结构加固-托梁换(加固)柱-支撑方案

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：北京发研工程技术有限公司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日目录1.编制说明................................................................12.编制依据................................................................12.1施工图纸...........................................................12.2设计规范...........................................................13.施工流程................................................................23.1钢支撑施工流程.....................................................24.地下室钢支撑计算书......................................................24.1恒载计算...........................................................24.2钢支撑稳定性计算...................................................44.3钢支撑长细比验算...................................................54.4支撑柱脚垫板计算...................................................65.地下钢支撑施工方案......................................................65.1钢支撑节点设计.....................................................65.2钢支撑剪刀撑设计...................................................86.脚手架卸荷计算书........................................................96.1办公楼卸荷架搭设区域...............................................96.2办公楼地下室顶板荷载计算..........................................107.地上工字钢卸荷计算书...................................................137.1.工字钢性能参数表.................................................137.2工字钢取值........................................................157.3工字钢选择........................................................157.4工字钢强度验算....................................................157.5地上工字钢支撑方案................................................15第1页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，室内每面各加大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；在梁柱节点范围内应加密箍筋间距，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设计规范序号名称编号1混凝土结构设计规范GB50010-2010第2页2混凝土结构加固设计规范GB50367-20063钢结构设计规范GB50017-20033.施工流程3.1钢支撑施工流程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。现场测量钢支撑下料制作,垫板安装钢支撑端头板安装支撑钢管安装楔入楔铁第三方纵向水平观测第3页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=66.36m2②单层每平米按12KN/m2③p=12×7.9×8.4=796.32kn/m2G/9总受力图计算第4页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)²763*10³N=π²*E*I/(uL)²=π²*2.1*105*I/(2*7000)2I=763*103*4*49*106*104/3.142*2.1*105=7215cm44.2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第5页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《钢结构设计规范》GB50017-2003第5.3.8条项次构件名称容许长细比1柱、桁架和天窗架结构150柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑2支撑（吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外）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：il0第6页ll0=680×2=1360AIiI—构件的截面惯性矩。对于圆管截面的惯性矩为)(6444dDIA—圆管截面A=)(422dD可得回转半径i=AI=422dD=√2035.94/4=11.28il0=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；钢材抗拉、抗压和抗弯f抗剪fv端面承压（刨平顶紧）fce牌号厚度或直径（mm）Q235钢≤16215125325＞16~40205120＞40~60200115＞60~100190110地下室砼局部压强验算σ=N/A=2288*103/3/600*600=2.1Mpafc首层梁局部压强验算σ=（2288-796.32）*103/3/500*500=5.5Mpafc5.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；第7页第8页5.2钢支撑剪刀撑设计第9页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，将此区域内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。第10页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第11页卸荷支架搭设高度(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内容：(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=2.000kN③.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/m2N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；第12页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《扣件式规范》，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=1500k----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=1670mmλ=L0/i=1670/15.8=105.696；（查表长细比系数为0.428）长细比λ=105.696250满足要求Q235-A钢轴心受压构件的稳定系数φλ012345678901.0000.9970.9950.9920.9890.9870.9840.9810.9790.976100.9740.9710.9680.9660.9630.9600.9580.9550.9520.949200.9470.9440.941