方恒荷载设计值q1=1.2×(0.3×0.2+1.1×0.5×0.25+30.14×0.2)=7.47 kN/m；木方活荷载设计值q2= 1.4×2.0×0.2=0.56 kN/m, 木方荷载设计值=7.47+0.56=8.03 kN/m。

弯矩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

剪应力=(3/2)Q/bh=1.5×0.5×8.03×200×2/(60×80)=0.50(N/mm2)。因剪应力<抗剪强度=1.5(N/mm2),故木方抗剪强度满足要求。

经查阅文献[7],采用南方松顺纹抗剪设计值fv=1.5 N/mm2,抗弯fm=15 N/mm2满足使用要求。

4.2板底支撑钢管承压强度验算

地下室顶板下Φ48.3×3.6 钢管 @0.6m×0.6m (支模未拆除)支承上部施工升降机荷重, 混凝土结构自重由结构自身承担,则：施工升降机及基础荷载30.14 kN/m2,活载 1.4×2.0=2.8 kN/m2,则每根立杆竖向受力：30.14+2.8=32.94 kN/m2,32.94×0.6×0.6=11.86 kN。

钢管支模架步高1 m,依据文献[7]立杆的计算长度l0如下：

顶部立杆段l0=kμ1(h+2a)=1.155×1.657×(1+2×0.2)=2.68 m；非顶部立杆段l0=kμ2h=1.155×2.224×1=2.57 m,取l0=2.68 m计算。故λ=2.68×100/1.59=168.6<[λ]=210,符合文献[6]表5.1.9规定。

查表A.0.6,则Ф=0.249,钢管立杆极限竖向承压力N=0.249×5.06×100×205=25.83 kN>11.86 kN,钢管结构受力满足要求。

4.3立杆的整体稳定性验算

满堂支撑架在地下室,不考虑风荷载,立杆的稳定性验算：σ=N/(ФA)= 11 860/(0.249×506)=94.1 N/mm2

<[f]=205 N/mm2

式中:N为立杆的轴心压力设计值,N=11.86 kN；

i为计算立杆的截面回转半径,i=1.59 cm；

A为立杆净截面面积,A=5.06 cm2；

[f]为钢管立杆抗压强度设计值,[f] = 205.00 N/mm；

a为立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度,a=0.20 m；

h为最大步距,h=1.00 m；

l0为计算长度2.68 m。

故不考虑风荷载时立杆的稳定性计算σ< [f],满足要求。

5　满堂支撑架搭设及其维护管理

加固措施必须进行严格的设计计算,并经设计批准；加固作业严格按加固设计的要求进行；严格按加固程序进行，统一指挥并有安全监护人员；加固以后,经常进行检查观测,发现有异常时,应立即采取措施[8]。

5.1支撑架搭设

每根立柱底部应加设木垫块,垫板厚度不得小于50 mm,长宽不得小于200 mm,立杆应立在木垫块的中心。在立柱底距地面300 mm高处,沿纵横水平方向应按纵下横上的程序设扫地杆。满堂支架立柱,在外侧周圈由底至顶的竖向连续式剪刀撑；竖向剪刀撑顶部交点平面设置连续水平剪刀撑,扫地杆的设置层设置水平剪刀撑。顶部应设可调支托,U型支托与楞梁两侧间如有间隙,必须楔紧,其螺杆伸出钢管顶部不得大于200 mm,插入立杆内的长度不得小于150 mm,螺杆外径与立柱钢管内径的间隙不得大于3 mm,安装时应保证上下同心。

5.2顶板下排架的监测

为了及时反映支撑系统的变化情况,预防事故的发生,需要用水准仪、经纬仪对支撑系统进行沉降和位移监测。

班组日常进行安全检查,项目部每周进行安全检查,分公司每月进行安全检查,所有安全检查记录必须形成书面材料。

杆件的设置和连接、支撑、剪刀撑等构件是否符合要求；底座是否松动,立杆是否悬空；连接扣件是否松动,支架扣件的紧固是否符合要求,可使用力矩扳手实测,达到40～65 N·m,过小则扣件易滑移,过大则会引起扣件的铸铁断裂；架体是否有不均匀的沉降、垂直度；施工过程中是否有超载现象；支架与杆件是否有变形的现象。监测参数见表5。

表5　监测参数表

5.3顶板下排架的维护管理

1)在施工电梯拆除前,不得拆除地库顶板底部的支撑。

2)支撑架上顶部的施工荷载不得大于上述验算荷载,严禁超载使用施工电梯。

3)支撑架在使用过程中,设有安全员与架子班组长日常监护,定期做好扣件拧紧程度检查,当出现架体变形超过预警值等情况时必须立即停止施工电梯的使用,并迅速撤离作业面的人员,查明原因及时合理处理。

4)做好材料堆放及卸货区域的顶板堆载控制(<10 kN/m2)。

5)地下室顶棚涂料、立体车库、综合布线管网等分包工程在本区域施工,必须征得总承包安全科、设备科的同意,严禁拆除支撑架任何受力构件。

6　结　语

通过地下室顶板下的支架加固,施工电梯的安装、使用达到了安全可靠的目的,有效地提高了材料的垂直运输效率,确保了施工电梯基础和地下室顶板均符合设计及使用要求。

[1]中国建筑科学研究院.GB 50009—2012建筑结构荷载规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社,2012．

[2]中国建筑科学研究院.GB 50007—2011建筑地基基础设计规范 [S].北京：中国建筑工业出版社,2011.

[3]中国建筑科学研究院.GB 50010—2010混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2010.

[4]张云龙. 施工电梯基础下地下室顶板回撑加固方法[J]. 江苏建筑,2013(6):48-50．

[5]沈阳建筑大学.JGJ 162—2008建筑施工模板安全技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社,2008．

[6]中国建筑科学研究院,江苏南通二建集团有限公司.JGJ 130—2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范 [S]. 北京：中国建筑工业出版社,2011.[7]中国建筑西南设计研究院,四川省建筑科学研究院.GB 50005—2003木结构设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社,2005．

[8]建筑施工手册(第四版)编写组. 建筑施工手册[M].4版.北京：中国建筑工业出版社,2003.

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

YAOAisheng

2016-04-05

姚爱生(1974—)，男，江西新干人，高级工程师，从事建筑施工、工程技术与管理工作。

TU 756.4+4

B

1008-3707(2016)10-0051-04