大体积混凝土钢筋支架设计

卜凡栋，马庆吉

（中建铁路投资建设集团有限公司，北京100053）

1 工程概况

本工程A1/A2 区（即1#楼底板基础）建筑面积约2980m2，其中，1#楼核心筒区域筏板厚度3000mm（局部4500mm），框架柱下承台CT-5 厚2800mm；CT-6、CT-7 厚3200mm，属于大体积混凝土，核心筒外围区域底板厚700mm。底板、承台、地梁混凝土强度均为C40，等级P8 加钢筋阻锈剂，垫层采用C15混凝土100mm 厚。

表1 工程概况

2 钢筋支架设置

2.1 钢筋支架设计基本原理

型钢支架一般按排布置，立柱和上层一般采用型钢，斜杆可采用钢筋和型钢，焊接成一体进行布置。对水平杆进行强度和刚度验算，对立柱和斜杆进行强度和稳定验算。

作用的荷载包括自重和施工荷载。

钢筋支架所承受的荷载包括上层钢筋的自重、施工人员及施工设备荷载。钢筋支架的材料根据上下层钢筋间距的大小以及荷载的大小来确定，可采用钢筋或者型钢。

2.2 本工程钢筋支架设计

此区域基础底板钢筋支架立柱选用10#槽钢,纵横向间距均为1700mm；面筋横梁选用5#槽钢，温度筋横梁选用C22，温度筋横梁间距随立柱间距为1700mm，沿东西、南北双向布置；剪刀撑选用40mm×3mm 等边角钢，每三跨（4.5m）纵向布置一道剪刀撑，与立柱的连接选用焊接工艺（见表2）。

2.3 顶层支架横梁计算

支架横梁按照三跨连续梁进行强度和挠度计算。按照支架横梁上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算支架横梁的最大弯矩和变形。

静荷载的计算值：q1=1.2×1.10×1.50=1.98kN/m；

活荷载 的计 算值 ：q2=1.4×0.50×1.50+1.4×1.00×1.50=3.15kN/m。

表2 支架参数

强度计算：

跨中最大弯矩为：

M1=（0.08×1.98+0.101×3.15）×1.502=1.072kN·m；

支座最大弯矩为：

M2=-（0.10×1.98+0.117×3.15）×1.502=-1.275kN·m。

本文选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：

σ=1.275×106/10400.00=122.571N/mm2＜205N/mm2。

挠度计算：静荷载标准值q1=1.65kN/m；

活荷载标准值q2=0.50×1.50+1.00×1.50=2.25kN/m。

三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度：νmax=（0.677×1.65+0.990×2.25）×1500.004/（100×2.05×105×26.00×104）=3.1767mm＜Min（1.50×103/150,10）=10.00mm。

图1 钢筋支架平面布置图

2.4 中间层支架横梁计算，即温度筋支架

强度计算：

最大弯矩为：M=0.1q2l2=0.1×0.18×1.52=0.041kN·m；

σ=M/W=0.041×106/10.4×103=3.894N/mm2≤205N/mm2。

挠度计算：

静荷载的计算值q2'=0.10×1.50=0.15kN/m；

νmax=0.677q2'l4/100EI=0.677×0.15×15004/（100×2.05×105×26×104）=0.0965mm＜Min（1.50×103/150,10）=10.00mm。

结论：由于温度筋均布荷载较小，且考虑此处实际挠度因素较小，按照5#槽钢设计值要远大于现场实际值，故现场采用C22 钢筋即可。

2.5 支架立柱计算

10#槽钢支架立柱的截面积A=12.74cm2；截面回转半径i=1.41cm。

支架立柱作为轴心受压构件进行稳定验算：σ=N/φA≤[f]。

长细比计算：根据立杆的长细比λ=h/i=235.00/1.41=167≤250。

稳定性计算：φ——轴心受压杆件稳定系数，根据λ=167，经过查表得到φ=0.253；[f] ——立杆的抗压强度设计值，[f]＝205N/mm2。

采用荷载组合计算方法，可得到支架立柱对横梁的最大支座反力为：

N=1.1×[1.2×1.5×（1.1+0.1）]×1.5+1.2×3.15×1.5=9.234kN；

σ=9.234×1000/（0.253×12.74×100）

=28.648N/mm2＜205.00N/mm2。

综上所述，按照目前设计值满足现有工程施工结构受力安全要求，并经反复验算，支架立柱横纵向间距1700mm 为极限值，在现场保证施工安全的前提下做到了材料的最大限度节约。

图2 剖面图

3 结语

大体积混凝土工程底板钢筋绑扎需搭设型钢钢筋支架，普通的钢筋马镫支架已不满足结构受力的安全需求。在施工之前技术人员需按图纸核算基础底板钢筋的均布荷载值、施工人员活荷载值及机械设备均布荷载值，根据受力情况对架体进行验算，保证其强度及稳定性。且需要在进行施工之前，对现场工长、质检及安全等管理部门进行全面技术交底，为钢筋工程施工做好各项技术准备工作，保证大体积混凝土的顺利浇筑。本文以大连东港商务区D03-01 地块项目1#楼核心筒基础底板为样板，对钢筋支架设计进行讨论，希望对类似工程的设计工作起到参考作用。