轉(zhuǎn)換層支撐系統(tǒng)的選型及其安全性分析

編號(hào)：SM-ZD-88320轉(zhuǎn)換層支撐系統(tǒng)的選型及其安全性分析Throughtheprocessagreementtoachieveaunifiedactionpolicyfordifferentpeople,soastocoordinateaction,reduceblindness,andmaketheworkorderly.編制：____________________審核：____________________批準(zhǔn)：____________________本文檔下載后可任意修改FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE轉(zhuǎn)換層支撐系統(tǒng)的選型及其安全性分析簡(jiǎn)介：該方案資料適用于公司或組織通過(guò)合理化地制定計(jì)劃，達(dá)成上下級(jí)或不同的人員之間形成統(tǒng)一的行動(dòng)方針，明確執(zhí)行目標(biāo)，工作內(nèi)容，執(zhí)行方式，執(zhí)行進(jìn)度，從而使整體計(jì)劃目標(biāo)統(tǒng)一，行動(dòng)協(xié)調(diào)，過(guò)程有條不紊。文檔可直接下載或修改，使用時(shí)請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀內(nèi)容。隨著我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展，在多功能的高層建筑中轉(zhuǎn)換層的施工越來(lái)越普遍。由于轉(zhuǎn)換層往往自重很大，支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算有它的特殊性，設(shè)計(jì)計(jì)算不周則可能導(dǎo)致支撐系統(tǒng)坍塌事故，造成人員傷亡和重大經(jīng)濟(jì)損失，所以，轉(zhuǎn)換層支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是施工安全技術(shù)管理中控制的重點(diǎn)。本文以筆者參與施工管理的深圳蛇口四海華庭工程轉(zhuǎn)換層支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)施工為例。闡述轉(zhuǎn)換層砼澆筑方案的選用，并根據(jù)砼澆筑方案進(jìn)行支撐系統(tǒng)的選型，分析其內(nèi)力和變形，以保證施工安全。深圳蛇口四海華庭工程總建筑面積 23429m2。地下2層，地上21層，其中裙樓四層，為大軸網(wǎng)框筒結(jié)構(gòu)， 標(biāo)準(zhǔn)層17層，為小軸網(wǎng)剪力墻結(jié)構(gòu)。地上第 5層為轉(zhuǎn)換層，面積1830m2，砼1921m3，鋼筋506t轉(zhuǎn)換層標(biāo)高 17.8m，主框第2頁(yè)/總9頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE架梁截面 2000×1200mm ，最大梁截面 2000×1400mm ，板厚200mm ，采用C45泵送砼。1．轉(zhuǎn)換層砼澆筑方案的選用1.1一次性澆筑成型方案轉(zhuǎn)換層砼可一次澆筑成型，也可根據(jù)疊合梁的原理分兩次澆筑。如采用一次澆筑成型的方法，荷載（包括鋼筋砼自重、模板及支撐、施工人員及設(shè)備、振搗砼的荷載等）經(jīng)計(jì)算為31.7kN/m 2，根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的樓面承載力， 轉(zhuǎn)換層以下5層樓面的總承載力為 23kN/m 2，因此，必須利用地基承載力，從地下室底板開始，層層搭設(shè)滿堂紅支撐至轉(zhuǎn)換層。如采用48×3.5鋼管，約需用立桿 11000 根，加上水平桿剪刀撐，約需用鋼管 340t。1.2分兩次澆筑成型方案根據(jù)本工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)、工期和物資條件，為節(jié)約鋼管等周轉(zhuǎn)材料，決定轉(zhuǎn)換層采用兩次澆筑方案。第一次澆筑下半梁，澆筑高度 800mm，經(jīng)計(jì)算荷載為 8.9kN/m 2。根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的樓面承載能力， 裙樓3~4層的樓面總承載能力為9.2kN/m 2，因此只須布置 2層滿堂紅鋼管支撐，為節(jié)省第3頁(yè)/總9頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE鋼管用量，支撐的間距逐層按扣除各樓層的承載能力的方法減少。上述滿堂紅支撐，約需用鋼管立桿 4000 根，加上水平桿的剪刀撐，約需用鋼管 120t。比一次性澆筑少用鋼管220t。2．支撐系統(tǒng)內(nèi)力和變形計(jì)算2.1下半梁受力分析第一次砼澆筑后，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度 80%以上，開始進(jìn)行上半梁及樓板的砼澆筑。此時(shí)下半梁承擔(dān)的荷載為q=64.4kN/m ，轉(zhuǎn)換層樓板新澆砼及其它施工荷載qp=8.5kN/m 2，則通過(guò)滿堂紅支撐傳遞到四層和三層樓板（再由次梁傳遞到這兩層主梁上） ，經(jīng)計(jì)算，上半梁荷載將下半梁承載力的 15%~25% ，在整體大梁形成后，可視為承載力已發(fā)揮了 15%~25% ，而且下半梁鋼筋產(chǎn)生的應(yīng)變是永久性的、不可恢復(fù)的，降低了結(jié)構(gòu)的可靠度。2.2第二次澆筑砼的支撐系統(tǒng)為減少下半梁鋼筋的永久性變形，通過(guò)在次梁支座處設(shè)置4×5φ48×3.5鋼管的方法，將荷載逐層傳遞至于地下室底板，由各層大梁和鋼管共同承擔(dān)轉(zhuǎn)換層的荷載。受力模型第4頁(yè)/總9頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE如圖1。圖1支撐系統(tǒng)計(jì)算圖2.3支撐系統(tǒng)的荷載轉(zhuǎn)換層上半梁均布荷載為 q，以在支撐點(diǎn)產(chǎn)生的豎向變形相等為條件，換算為等效集中力 F?，F(xiàn)?的計(jì)算如圖 2所示，b）、（c）、（d）、三種情況下梁的剛度Kbi分別為48（EI/l3）i、243（EI/4l3）i、162（EI/5l3）i。（a）圖中的△?=5ql的4次方(原多次方位置應(yīng)該標(biāo)在右上位置，但word格式不支持)/384EI與（b）圖中的△?=Fl3/48EI必須相等，（a）圖中的△?=0.01168ql 的4次方(原多次方位置應(yīng)該標(biāo)在右上位置，但word 格式不支持)/EI必須分別與（c）圖中的△=4Fl3/243EI 和（d）圖中的△?=5Fl3/162EI 相等，以此條件可得出三種情況下的等效集中力 F?：圖2等效荷載計(jì)算示意圖F?=5ql/8；②F?=0.71ql；③F?=0.38qlF?和F?為由轉(zhuǎn)換層樓板荷載傳遞而產(chǎn)生的第四層和第三層的次梁集中力。 F?和F?的計(jì)算；轉(zhuǎn)換層樓板新澆砼及其它施工荷載 qp=8.5kN/m 2，第四層和第三層的次梁所承受第5頁(yè)/總9頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE的板面荷載分布面積為 Ap，可得F?=F?=qpAp/2 。2.4內(nèi)力與變形計(jì)算方法Kci=（1/Gi+1/Ki-1 ）-1(-1 標(biāo)在右上位置)??（1）Ki=Kci+Kbi ??????（2）Gi為鋼管的軸向剛度， Gi=EA/Li，地下室底板 K?可認(rèn)為等于無(wú)窮大。由（ 1）、（2）式聯(lián)立，從地下室板往上可逐層算出Ki和Kci值。令R?=F?，從轉(zhuǎn)換層逐層往下算，可得：第i層鋼管內(nèi)力Ri=Ri+?Kci/Ki????（3）第i層梁板的支撐點(diǎn)撓度δi=Ri+?/Ki????（4）再分別令R?=F?，R?=F?代入（3）、（4）式各計(jì)算一次，將以上三次計(jì)算的結(jié)果疊加，便計(jì)算出各層鋼管支撐的內(nèi)力和各層梁的在支撐點(diǎn)的撓度。2.5計(jì)算實(shí)例以次梁位于主梁 1/2跨中的一榀框架之中一跨為例， 計(jì)算過(guò)程如下：q=64.4kN/m ，1=6m，F(xiàn)?=5ql/8=241.5kN=R ?I?=6h3/12=1.2 ×0.83/12=0.0512m 的4次方(原多次第6頁(yè)/總9頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE方位置應(yīng)該標(biāo)在右上位置，但 word 格式不支持)E=3.15×10的7次方(原多次方位置應(yīng)該標(biāo)在右上位置，但word格式不支持)kN/m2（因強(qiáng)度只達(dá)80%，E值按C35砼考慮，但以下各梁則按 C45砼考慮）Kb?=48EI?/l3=35.84×10的4次方(原多次方位置應(yīng)該標(biāo)在右上位置，但 word 格式不支持)kN/m其它各層梁：Ii=0.4×0.63/12=0.0072m 的4次方(原多次方位置應(yīng)該標(biāo)在右上位置，但 word 格式不支持)Kbi=48EIi/l 3=5.36×10的4次方(原多次方位置應(yīng)該標(biāo)在右上位置，但 word 格式不支持)kN/mi=1.5鋼管（統(tǒng)一取 Li=4.5m）：G=EA/Li=2.06 ×10的8次方(原多次方位置應(yīng)該標(biāo)在右上位置，但 word 格式不支持)×9.78×10-3(-3 標(biāo)在右上位置)/4.5=44.77 ×10的4次方(原多次方位置應(yīng)該標(biāo)在右上位置，但word 格式不支持)kN/m部分計(jì)算過(guò)程列于下表見表圖3計(jì)算示意圖第7頁(yè)/總9頁(yè)FS精編解決方案 |SOLUTIONTEMPLATE其它各層的 Ri值和以F?和F?進(jìn)行的計(jì)算從略。經(jīng)計(jì)算，第 6層支撐 20（4×5）根鋼管的內(nèi)力為 R?=65.26kN ，每根鋼管的內(nèi)力為 3.3kN，小于其設(shè)計(jì)隨載力（其它各層計(jì)算結(jié)果亦然） ，轉(zhuǎn)換層下半梁的撓度為δ ?=0.49mm ，在允許范圍以內(nèi)（其它各層亦然） ，所有轉(zhuǎn)換梁下半梁產(chǎn)生的彎距為其抗彎承載力的 0.7~5.3% ，且小于其開裂彎矩，經(jīng)設(shè)計(jì)部門審核后認(rèn)定滿足結(jié)構(gòu)的最終設(shè)計(jì)承載要求。2.6/