柳州市民服务中心钢结构吊装阶段地下室顶板受力分析计算

    杨世发

    

    

    

    【摘要】柳州市民服务中心钢结构构件吊装过程中，由于塔吊起吊能力不足，须配备大吨位汽车吊以辅助吊装。本文结合现场施工实际情况对地下室顶板进行分析计算，保证钢结构吊装过程中地下室结构的安全，证实了吊装方案的安全性和可行性。

    【关键词】钢结构吊装;地下室顶板;受力分析

    柳州市民服务中心主体塔楼为钢筋混凝土结构，中间连廊及悬挑部分为钢结构。钢结构部分的安装须在钢筋混凝土结构施工完成以后才能进行，而出于经济性考虑，混凝土主体结构施工时所选塔吊的吊装能力并不能完全满足钢结构构件的吊装要求，故而需配备大吨位汽车吊辅助塔吊完成钢构件吊装作业。且由于本项目地下室分布范围较广，汽车吊必须进入到地下室顶面上才能开展吊装作业，因此结合现场施工条件，对地下室顶板的受力情况进行了分析计算，为吊装方案的合理性、可行性提供理论依据。

    1.工程概况

    柳州市民服务中心位于柳州市柳东新区龙湖西北角，总规划用地面积98154.19m2，由A、B两部分地块组成。北侧A地块地下2层、地上9层，南侧B地块地下1层、地上9层，建筑总高度43.35m，主体均为钢筋混凝土结构。AB地块地下一层连通，形成长约402m，宽约210m整体地下室，地下室基本柱网为8.4mX8.4m。A塔楼西北角八层至屋面设有两层挑空连廊，悬挑长度11.15m，AB塔楼之间八层至屋面设有钢结构连廊，跨度33.6m，连廊均采用钢桁架结构。

    2.钢结构安装方案概述

    所有连廊钢结构构件的安装均在两侧塔楼混凝土浇筑完毕且达到设计强度后进行，钢结构构件安装顺序为：8层楼面钢梁—钢立柱—屋面层钢梁—9层楼面钢梁—斜撑。钢结构构件单件重量在1.5t～3.8t之间，吊装最低高度为40.75m，最高高度为49m。安装最低高度为29.95m，最高高度为43m，选用一台100t汽车吊配合原有塔吊进行安装作业。汽车吊作业时停靠在A塔楼西南侧的地下室顶板的消防车通道上，吊车支腿直接支撑在地下室顶板上方，吊装半径20m，吊装重量3.5t。

    3.吊车作业时地下室顶板验算

    3.1 吊车作业时支腿支座反力计算

    经查100t汽车吊参数，作业时支腿横向间距：L横=7.8m，纵向间距：L纵=6.74m，吊车自重：G自=54t，配重：G配=3.2t。

    3.1.1 起吊半径为0时支反力计算

    由图2可知当汽车吊起吊重量：G起吊=3.5t，起吊半径：R=0时，其四个支腿的支反力为相等值，即：

    3.1.2 起吊半径为20m时支反力计算

    当汽车吊起吊重量：G起吊=3.5t，起吊半径：R=20m，此时前后支腿的支座反力需考虑由起吊荷载产生的附加反力。当起重臂摆动到其垂直投影位置与任意一个支腿重合，此时起重臂下方支腿的附加支反力最大，按此工况计算支腿处的支座反力。则仅考虑起吊荷载情况下对F1点进行弯矩求和，即可得出前支腿处的附加支反力F2附：

    3.2 地下室等效均布荷载计算

    ①上述3.1.2中计算得出的支反力仅为作用在地下室顶板上的局部荷载，需进一步换算成均布荷载进行下一步计算。局部荷载的等效均布荷载qe，按下式进行计算：

    计算结果显示，汽车吊在吊装作业时通过支腿传递到地下室顶板上的活荷载仅为设计值的41.2%，满足设计要求。

    3.3 冲切承载力验算

    在吊车支腿局部荷载作用下，尚需对地下室顶板进行沖切承载力验算，局部荷载或集中反力作用下，不配置箍筋或弯起钢筋的板的受冲切承载力按下式计算：

    1.冲切破坏锥体的斜截面;2.计算截面;3.计算截面的周长;4.冲切破坏锥体的底面线

    根据汽车吊支腿支撑条件及图4可知：

    η=0.4+1.2 / βs=0.4+1.2 / 2=1

    μm=（600+180-15）×4=3060mm

    h0=h-15=180-15=165mm

    将上述数据代入式3.3-1中得：

    Fl=（0.7βhft+0.25σpc，m） ημmh0=

    （0.7×1×1.57+0.25×1）×1×3060×165=681110N

    根据3.1.2计算结果可知，吊装作业时由支腿传递至地下室顶板的荷载标准值F2=240.9KN，荷载设计值为：

    1.4×F2=1.4×240.9=337.26KN<fl=681.11kn

    即地下室顶板能满足汽车吊作业时的冲切承载力要求。

    4.结语

    本项目采用了钢筋混凝土加钢结构连廊的结构形式，钢结构连廊部分跨度大，单个构件重量重。常规土建施工所用塔吊无法完全满足钢结构构件的吊装要求，须配备大吨位汽车吊进入到地下室顶面上辅助塔吊完成吊装作业。经过计算，确保了地下室顶板在吊装过程中的安全，为钢结构施工方案提供了可靠的理论依据。

    参考文献

    [1] 东南大学 同济大学 天津大学 主编混凝土结构上册 混凝土结构设计原理[第六版] 中国建筑工业出版社

    [2] 东南大学 同济大学 天津大学 主编混凝土结构中册 混凝土结构与砌体结构设计[第五版] 中国建筑工业出版社

    [3] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑结构荷载规范：GB50009-2012.北京：中国建筑工业出版社，2012.

    [4] 中华人民共和国住房和城乡建设部.混凝土结构设计规范：GB50010-2010.北京：中国建筑工业出版社，2010.

    [5] 曲淑英 主编 材料力学 中国建筑工业出版社

    [6] 中华人民共和国住房和城乡建设部.高层建筑混凝土结构技术规程：JGJ3-2010.北京：中国建筑工业出版社，2010.

    [7] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑结构可靠度设计统一标准：GB50068-2001.北京：中国建筑工业出版社，2001.

    （作者单位：广西建工集团第五建筑工程有限责任公司）

    【中图分类号】TU391

    【文献标识码】A

    【文章编号】1671-3362（2020）01-0061-03