姜海鋒，晏金洲

(南通華榮建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 南通 226005)

0 引言

在現(xiàn)在追求效益的年代，多數(shù)建筑工地存在多棟單體建筑同時(shí)建造，而為充分利用有限場(chǎng)地，地下室頂板往往會(huì)成為施工期間臨時(shí)道路。設(shè)計(jì)單位對(duì)施工工況的考慮不足和施工單位地下室頂板超荷載不合理的使用，使近幾年地下室頂板坍塌、滲漏等事故案例不在少數(shù)。如何保證在施工期間安全、正確地使用和加固地下室行車段原結(jié)構(gòu)構(gòu)件，成為工程中施工和設(shè)計(jì)工程師共同關(guān)注的話題。

1 工程概況

R19026項(xiàng)目二標(biāo)段位于南通市通盛大道西、國(guó)勝路北地塊，主要由5～13號(hào)9棟18層高剪力墻住宅組成，其中含地下室長(zhǎng)285.2m、寬157.49m，地庫(kù)每隔40m左右設(shè)置伸縮后澆帶。

2 原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概況

本工程為1層地下室車庫(kù)，車庫(kù)頂板設(shè)計(jì)活荷載標(biāo)準(zhǔn)值5kN/m2，地下室頂板覆土厚度為1.5m，即恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為27kN/m2，可按在頂板不覆土情況下，頂板能承受的等效均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為32kN/m2。根據(jù)荷載規(guī)范中對(duì)于消防車等效荷載的研究，隨著板跨變大，等效荷載逐漸變小，故應(yīng)在行車道線路上選擇相對(duì)板跨較小的進(jìn)行驗(yàn)算，選擇5.2m×5.4m雙向板進(jìn)行受力分析(見圖1)。

圖1 計(jì)算板跨選取

選取的頂板厚250mm，混凝土等級(jí)為C35，按四邊固定支撐，通過計(jì)算得到相關(guān)計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 四邊固定雙向板計(jì)算結(jié)果

由表1可知，若將行駛車輛等效荷載控制在32kN/m2以內(nèi)，按原設(shè)計(jì)得到的結(jié)構(gòu)頂板配筋均大于計(jì)算結(jié)果，能滿足承載力要求，且裂縫寬度小于規(guī)定限值。

3 梁、柱在行車工況下的受力分析

實(shí)際工程中，一般只對(duì)行車路段原結(jié)構(gòu)板進(jìn)行受力復(fù)核，而忽略了支撐板、梁和柱。即便在施工期間的行駛路線是按方案規(guī)定的固定線路，但由于車輛行駛過程中位置的改變會(huì)引起不同內(nèi)力，故應(yīng)專門針對(duì)行駛路段梁、板按最不利工況布置情況進(jìn)行驗(yàn)算。

3.1 等效均布荷載與行車荷載等效換算

臨時(shí)道路按行走頻率最多的混凝土罐車進(jìn)行驗(yàn)算，車輛尺寸如圖2所示。采用4軸、12輪，其中前2個(gè)軸軸距1.8m，為單輪胎與地面接觸；后2個(gè)軸軸距1.4m，為雙輪胎與地面接觸，后輪胎著地面積0.6m×0.2m。按GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》樓面等效均布活荷載確定方法計(jì)算可得P1=175kN。

圖2 擬計(jì)算罐車尺寸

即后2個(gè)軸單側(cè)輪壓最大為175kN，按后2個(gè)軸承受總質(zhì)量的80%確定，得總車質(zhì)量可為43.75t(實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)按40t進(jìn)行限載控制)，即原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)頂板能承受車輛輪壓最大值如圖3所示。

圖3 罐車輪壓最大值

3.2 縱向主梁(ZL)最不利工況分析

將后1軸直接放在需驗(yàn)算縱向主梁(ZL)上，后2軸和前2個(gè)軸分別置于驗(yàn)算縱向主梁兩側(cè)板跨上，為縱向主梁最不利工況，計(jì)算工況下平面布置如圖4所示。

圖4 縱向梁最不利工況示意

通過對(duì)行駛路段跨取為中間跨，將ZL按連續(xù)三跨梁進(jìn)行計(jì)算分析，受力情況如表2所示。

表2 連續(xù)三跨ZL受力分析計(jì)算結(jié)果

由表2可知，支座處需抗彎配筋面積 1 022mm2，小于實(shí)際配筋面積1 901mm2；梁跨中需配筋為1 069mm2，小于實(shí)際配筋面積1 963mm2,故ZL在此不利工況布置下能滿足抗彎要求。

支座處最大剪力為237.44kN，經(jīng)計(jì)算得抗剪箍筋面積為70mm2，小于實(shí)際梁中支座處最小抗剪箍筋面積237mm2，故ZL能滿足抗剪要求。

3.3 橫向主梁(HL)最不利工況分析

將混凝土罐車后2個(gè)軸同一側(cè)2個(gè)后輪直接作用在驗(yàn)算橫向主梁(HL)跨中，另一側(cè)在行駛驗(yàn)算板跨中，計(jì)算平面如圖5所示。

圖5 橫向主梁最不利工況示意

通過對(duì)HL按連續(xù)三跨梁進(jìn)行計(jì)算，受力情況如表3所示。

表3 連續(xù)三跨HL受力分析計(jì)算結(jié)果

由表3可知，支座處需抗彎配筋面積993.83mm2，小于實(shí)際配筋面積2 827mm2；梁跨中需要配筋為1 069mm2，小于實(shí)際配筋面積 2 799mm2, 故HL在此不利工況布置下能滿足抗彎要求。

支座處最大剪力為212.02kN，經(jīng)計(jì)算得抗剪箍筋面積為60mm2，小于實(shí)際梁中支座處最小抗剪箍筋面積150mm2。故HL在此不利工況布置下能滿足抗剪要求。

3.4 框架柱最不利工況分析

1)原結(jié)構(gòu)框架柱設(shè)計(jì)

地下室頂板涉及路線的框架柱位于中間跨，原設(shè)計(jì)框架柱對(duì)稱兩側(cè)梁板跨度、尺寸及荷載情況相差不大，基本對(duì)稱布置，柱兩側(cè)梁端彎矩也基本對(duì)稱，故框架柱受力以軸心力為主。柱配筋如圖6所示。

圖6 柱配筋

2)行車工況下框架柱受力分析

由于行車路線跨內(nèi)荷載的存在，在行車路線跨內(nèi)與相鄰跨內(nèi)的受荷情況存在較大差異，打破了原來柱兩側(cè)梁端彎矩的平衡，使框架柱單側(cè)存在較大彎矩(見圖7)，與原設(shè)計(jì)工況下的受力情況有較大變化。

圖7 梁柱節(jié)點(diǎn)受力簡(jiǎn)圖

根據(jù)梁、柱節(jié)點(diǎn)彎矩平衡原理，通過對(duì)行駛路段框架梁最不利情況進(jìn)行分析可知，Mmax=196.29kN·m，而框架柱單側(cè)配置縱筋面積為603mm2，單側(cè)能抵抗彎矩118kN·m，通過對(duì)框架柱受力分析可知，柱上端單側(cè)配筋不足以平衡梁端傳來的彎矩，故柱端存在抗彎不足，易造成柱上端被拉壞，需對(duì)其進(jìn)行加固。

通過采取減小框架梁跨度的方法來減小梁端彎矩，進(jìn)而減小柱端彎矩達(dá)到保護(hù)框架柱的目的。采取在框架梁跨中設(shè)置鋼管支撐的方法，通過計(jì)算分析最終得梁端最大彎矩減小為85.7kN·m，小于柱單側(cè)抗彎能力118kN·m，即柱單側(cè)受彎能力滿足要求。

4 應(yīng)用效果

根據(jù)R19026項(xiàng)目地下室頂板實(shí)際情況，結(jié)合方案驗(yàn)算，現(xiàn)場(chǎng)采用直徑150mm、壁厚4.5mm的Q235鍍鋅鋼管進(jìn)行加固。鋼管上、下設(shè)置250mm×250mm×10mm鋼板來減少局壓，并在鋼管四周均勻設(shè)置4道加勁肋與鋼板相連。施工過程中，在支模階段提前將支撐鋼管安放在預(yù)設(shè)位置，保證鋼管上口鋼板與模板面平齊，確保支撐鋼管不發(fā)生偏心且能全程參與受力。臨時(shí)行駛路段使用過程中，安裝標(biāo)識(shí)牌和護(hù)欄，并安排專人對(duì)通行車輛進(jìn)行嚴(yán)格限速限重檢查。

通過對(duì)R19026項(xiàng)目行車路段加固方案的應(yīng)用驗(yàn)證，涉及的地下室行車范圍內(nèi)的板、梁、柱均未因行車荷載而額外引起裂縫和滲漏現(xiàn)象(見圖8)。

圖8 工程應(yīng)用效果

5 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)R19026項(xiàng)目地下室頂板加固方案的驗(yàn)算分析并應(yīng)用可知，對(duì)于雙向板板跨內(nèi)存在集中荷載進(jìn)行等效荷載換算時(shí)，應(yīng)取相對(duì)較小的板跨來計(jì)算；在相關(guān)板和梁驗(yàn)算均通過的情況下，仍要對(duì)涉及的框架柱進(jìn)行分析驗(yàn)算；如需加固，所有涉及的構(gòu)件均需按加固后的實(shí)際情況再次進(jìn)行分析驗(yàn)算；同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)必須嚴(yán)格按既定方案進(jìn)行限速限重。