结构加固托梁换加固柱支撑方案docx.docx
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结构加固托梁换加固柱支撑方案docx
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天津市医疗废物集中处理中心地下室和办公楼加固工程
地下室G轴四根框架柱加固专项支撑托换方案
编制:
审核:
批准:
发研工程技术
天津市医疗废物集中处理中心工程项目经理部
2014年8月1日
.
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1.编制说明1
2.编制依据1
2.1施工图纸1
2.2设计规1
3.施工流程2
3.1钢支撑施工流程2
4.地下室钢支撑计算书2
4.1恒载计算2
4.2钢支撑稳定性计算4
4.3钢支撑长细比验算5
4.4支撑柱脚垫板计算6
5.地下钢支撑施工方案6
5.1钢支撑节点设计6
5.2钢支撑剪刀撑设计8
6.脚手架卸荷计算书9
6.1办公楼卸荷架搭设区域9
6.2办公楼地下室顶板荷载计算10
7.地上工字钢卸荷计算书13
7.1.工字钢性能参数表13
7.2工字钢取值15
7.3工字钢选择15
7.4工字钢强度验算15
7.5地上工字钢支撑方案15
.
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1.编制说明
本工程位于天津市静海区,根据《天津市医疗废物集中处理中心地下
室和办公楼加固工程》施工图S-04有5根框架柱需要加固,分别位于
G/7.9.10.12.14轴,其中G/7.9.10.12轴框架柱受损较重,需加固框架柱截面均为700*700,地下至地上一层加固,其余层不加固。
地下加固柱为四面加固每面加大100mm,地上一层为三面加固,室每面各加大100mm。
其中地下室框架柱在结构标高0.25处以G轴往南为中段纯地下室顶板,结构标
高1.410位置处以G轴往北为综合办公楼地下室顶板。
根据设计要求,受损较重框架柱加固前,柱头损伤的混凝土应剔除,直至坚硬部位;剔凿表面应清理干净,做好界面处理,避免出现冷缝;采用灌浆料掺微膨胀剂,采取压力注浆等方式,结合柱加大截面灌注,确保强度和密实度;在梁柱节点围应加密箍筋间距,确保施工质量,在剔凿施工前,应对剔凿的柱进行可靠地支撑托换,支撑方案应考虑上部各层结构和非结构构件等恒载、活荷载,支撑系统应进行承载力和稳定性计算。
为此,我公司经过多次方案论证,认为采用钢管支撑托换卸荷法既能满足结构水平构件受力荷载也能保证结构纵向受力荷载。
2.编制依据
2.1施工图纸
2.1.1根据建设单位提供的天津市医疗废物集中处理中心地下室和办公楼加
固工程的施工图纸
图纸名称图纸楼号出图日期
结构施工图S-01—S-132014年4月30日
2.2设计规
序号名称编号
1混凝土结构设计规GB50010-2010
.
.
2
混凝土结构加固设计规
GB50367-2006
3
钢结构设计规
GB50017-2003
3.施工流程
3.1钢支撑施工流程
现场测量
钢支撑下料制作,
钢支撑端头板安
垫板安装
装
支撑钢管安装
楔入楔铁
第三方纵向水平
观测
4.地下室钢支撑计算书
4.1恒载计算
4.1.1以办公楼地下室G/9轴框架柱竖向受力荷载计算为例。
.
.
4.1.2地下室G/9轴阴影部位框架柱竖向受力荷载计算。
G/9轴地下室柱主要承受结构自重荷载,受力分析如下:
①G/9轴受力面积:
7.9×8.4=66.36m2
②单层每平米按12KN/m2
③p=12×7.9×8.4=796.32kn/m2
G/9总受力图计算
.
.
9/G总P应力=796.32+12×7.4/2×8.4×4=2288.16kn/m2
根据现场实际情况,每根框柱可设置三根钢支撑托换卸荷。
Pcr=2288.16/3=763Kn
根据欧拉公式:
Pcr=π2*E*I/(uL)2
763*103N=π2*E*I/(uL)2
=π2*2.1*105*I/(2*7000)2
I=763*103*4*49*106*104/3.142*2.1*105
=7215cm4
4.2钢支撑稳定性计算
已知I截面惯性距为7215cm4,安全系数取1.5钢管截面惯性矩为:
7215*1.5=10822.5cm4
.
.
根据钢结构设计手册查表外径325mm钢管壁厚12mm满足本次支撑
要求。
4.3钢支撑长细比验算
4.3.1.根据《钢结构设计规》GB50017-2003第5.3.8条
项次
构件名称
容许长细比
柱、桁架和天窗架结构
1
柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间
150
支撑
支撑(吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑
2
除外)
200
用以减少受压构件长细比的杆件
钢支撑长6.8米、钢柱直径325mm,壁厚12mm,一端固定,一端自
由。
计算如下:
计算如下:
D=32.5cm,d=31.3cm,l=680cm,=2长细比公式:
.
.
l0
i
l
l
=680
×
0
2=1360
iI
A
I—构件的截面惯性矩。
对于圆管截面的惯性矩为
I(D4
d4)
64
A—圆管截面A=
(D2
d2)
4
可得回转半径i=
IA=
D2
d2
4
=√2035.94/4=11.28
l0
i
=1360/11.28=120.567≤150满足稳定性
4.4支撑柱脚垫板计算
支撑柱为外径325mm刚管,柱脚钢材为Q235钢,N=796.32kN,基
础梁混凝土采用C40,考虑了局部受压的有利作用后用抗压强度设计值fc=15.5N/mm2,钢材抗压性能见下表;
钢材
抗
抗拉、抗压和抗
端面承压(刨平顶
厚度或直径
剪
牌号
弯f
紧)fce
(mm)
fv
≤16
215
125
>16~40
205
120
Q235钢
325
>40~60
200
115
>60~100
190
110
地下室砼局部压强验算σ=N/A=2288*10
3/3/600*600=2.1Mpa 首层梁局部压强验算σ=(2288-796.32)*103/3/500*500=5.5Mpa 5.地下钢支撑施工方案 5.1钢支撑节点设计 5.1.1地下室钢管支撑平面分布图及节点做法; . . . . 5.2钢支撑剪刀撑设计 . . 6.脚手架卸荷计算书 6.1办公楼卸荷架搭设区域 办公楼B1层-4层卸荷主要是将框架柱区域承受的板、梁、填充墙、屋 面做法等自重荷载通过脚手架层层卸荷,将此区域的板梁填充墙屋面做法 等荷载通过脚手架层层传递至筏板面层,由筏板分摊此区域的荷载,这样, 框架柱只承受自重荷载,大大减轻了框架柱分摊的荷载。 . . 6.2办公楼地下室顶板荷载计算 以办公楼下室9-10/F-G轴荷载受力区为例计算脚手架稳定性。 6.1.1办公楼卸荷部位参数 办公楼满堂红钢管卸荷脚手架架横向间距或排距(m): 1.2;纵距(m): 1.2; 步距(m): 地下1.8m,地上1.5m . . 卸荷支架搭设高度(m): 地下6.8m,地上3.2m; 采用的钢管(mm): Φ48×3.5;板底支撑连接方式: 方木支撑; 板顶面铺脚手板; 立杆承重连接方式: 双扣件,取扣件抗滑承载力系数: 0.80; 6.1.2静荷载标准值包括以下容: (1)木顶撑的自重(kN): NG1=0.119kN (2)屋面材料自重(kN): NG2=4.2*8.4*0.5*0.8=141.12KN (3)钢筋混凝土楼板自重(kN): NG3=4.2*8.4*0.15*2.5=132.3KN (4)钢筋混凝土梁自重(kN): NG4=4.2*0.6*0.3*2.8*2+0.6*0.3*8.4*2.8=84.67KN (5)填充墙自重(kN): NG5=3.2*8.4*0.24*1.2=221.18KN 经计算得到,静荷载标准值; NG=(0.2+141.12+132.3+84.67+221.18)/4.2*8.4=579.47/35.28=16.425KN/m2; 6.1.3施工产生的活荷载 活荷载标准值NQ=2.000kN ③.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式 N=1.20NG+1.40NQ=1.2*16.425+1.4*2=22.51KN/m 2 N应力=22.51*1.2*1.2=32.414KN6.1.4.立杆的稳定性计算公式 σ=N/(φA)≤[f] N----立杆的轴心压力设计值(kN): N=32.414kN; . . φ----轴心受压立杆的稳定系数,由长细比Lo/i查表得到; i----计算立杆的截面回转半径(cm): i=1.59cm; A----立杆净截面面积(cm2): A=4.89cm2; W----立杆净截面模量(抵抗矩)(cm3): W=5.08cm3; σ--------钢管立杆受压应力计算值(N/mm2); [f]----钢管立杆抗压强度设计值: [f]=205N/mm2; L0----计算长度(m); 根据《扣件式规》,立杆计算长度L0有两个计算公式L0=kuh和L0=H+2a, 为安全计,取二者间的大值,即L0=H+2a; H=立杆水平步距H=1500 k----计算长度附加系数,取1.155; μ----考虑脚手架整体稳定因素的单杆计算长度系数,取1.7; a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度;a=0.085m; 6.1.5长细比验算 得到计算结果立杆计算长度L0=H+2a=1500+2*0.085=1670mm λ=L0/i=1670/15.8=105.696;(查表长细比系数为0.428) 长细比λ=105.696<250满足要求 Q235-A钢轴心受压构件的稳定系数φ λ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1.000 0.997 0.995 0.992 0.989 0.987 0.984 0.981 0.979 0.976 10 0.974 0.971 0.968 0.966 0.963 0.960 0.958 0.955 0.952 0.949 20 0.947 0.944 0.941 0.938 0.936 0.933 0.930 0.927 0.924 0.921 30 0.918 0.915 0.912 0.909 0.906 0.903 0.899 0.896 0.893 0.889 40 0.886 0.882 0.879 0.875 0.872 0.868 0.864 0.861 0.858 0.855 50 0.852 0.849 0.846 0.843 0.839 0.836 0.832 0.829 0.825 0.822 60 0.818 0.814 0.810 0.806 0.802 0.797 0.793 0.789 0.784 0.779 70 0.775 0.770 0.765 0.760 0.755 0.750 0.744 0.739 0.733 0.728 80 0.722 0.716 0.710 0.704 0.698 0.692 0.686 0.680 0.673 0.667 90 0.661 0.654 0.648 0.641 0.634 0.625 0.618 0.611 0.603 0.595 100 0.588 0.580 0.573 0.566 0.558 0.551 0.544 0.537 0.530 0.523 110 0.516 0.509 0.502 0.496 0.489 0.483 0.476 0.470 0.464 0.458 120 0.452 0.446 0.440 0.434 0.428 0.423 0.417 0.412 0.406 0.401 . . 130 0.396 0.391 0.386 0.381 0.376 0.371 0.367 0.362 0.357 0.353 140 0.349 0.344 0.340 0.336 0.332 0.328 0.324 0.320 0.316 0.312 150 0.308 0.306 0.301 0.298 0.294 0.291 0.287 0.284 0.281 0.277 160 0.274 0.271 0.268 0.265 0.262 0.259 0.256 0.253 0.251 0.248 170 0.245 0.243 0.240 0.237 0.235 0.232 0.230 0.227 0.225 0.223 180 0.220 0.218 0.216 0.214 0.211 0.209 0.207 0.205 0.203 0.201 190 0.199 0.197 0.195 0.193 0.191 0.189 0.188 0.186 0.184 0.182 200 0.180 0.179 0.177 0.175 0.174 0.172 0.171 0.169 0.167 0.166 210 0.164 0.163 0.161 0.160 0.159 0.157 0.156 0.154 0.153 0.152 220 0.150 0.149 0.148 0.146 0.145 0.144 0.143 0.141 0.141 0.139 230 0.138 0.137 0.136 0.135 0.133 0.132 0.131 0.130 0.129 0.128 240 0.127 0.126 0.125 0.124 0.123 0.122 0.121 0.120 0.119 0.118 250 0.117 — — — — — — — — — 当λ>250时 2 φ=7320/λ 6.1.6架体稳定性验算 计算得出长细比lo/i轴心受压立杆的稳定系数φ=0.551; 钢管立杆受压应力计算值;σ=32414/(0.551×489)=120.30N/mm2; 立杆稳定性计算σ=120.30N/mm2小于钢管立杆抗压强度设计值 [f]=205N/mm2,满足要求! 7.地上工字钢卸荷计算书 7.1.工字钢性能参数表 . . 尺寸/mm 参考数值 截面面积/cm2 理论质量/(kg/m) X~X Y-Y 型号 h b d t r r1 Ix/cm4 Wx/cm3 ix/cm Ix: Sx Iy/cm4 Wy/cm3 iy/cm 10 100 68 4.5 7.6 6.5 3.4 14.345 11.261 245 49 4.14 8.59 33.0 9.72 1.52 12.6 126 74 5.0 8.4 7.0 3.5 18.118 14.223 488 77.5 5.20 10.8 46.9 12.7 1.61 14 140 80 5.5 9.1 7.5 3.8 21.516 16.890 712 102 5.76 12.0 64.4 16.1 1.73 16 160 88 6.0 9.9 8.0 4.0 26.131 20.513 1130 141 6.58 13.8 93.1 21.2 1.89 18 180 94 6.5 10.7 8.5 4.3 30.756 24.143 1660 185 7.36 15.4 122 26.0 2.00 20a 200 100 7.0 11.4 9.0 4.5 35.578 27.929 2370 237 8.15 17.2 158 31.5 2.12 20b 200 102 9.0 11.4 9.0 4.5 39.578 31.069 2500 250 7.96 16.9 169 33.1 2.06 22a 220 110 7.5 12.3 9.5 4.8 42.128 33.070 3400 309 8.99 18.9 225 40.9 2.31 22b 220 112 9.5 12.3 9.5 4.8 46.528 36.524 3570 325 8.78 18.7 239 42.7 2.27 25a 250 116 8.0 13.0 10.0 5.0 48.541 38.105 5020 402 10.2 21.6 280 48.3 2.40 25b 250 118 10.0 13.0 10.0 5.0 53.541 42.030 5280 423 9.94 21.3 309 52.4 2.40 28a 280 122 8.5 13.7 10.5 5.3 55.404 43.492 7110 508 11.3 24.6 345 56.6 2.50 . . 7.2工字钢取值 《钢结构设计规》GB50017-2003表3.4.1-1 钢材 抗拉、抗压和抗 抗剪fv 端面承压(刨平顶 厚度或直径 弯f 紧)fce 牌号 (mm) ≤16 215 125 >16~40 205 120 Q235钢 325 >40~60 200 115 >60~100 190 110 7.3工字钢选择 根据以上两表地上选用 3根20a工字钢,地下选用 25a工字钢,材质 为Q235钢,依据《钢结构设计规》GB50017-2003表5.1.1-1对本次选用刚性支撑验算公式如下: σ=N/An≤f 7.4工字钢强度验算 工20a立柱构件强度计算最大应力p=12*7.4/2*8.4*4=1492KN σ=N/An=1492*103/3/3557.8=140Mpa≤f 地上工20a立柱构件强度验算满足。 根据计算得出,地上一层每根加固柱距梁端部1.2米处需支撑三根工字 钢20a替代砼柱纵向受力荷载,二层至四层加固同轴柱也需在同位置支撑工20a,确保钢支撑竖向受力,轴心力不偏移。 7.5地上工字钢支撑方案 7.5.1现场实际测量每根增大截面柱梁底距顶板上皮净距尺寸后在截取 工字钢上下端部焊接端头板,地上钢支撑分布图如下。 . . . . 7.5.2工字按现场实测尺寸下料,使用线坠或者铅垂仪从柱头和梁端部 交接处,以柱为基点向梁方向返1.2米,用线坠往地面返点,为工字钢的定 位点,并画出定位线。 7.5.2为防止工字钢在安装时倾倒,先用膨胀螺栓将垫板与混凝土面固定,工字钢顶部端头板用膨胀栓与梁或者顶板处固定。 工字钢底部端头板与垫板保持2cm用底部锚板临时固定,待三根工字梁均安装到位后在加设撑杆,撑杆为75×8角钢,节点作法见下图。 ④.为保证结构不受扰动,一层至四层钢支撑卸荷时,必须垂直于地下室钢支撑,禁止错位支撑,防止轴心位移。 ⑤.一层至四层钢支撑定位支撑方式同地下室,根据计算结果,地上部分钢支撑使用工20a。 .
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