曹文慧，陳志博

（1.山東省建筑科學(xué)研究院有限公司，山東 濟(jì)南 250031；2.同圓設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

0 引言

新建地下車庫(kù)工程施工過(guò)程中，往往在其頂板上設(shè)置臨時(shí)施工道路。因此地下車庫(kù)頂板的設(shè)計(jì)除了需要考慮施工期間施工材料的荷載之外，還需要考慮混凝土攪拌車等工程車輛的行駛荷載。當(dāng)需要增設(shè)臨時(shí)施工道路，或增加車輛行駛荷載時(shí)，為防止新增的臨時(shí)荷載對(duì)車庫(kù)頂板結(jié)構(gòu)造成不良影響，需要對(duì)地下車庫(kù)頂板在施工期間的安全性進(jìn)行驗(yàn)算，必要時(shí)采取處理措施，以確保施工車輛運(yùn)輸荷載能夠通過(guò)樓板傳遞至下部支撐結(jié)構(gòu)，而不使車庫(kù)頂板受力。

1 工程概況及施工需求

某項(xiàng)目地下車庫(kù)為地下一層框架結(jié)構(gòu)，凈高 3.60 m?；A(chǔ)采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)+防水板、筏板，頂板采用密肋樓蓋，頂板厚度為 150 mm。

1.1 設(shè)計(jì)條件

該工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為 50 年，建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為二級(jí)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，抗震設(shè)防烈度為 7 度，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，設(shè)計(jì)地震加速度為 0.10g，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，框架抗震等級(jí)為三級(jí)。

1.2 設(shè)計(jì)材料

混凝土強(qiáng)度等級(jí)：基礎(chǔ)、汽車坡道為 C30，地下室外墻、框架柱、梁板為 C35。

現(xiàn)因施工行車需要在地下車庫(kù)頂板計(jì)劃新增臨時(shí)道路一條，道路寬度約 4 700 mm。臨時(shí)道路范圍內(nèi)原設(shè)計(jì)覆土厚度為 1.5 m，臨時(shí)道路范圍內(nèi)車庫(kù)頂原設(shè)計(jì)為普通地面及路面，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取 5.0 kN/m2。新增施工臨時(shí)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為 40 kN/m2。根據(jù)以上情況，需對(duì)臨時(shí)施工道路范圍及其影響區(qū)域內(nèi)車庫(kù)頂板進(jìn)行臨時(shí)支撐等處理。

2 安全性驗(yàn)算及分析

按照工程的設(shè)計(jì)圖紙、臨時(shí)地庫(kù)場(chǎng)地布置圖紙及施工臨時(shí)荷載數(shù)據(jù)，對(duì)施工過(guò)程中臨時(shí)道路影響范圍內(nèi)的車庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)復(fù)核驗(yàn)算。

2.1 荷載取值

為保證結(jié)構(gòu)安全，考慮在地下車庫(kù)頂板及后澆帶澆筑完成且達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，方可在車庫(kù)頂板設(shè)臨時(shí)道路。臨時(shí)道路影響范圍內(nèi)的車庫(kù)頂板不覆土，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值原設(shè)計(jì)為 5.0 kN/m2，現(xiàn)取 40 kN/m2。

2.2 驗(yàn)算分析

計(jì)劃臨時(shí)道路原設(shè)計(jì)板面均布荷載［1，2］Q=1.3h 1.5h18+1.5h5=42.6 kN/m2?，F(xiàn)施工臨時(shí)板面均布荷載Q’=1.5h40=60.0 kN/m2，大于原設(shè)計(jì)均布荷載。

2.3 驗(yàn)算結(jié)果

經(jīng)驗(yàn)算，臨時(shí)道路范圍內(nèi)施工臨時(shí)板面均布荷載超過(guò)原設(shè)計(jì)板面均布荷載，需對(duì)臨時(shí)道路范圍及其影響區(qū)域內(nèi)的車庫(kù)頂板進(jìn)行處理，以保證其安全性。

3 處理方案

處理方案思路為在地下車庫(kù)頂板及后澆帶澆筑完成且達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，在車庫(kù)頂板臨時(shí)道路影響范圍內(nèi)滿鋪鋼板分散集中力，在頂板底部地下車庫(kù)搭設(shè)滿堂腳手架，使上部施工臨時(shí)荷載通過(guò)車庫(kù)頂板傳遞至下部支撐體系，再傳遞至車庫(kù)基礎(chǔ)筏板。車庫(kù)頂板只作為受壓構(gòu)件，不作為受彎構(gòu)件。

設(shè)計(jì)在臨時(shí)道路影響范圍內(nèi)（臨時(shí)道路及兩側(cè)外擴(kuò)各 1.2 m 范圍內(nèi)）路面滿鋪 30 mm 厚鋼板，底部地下一層搭設(shè)滿堂腳手架。其搭設(shè)范圍的長(zhǎng)度為道路長(zhǎng)度，寬度為臨時(shí)道路兩側(cè)分別外擴(kuò) 1.2 m。腳手架高度為地下車庫(kù)層高 3.60 m。

腳手架立桿直接落在車庫(kù)筏板基礎(chǔ)上，間距為 900 mmh900 mm。立桿底部墊入通長(zhǎng)槽鋼，水平桿頂部步距為 200 mm，非頂部步距為 1 200 mm。滿堂腳手架架體外側(cè)四周及內(nèi)部縱、橫向每 6～8 m 由底至頂設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐；掃天桿部位設(shè)置水平剪刀撐。頂絲出立桿長(zhǎng)度不超過(guò) 200 mm，頂絲上采用 50 mmh80 mm 木方作為龍骨通長(zhǎng)設(shè)置，不設(shè)置次龍骨。支撐架體寬度為路寬每邊超出約 1 200 mm。具體搭設(shè)情況如圖 1、圖 2 所示。

圖1 臨時(shí)道路下部支撐平面布置圖（單位：mm）

圖2 支撐側(cè)立面圖（單位：mm）

4 支撐結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

依據(jù)上述處理方案，地下車庫(kù)搭設(shè)的滿堂腳手架支撐計(jì)算參數(shù)如表 1 所示。

表1 支撐詳細(xì)參數(shù)表

經(jīng)計(jì)算得出地下室頂板板面原設(shè)計(jì)均布荷載Q為42.60 kN/m2，考慮鋪設(shè) 30 mm 鋼板，施工臨時(shí)道路影響范圍內(nèi)頂板板面臨時(shí)均布荷載為Q’=1.5 h（40+78h0.03）=63.51 kN/m2，超出原設(shè)計(jì)均布荷載 20.91 kN/m2。現(xiàn)在頂板底部地下一層設(shè)置縱、橫向間距均為 900 mm 的 Q235 鋼管腳手架支承上部荷載，鋼管規(guī)格采用 φ48.3 mmh3.6 mm?？傻玫矫扛摴苤蔚妮S向力設(shè)計(jì)值，如式（1）所示。

N=（Q’-Q）hlahlb（1）式中：Q為地下室頂板板面原設(shè)計(jì)均布荷載，取42.60kN/m2；Q’為施工臨時(shí)道路影響范圍內(nèi)頂板板面臨時(shí)均布荷載，取 63.51 kN/m2；la為立桿縱向間距，取 0.9 m；lb為立桿橫向間距，m，取 0.9 m；N為單根鋼管支撐的軸向力設(shè)計(jì)值，經(jīng)計(jì)算得出N=16.937 kN。

4.1 可調(diào)托座承載力驗(yàn)算

經(jīng)過(guò)計(jì)算得出單根鋼管支撐的軸向力設(shè)計(jì)值N=16.937 kN，與可調(diào)托座承載力容許值［N］=30 kN 相比可知，可調(diào)托座能夠滿足承載力要求。

4.2 長(zhǎng)細(xì)比驗(yàn)算

依據(jù) JGJ 130－2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》［3］（以下簡(jiǎn)稱“JGJ 130－2011”）第 5.4.6 條，如式（2）～（4）所示。

式中：l0為立桿計(jì)算長(zhǎng)度，mm；k為滿堂支撐架立桿計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)，當(dāng)驗(yàn)算立桿允許長(zhǎng)細(xì)比時(shí)，取k=1；μ1、μ2為考慮滿堂支撐架整體穩(wěn)定因素的單桿計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)，查 JGJ 130－2011 附錄 C，μ1取 1.719，μ2取 2.292；hd為立桿頂部步距，取 200 mm；a為立桿伸出頂層水平桿中心線至支撐點(diǎn)的長(zhǎng)度，取 200 mm；h0為立桿水平桿步距，取 1 200 mm；i為截面回轉(zhuǎn)半徑，經(jīng)計(jì)算，φ48.3 mmh3.6 mm 鋼管的i取 15.86 mm；λ為長(zhǎng)細(xì)比。

經(jīng)過(guò)計(jì)算得出頂部立桿段的長(zhǎng)細(xì)比為 65.032，非頂部立桿段的長(zhǎng)細(xì)比為 173.417。依據(jù) JGJ 130－2011 第 5.1.9 條，滿堂腳手架立桿的容許長(zhǎng)細(xì)比［λ］為 250，頂部立桿段和非頂部立桿段的計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比均小于容許長(zhǎng)細(xì)比，滿足要求。

4.3 立桿穩(wěn)定性驗(yàn)算

依據(jù) JGJ 130－2011 第 5.4.6 條，對(duì)于高度 ≤8 m 的滿堂支撐架，當(dāng)驗(yàn)算立桿穩(wěn)定性時(shí)，滿堂支撐架立桿計(jì)算長(zhǎng)度附加系數(shù)k取 1.155。經(jīng)過(guò)計(jì)算得出頂部立桿段的長(zhǎng)細(xì)比為 75.111，非頂部立桿段的長(zhǎng)細(xì)比為 200.297。

依據(jù) JGJ 130－2011 第 5.2.6 條，不考慮組合風(fēng)荷載時(shí)，鋼管腳手架立桿的穩(wěn)定性應(yīng)符合式（5）的要求：

式中：N為計(jì)算立桿段的軸向力設(shè)計(jì)值，取 16 937 N；φ為軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)根據(jù)長(zhǎng)細(xì)比查 JGJ 130－2011 附錄 A 表 A.0.6 取值，比較后取長(zhǎng)細(xì)比大值λ=200.297，查 JGJ 130－2011 附表 A.0.6，取φ=0.180；A為立桿的截面面積，取 505 mm2；f為鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，依據(jù) JGJ 130－2011 第 5.1.6 條，Q235 鋼抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值［f］為 205 N/mm2。

經(jīng)驗(yàn)算，本例中立桿鋼管f=186.326 N/mm2≤［f］=205 N/mm2，穩(wěn)定性滿足要求。

5 安全保障措施

在施工臨時(shí)道路影響范圍內(nèi)的頂板底部搭設(shè)滿堂腳手架后，仍需采取一定的技術(shù)措施和合理的施工部署，以防止施工期間頂板外表面混凝土保護(hù)層局部破壞，造成鋼筋銹蝕等不良影響，具體措施如下所述。

1）頂板混凝土強(qiáng)度未達(dá)到 100 % 時(shí)嚴(yán)禁車輛行駛。

2）未經(jīng)技術(shù)鑒定或設(shè)計(jì)許可，不得改變場(chǎng)地用途和使用環(huán)境。在后續(xù)施工過(guò)程中不允許隨意增加荷載。

3）在臨時(shí)道路上行駛的大型運(yùn)輸車輛需過(guò)地磅，超重時(shí)需卸載再行駛。

4）在作業(yè)面上方標(biāo)明主梁和柱的位置，混凝土泵車作業(yè)時(shí)支腿點(diǎn)盡量設(shè)置在柱頂或主梁上，每個(gè)泵車支撐腳下設(shè)置枕木；嚴(yán)禁車輛在后澆帶上停滯作業(yè)；現(xiàn)場(chǎng)配設(shè)調(diào)度一人，混凝土攪拌車逐一上板，以減小對(duì)頂板的破壞［4］。

5）加強(qiáng)地庫(kù)頂板的變形（包括沉降、裂縫等）觀測(cè)，做好記錄。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于地下車庫(kù)頂面需要增設(shè)臨時(shí)施工道路或增加車輛行駛荷載的情況，對(duì)車庫(kù)頂板的安全性進(jìn)行驗(yàn)算及分析，有利于推斷出最危險(xiǎn)情況，進(jìn)而采取合理的處理方案保障結(jié)構(gòu)的安全使用。在施工圖設(shè)計(jì)階段或工程施工之前，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)對(duì)相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行設(shè)計(jì)，并提出必要的保護(hù)措施，為工程順利施工提供技術(shù)支持。Q