楼板加固支撑大型吊车施工技术

2015-10-21谭勇

建筑工程技术与设计 2015年28期

关键词：楼板脚手架吊装

谭勇

【摘要】由于青岛北站站房钢结构吊装受施工条件限制，考虑采用2台自重达240t的汽车吊在楼板面上进行吊装作业，需要对钢筋混凝土楼板进行加固，采用对楼板加固工况进行计算模拟分析，提出针对性的加固措施，确保了施工安全，对以后的施工具有参考价值。

【关键词】汽车吊楼板加固路基箱计算分析

1、工程概况

1.1设计概况

新建青岛北站站房屋盖跨度141m、长度340m，站房屋盖为复杂的异形空间钢结构体系。钢结构设计安装采用高空胎架原位安装工艺，主构件分节段进行吊装，单次构件吊装重量达45T。站房B2轴线以东部分钢结构位于青岛北站B区地下结构顶板上，B区为钢筋混凝土结构的地铁工程换乘大厅与地下车库，其区域上部站房钢结构施工拟采用2台QAY240汽车吊进行吊装，吊车支腿下设路基箱。

1.2加固原因

原设计未充分考虑站房B2轴线以东钢结构施工中，汽车吊行走、吊装时，B区钢筋混凝土结构承受的吊装施工荷载，且B区混凝土结构施工时的支撑脚手架已拆除。为确保站房钢结构吊装施工安全，避免对已经完成的钢筋混凝土结构产生破坏，建设指挥部根据现场实际对指导性施工组织方案进行了调整优化，确定对汽车式起重机行走和吊装点区域的钢筋混凝土楼板进行加固。

1.3行走及工作区域地下结构概况

吊装区域位于B区（如图1）地下结构顶板上部，行走范围包括楼板和混凝土梁，区域1为2层钢筋混凝土结构，楼板顶标高-1.55m，区域2为一层钢筋混凝土结构，楼板顶标高-0.15m，板厚均为0.3m，底部均为-10.65m，钢筋混凝土筏板基础。

图1： B区楼板分区示意图

1.4控制参数

依据实际工况进行行走、单机吊装、双机抬吊、构件拼装、构件运输等作用下混凝土结构（针对不同板的区格、不同截面不同跨度的梁）参数控制和稳定性验算。吊车上楼面行走时，使梁区格内的板中心产生最大弯矩，板支座产生最大负弯矩，梁最大正（负）弯矩挠度变形控制在L/300。

2、混凝土楼板加固措施

2.1区域1加固

对汽车吊所有作业区域的梁板进行满堂脚手架加固。脚手架选用通用规格φ48x3.5，焊接钢管扣件式脚手架，搭设脚手架架管间距900×900，步距1500，严格按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》的要求进行搭设，清扫加固区域底（楼）板的杂物，并在脚手架底部垫10mm厚100mm×100mm钢板以减小对底（楼）板的集中作用，顶部用100×100方木与混凝土结构紧密接触，保证脚手架加入结构受力体系。

2.2区域2加固

区域2部位除了以上加固措施以外，还对此范围内的梁结构进行钢管支撑加固处理，加固钢管选用Φ219x10。此范围同样理布置满堂脚手架支撑，但钢管支撑为主要加固措施，脚手架加固旨在增加安全储备，并增加支撑钢管的侧向约束。要求钢管沿高度范围每2米在垂直两个方向均必须与脚手架进行有效连接（脚手管一端与Φ219x10临时加固钢管焊接，一端用扣件与相邻的脚手管固定）。脚手架搭设范圍中，未形成稳定框架的楼板结构区域无需进行搭设。

3、计算分析

3.1结构加固计算分析的目的

确保结构满足承载力要求和正常使用要求，保证混凝土楼板上进行吊装对原结构不产生破坏。

3.2计算分析依据

计算分析依据设计资料和地下室顶板部分施工图，汽车吊在施工阶段的实际载荷和行走路线进行计算分析。结构计算选择区域1，结构上覆土1.4m，按容重15kN/m3计算楼面均布恒荷载，汽车吊行走轮压和吊装支腿压力也考虑覆土的应力扩散，偏于安全起见扩散角按30°考虑。结构计算选择区域2，按汽车吊行走轮压直接接触楼面和吊装支腿下增加路基箱应力扩散，按有效扩散面积1.5×2m考虑。

3.3汽车吊行走与工作状态下的计算说明

由于2个区域内梁板结构复杂多变，计算时需针对不同类型的结构分别进行验算。

根据行走和吊装区域内楼板根据厚度不同，板的受力类型不同（单向板和双向板），板的边界条件不同，以及板的配筋不同进行逐个分析。根据行走和吊装区域主、次梁跨度不同，截面大小不同，以及配筋不同需进行抗弯强度与抗剪强度验算。由于2个区域柱截面尺寸比较大，吊装阶段荷载对柱轴心压力影响比较小，故不进行柱的强度复核验算。

分别选取区域1、区域2框架结构为研究对象，吊车行走区和工作区域楼板厚300mm，主梁间距7-8m不等，主梁截面尺寸为500mm×1100mm，次梁间距2.7m，次梁截面尺寸为400mm×800mm。分别模拟楼板、主梁、次梁、框架柱、上部施工荷载、加固脚手架建立模型，混凝土弹性模量取45MPa，泊松比取0.2，钢材弹性模量取200MPa，泊松比取0.3。按地下结构施工图纸设计将构件配筋布置情况输入单元构件。混凝土楼板按照四周简支施加约束，将荷载按荷载分布情况直接加在混凝土楼板上。

3.4验算分析

分析后，提取各型号梁、板单元的包络值、最大位移量。利用所得的各项数据，验算结构是否处于承载力合格及正常使用范围内，变形验算结果。

区域1板跨中竖向变形：吊车行走轮压荷载下总竖向变形为：8.14mm；；吊车工作支腿压力荷载下总竖向变形为：10.1mm，分别满足结构允许变形要求。趋于梁跨中竖向变形：吊车行走轮压荷载下总竖向变形为：7.66mm；；吊车工作支腿压力荷载下总竖向变形为：11.1 mm，分别满足结构允许变形要求。

3.5验算结论

经过计算，区域1楼板结构各跨度梁在汽车吊行走和工作状态下，梁竖向变形和承载力均能满足使用要求，可不另行采取措施。为了增大更大的安全储备，在混凝土结构施工时搭设满堂脚手架，混凝土强度达到设计强度要求后，中板脚手架不要拆除，待汽车吊上楼板作业完成后在进行支架拆除。

区域2汽车吊工作状态通过增设Φ219x10临时加固钢管加固局部受压计算满足强度要求。计算仅考虑增设Φ219x10临时加固钢管作为主要受力构件，为考虑满堂脚手架的支撑受力，脚手架作为安全储备，待汽车吊上楼板作业完成后再进行支架拆除。

4、结论

（1）此加固方案安全、经济、实用，完成了大型吊车行走在楼板上时保护混凝土的任务，并且为楼板上堆放构件、吊车在楼板上作业的安全性提供了保障。

（2）通过简化计算模型可得到较为接近的近似效果，但如果想要得到更为真实有效的结果，还须进一步提高计算分析的精度，考虑木枋条等的影响，并加强对结构在吊装工作时相应监测。

参考文献：

[1]JGJ-130-2011 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范

[2]GB50017-2001 建筑机械使用安全技术规程