地下室后浇带支撑柱承载力计算与经济分析

韩 建 荣

(浙江均泰建设有限公司,浙江 宁波 315000)

0 引言

目前住宅小区的建设中地下室的面积约占小区总建筑面积的30%,地下室设计长度基本都超长。设计一般采用后浇带方式处理，地下室底板与顶板的后浇带将每栋楼之间及主楼与纯地下车库之间相互隔开。地下室顶板通常设计为梁板式结构或无梁楼盖结构，在后浇带封闭完成并能受力前，由于后浇带将梁、板受力体系分割，受后浇带影响的顶板区域必须设置传统的独立支撑体系(见图1)。数量很大的传统后浇带独立支撑体系(如图1所示)对施工质量、成本、进度影响很大，为此，产生了许多新的后浇带支撑方法。但是，许多技术人员对本文所列三类支撑柱的应用条件与要点不明了，理论计算依据不知，受力计算不懂，常应用错误。本文对地下室后浇带施工时常用的三类临时支撑柱进行了计算分析，详细列出各类支撑柱的理论计算依据与计算结果，并指出使用条件与常见的错误做法，同时经过经济比较指明不同情况下的优选方法。

1 目前地下室后浇带常用的支撑柱类型

1.1 支撑柱使用条件

如图2所示,柱网8 000×6 700地下室顶板,被2道次梁分割成8 000×2 230的单相板。此时，在后浇带两侧的次梁端设置支撑柱就解决了次梁被截断的问题，由于板是单向板，后浇带平行于受力钢筋，对板受力基本无影响。此种情况在后浇带两侧设置支撑柱即可替代传统独立支撑体系(见图1)，节约模板、杆件，同时方便施工。

1.2 目前支撑柱常用类型

当前施工中常用的支撑柱有混凝土柱、钢管柱、格构柱几种支撑方式，如图3～图5所示。

2 支撑柱的承载力计算

2.1 素混凝土柱的承载力计算

为节约成本，支撑柱可采用素混凝土柱，依据设计规范，承载力设计值N为：

N≤φfccb(h-2e0)。

其中，N为轴向压力设计值；φ为素混凝土构件的稳定系数，按表D.2.1采用；fcc为素混凝土的轴心抗压强度设计值，按本规范表4.1.4-1规定的混凝土轴心抗压强度设计值fc值乘以系数0.85取用。

常用2种素混凝土柱(C30)不同高度条件下承载力计算结果见表1。

表1 素混凝土柱承载力计算结果

2.2 钢柱的承载力计算

通常市场上3 mm厚无缝焊接钢管类型较多，为方便施工，多采用3 mm厚钢管做钢支撑柱。依据钢结构设计规范，承载力设计值N为：

其中，φ为轴心受压构件的稳定系数(取截面两主轴稳定系数中的较小者)，根据构件的长细比(或换算长细比)、钢材屈服强度和规范表7.2.1-1，表7.2.1-2的截面分类，按本标准附录D采用。

常用4种钢柱(3 mm厚)不同高度条件下承载力计算结果见表2。

表2 钢柱承载力计算结果

2.3 格构柱的承载力计算

盘扣式脚手架的一个特点是可以组合成格构柱，格构柱的使用范围更为宽泛。依据钢结构设计规范，承载力设计值N为：

其中，φ为轴心受压构件的稳定系数(取截面两主轴稳定系数中的较小者)，根据构件的长细比(或换算长细比)、钢材屈服强度和规范表7.2.1-1，表7.2.1-2的截面分类，按本标准附录D采用。

采用Q345A盘扣式脚手架，4个立杆组合成格构柱，盘扣架立杆选D=48 mm,t=3.2 mm，常用2种截面格构柱不同高度条件下承载力计算结果见表3。

3 支撑柱的技术经济比较

利用表1～表3的结果，选截面相近的3种柱对其4 m高与极限高度的承载力与成本进行比较，见表4。

4 支撑柱常见的错误使用情况

4.1 计算模型错误

为了节约模板、杆件与方便施工而在后浇带两侧设置支撑柱替代传统支撑体系(如图1所示)的前提条件是后浇带与单向板的受力钢筋平行(见图2)，当后浇带分割双向板(见图6)、或后浇带与单向板的受力钢筋垂直(如图7所示)时，板不能承受原设计荷载，不能简单地在后浇带两侧设置支撑柱来完全替代传统支撑体系。

4.2 构造错误

表3 格构柱承载力结果

表4 支撑柱的技术经济比较表

支撑柱是按上下铰接结构参与计算的，不能后顶，在顶板浇筑混凝土前必须上部与顶板顶紧，下部与底板顶紧。下部未顶紧(如图8所示)与钢管后顶(如图9所示)都是错误做法。

5 结语

1)施工时采用何种方法、选取何种类型支撑柱不能简单模仿别的项目，必须理解施工原理与计算模型，知道应用条件与使用要点，学会具体计算。否则，一知半解的模仿会带来安全质量隐患，甚至重大事故。2)不能简单的认为哪一种方案好，在不同的条件下要选择相应的不同的方案。当后浇带等待封闭时间很长、支撑柱很久才能拆除，所需支撑柱6 m以下时采用素混凝土柱比较经济。当所需支撑柱6 m以下、所有支撑柱高基本一致、所需支撑力较小，一年可周转3次以上时，采用小直径钢管柱比较经济。其余情况下使用盘扣式脚手架组成的格构柱比较经济。