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1、擋土結(jié)構(gòu)與基坑工程 木林隆 博士 巖土大樓 820室 65982005 第 6講 內(nèi)支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工 概述 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 水平支撐的計(jì)算方法 換撐設(shè)計(jì) 支撐結(jié)構(gòu)施工 實(shí)例 深基坑工程中的支護(hù)結(jié)構(gòu)一般有兩種形式，分別為 圍護(hù)墻結(jié)合內(nèi)支撐 系統(tǒng)的形式 和 圍護(hù)墻結(jié)合錨桿的形式 。內(nèi)支撐可以直接平衡兩端圍護(hù)墻上 所受的側(cè)壓力，構(gòu)造簡(jiǎn)單，受力明確。 內(nèi)支撐系統(tǒng)由 水平支撐 和 豎向支承 兩部分組成，深基坑開挖中采用內(nèi) 支撐系統(tǒng)的圍護(hù)方式已得到廣泛的應(yīng)用，特別對(duì)于軟土地區(qū)基坑面積大、 開挖深度深的情況，內(nèi)支撐系統(tǒng)由于具有無(wú)需占用基坑外側(cè)地下空間資源、 可提高

2、整個(gè)圍護(hù)體系的整體強(qiáng)度和剛度以及可有效控制基坑變形的特點(diǎn)而 得到了大量的應(yīng)用。 內(nèi)支撐的概念 概述 內(nèi)支撐的概念 概述 內(nèi)支撐體系的組成 概述 圍檁、水平支撐、鋼立柱和立柱樁是內(nèi)支撐體系的基本構(gòu)件。 圍檁 水平支撐 立柱 概述 內(nèi)支撐體系的組成 圍檁 圍檁是協(xié)調(diào)支撐和圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)間受力與變形的重要受力構(gòu)件 ， 其可加強(qiáng)圍 護(hù)墻的整體性 ， 并將其所受的水平力傳遞給支撐構(gòu)件 ， 因此要求具有較好的自 身剛度和較小的垂直位移 。 首道支撐的圍檁應(yīng)盡量兼作為圍護(hù)墻的圈梁 。 水平支撐 水平支撐是平衡圍護(hù)墻外側(cè)水平作用力的主要構(gòu)件 ， 要求傳力直接 、 平 面剛度好而且分

3、布均勻 。 豎向支撐 鋼立柱及立柱樁的作用是保證水平支撐的縱向穩(wěn)定 ， 加強(qiáng)支撐體系的空 間剛度和承受水平支撐傳來(lái)的豎向荷載 ， 要求具有較好自身剛度和較小垂直 位移 。 概述 內(nèi)支撐體系 單層或多層平面支撐體系 平面支撐體系可以直接平衡支撐兩端圍護(hù)墻上所收到的側(cè)壓力 ， 其構(gòu)造簡(jiǎn) 單 ， 受力明確 ， 使用范圍廣 。 但當(dāng)支撐長(zhǎng)度較大時(shí) ， 應(yīng)考慮支撐自身的彈性壓 縮以及溫度應(yīng)力等因素對(duì)基坑位移的影響 。 豎向斜撐體系 豎向斜撐體系的作用是將圍護(hù)墻所受的水平力通過(guò)斜撐傳到基坑中部先澆筑好 的斜撐基礎(chǔ)上 。 對(duì)于平面尺寸較大 ， 形狀不很規(guī)則的基坑 ， 采用斜支撐體系施工比 較

4、方便 ， 也可大幅節(jié)省支撐材料 。 但墻體位移受到基坑周邊土坡變形 、 斜撐彈性壓 縮以及斜撐基礎(chǔ)變形等多種因素的影響 ， 在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)應(yīng)給予合理考慮 。 此外 ， 土 方施工和支撐安裝應(yīng)保證對(duì)稱性 。 支撐材料 概述 支撐材料可以采用 鋼 或 混凝土 ，也可以根據(jù)實(shí)際情況采用 鋼和混凝土 組合 的支撐形式。 鋼支撐 鋼結(jié)構(gòu)支撐除了自重輕、安裝和拆除方便、施工速度快以及可以重復(fù)使用等 優(yōu)點(diǎn)外，安裝后能立即發(fā)揮支撐作用，對(duì)減少由于時(shí)間效應(yīng)而增加的基坑位移， 是十分有效的。 鋼支撐的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和安裝相對(duì)比較復(fù)雜，如處理不當(dāng)，會(huì)由于節(jié)點(diǎn)的變形或 節(jié)點(diǎn)傳力的不直接而引起基坑過(guò)大的位移。

5、支撐材料 概述 支撐材料可以采用 鋼 或 混凝土 ，也可以根據(jù)實(shí)際情況采用 鋼和混凝土 組合 的支撐形式。 鋼支撐 常用 H型鋼支撐表 尺寸 （ mm） 單位重量 （ kg/m） 斷截面 （ cm2） 回轉(zhuǎn)半徑 （ cm） 截面慣性矩 （ cm4） 截面抵抗力 （ cm2） AxBxt1xt2 W A fx fy Ix Iy Wx Wy 800 x300 x14x26 210 267 33 6.62 254000 9930 7290 782 700 x300 x12x14 185 236 29.3 6.78 201000 10800 5760 722 600

6、x300 x12x20 151 193 24.8 6.85 118000 9020 4020 601 500 x300 x11x18 129 164 20.8 7.03 71400 8120 2930 541 400 x400 x13x21 172 220 17.5 10.2 66900 22400 3340 1120 支撐材料 概述 支撐材料可以采用 鋼 或 混凝土 ，也可以根據(jù)實(shí)際情況采用 鋼和混凝土 組合 的支撐形式。 鋼支撐 常用 H型鋼支撐表 尺寸 （ mm） 單位重量 （ kg/m） 斷截面 （ cm2） 回轉(zhuǎn)半徑 （ cm） 慣性矩 （ cm4） D

7、xt g A fx Ix 609x16 234 298 21 131117 609x12 177 225 21 100309 580 x16 223 283 20 112815 支撐材料 概述 支撐材料可以采用 鋼 或 混凝土 ， 也可以根據(jù)實(shí)際情況采用 鋼和混凝土 組合 的支撐形式 。 混凝土支撐 現(xiàn)澆混凝土支撐由于其剛度大 ， 整體性好 ， 可以采取靈活的布置方式適應(yīng)于 不同形狀的基坑 ， 而且不會(huì)因節(jié)點(diǎn)松動(dòng)而引起基坑的位移 ， 施工質(zhì)量相對(duì)容易得 到保證 ， 所以使用面也較廣 。 但是混凝土支撐在現(xiàn)場(chǎng)需要較長(zhǎng)的制作和養(yǎng)護(hù)時(shí)間 ， 制作后不能立即發(fā)揮支撐作用 ， 需要達(dá)到一定的強(qiáng)度

8、后 ， 才能進(jìn)行其下土方作業(yè) ， 施工周期相對(duì)較長(zhǎng) 。 同時(shí) ， 混凝土支撐采用爆破方法拆除時(shí) ， 對(duì)周圍環(huán)境 （ 包括 震動(dòng) 、 噪音和城市交通等 ） 也有一定的影響 ， 爆破后的清理工作量也很大 ， 支撐 材料不能重復(fù)利用 。 水平支撐系統(tǒng)平面布置原則 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)包含支撐 材料的選擇、 結(jié)構(gòu)體系的布置、 支撐結(jié)構(gòu) 內(nèi)力和變形計(jì)算、 支撐構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性計(jì)算、 支撐構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)以 及 支撐結(jié)構(gòu)的安裝和拆除。 基坑工程特點(diǎn) 主體地下結(jié)構(gòu)布置 周邊環(huán)境的保護(hù)要求 經(jīng)濟(jì)性 水平支撐系統(tǒng)中內(nèi)支撐與圍檁必須形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)體系，有可靠的連 接，滿足承載力、變形和

9、穩(wěn)定性要求。 考慮因素 水平支撐系統(tǒng)平面布置原則 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 長(zhǎng)條形基坑工程中，可設(shè)置以短邊方向的對(duì)撐體系，兩端可設(shè)置水平 角撐體系。短邊方向的對(duì)撐體系可根據(jù)基坑短邊的長(zhǎng)度、土方開挖、工期 等要求采用鋼支撐或者混凝土支撐，兩端的角撐體系從基坑工程的穩(wěn)定性 以及控制變形角度上，宜采用混凝土支撐的形式。 布置形式 水平支撐系統(tǒng)平面布置原則 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 當(dāng)基坑周邊緊鄰保護(hù)要求較高建 （ 構(gòu) ） 筑物 、 地鐵車站或隧道 ， 對(duì)基坑工程的變形 控制要求較為嚴(yán)格時(shí) ， 或者基坑面積較小 、 兩個(gè)方向的平面尺寸大致時(shí) ， 或者基坑形狀 不規(guī)則 ， 其他形式的支撐布置有較大難度時(shí) ，

10、 宜采用相互正交的對(duì)撐布置方式 。 該布置型 式的支撐系統(tǒng)具有支撐剛度大 、 傳力直接以 及受力清楚的特點(diǎn) ， 適合在變形控制要求高 的基坑工程中應(yīng)用 。 布置形式 水平支撐系統(tǒng)平面布置原則 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 當(dāng)基坑面積較大，平面形狀不規(guī)則時(shí)，同時(shí)在支撐平面中需要留設(shè)較大作業(yè)空 間時(shí)，宜采用角部設(shè)置角撐、長(zhǎng)邊設(shè)置沿短邊方向的對(duì)撐結(jié)合邊桁架的支撐體系。 該類型支撐體系由于具有較好的控制變形能力、大面積無(wú)支撐的出土作業(yè)面以及可 適應(yīng)各種形狀的基坑工程，同時(shí)由于支撐系統(tǒng)中對(duì)撐、各榀對(duì)撐之間具有較強(qiáng)的受 力上的獨(dú)立性，易于實(shí)現(xiàn)土方上的流水化施工，此外還具有較好的經(jīng)濟(jì)性。 布置形式 水平支撐系

11、統(tǒng)平面布置原則 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基坑平面為規(guī)則的方形 、 圓形或 者平面雖不規(guī)則但基坑兩個(gè)方向的平 面尺寸大致相等 ， 或者是為了完全避 讓塔樓框架柱 、 剪力墻等豎向結(jié)構(gòu)以 方便施工 、 加快塔樓施工工期 ， 尤其 是當(dāng)塔樓豎向結(jié)構(gòu)采用勁性構(gòu)件時(shí) ， 臨時(shí)支撐平面應(yīng)錯(cuò)開塔樓豎向結(jié)構(gòu) ， 以利于塔樓豎向結(jié)構(gòu)的施工 ， 可采用 單圓環(huán)形支撐甚至多圓環(huán)形支撐布置 方式 。 布置形式 水平支撐系統(tǒng)平面布置原則 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基坑平面有向坑內(nèi)折角 （ 陽(yáng)角 ） 時(shí) ， 陽(yáng)角處的內(nèi)力比較復(fù)雜 ， 是應(yīng)力 集中的部分 ， 稍有疏忽 ， 最容易在該部分出現(xiàn)問(wèn)題 。 陽(yáng)角的處理應(yīng)從多方 面進(jìn)行考

12、慮 ， 首先基坑平面的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)陽(yáng)角 ， 當(dāng)不可避免時(shí) ， 需作特別的加強(qiáng) ， 如在陽(yáng)角的兩個(gè)方向上設(shè)置支撐點(diǎn) ， 或者可根據(jù)實(shí)際情 況將該位置的支撐桿件設(shè)置現(xiàn)澆板 ， 通過(guò)增設(shè)現(xiàn)澆板增強(qiáng)該區(qū)域的支撐剛 度 ， 控制該位置的變形 。 布置形式 水平支撐系統(tǒng)平面布置原則 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 支撐結(jié)構(gòu)與主體地下結(jié)構(gòu)的施工期通常是錯(cuò)開的，為了不影響主體地 下結(jié)構(gòu)的施工，支撐系統(tǒng)平面布置時(shí)，支撐軸線應(yīng)盡量避開主體工程的柱 網(wǎng)軸線，同時(shí)，避免出現(xiàn)整根支撐位于結(jié)構(gòu)剪力墻之上的情況，其目的是 減小支撐體系對(duì)主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)的影響。 布置形式 水平支撐系統(tǒng)平面布置原則 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 支撐桿

13、件相鄰水平距離首先應(yīng)確保支撐系統(tǒng)整體變形和支撐構(gòu)件承載 力在要求范圍之內(nèi) ， 其次應(yīng)滿足土方工程的施工要求 。 當(dāng)支撐系統(tǒng)采用鋼 筋混凝土圍檁時(shí) ， 沿著圍檁方向的支撐點(diǎn)間距不宜大于 9m；采用鋼圍檁時(shí) ， 支撐點(diǎn)間距不宜大于 4m；當(dāng)相鄰支撐之間的水平距離較大時(shí) ， 應(yīng)在支撐端 部?jī)蓚?cè)與圍檁之間設(shè)置八字撐 ， 八字撐宜左右對(duì)稱 ， 與圍檁的夾角不宜大 于 60 度 。 布置形式 水平支撐系統(tǒng)豎向布置原則 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 在基坑豎向平面內(nèi)需要布置的水平支撐的數(shù)量 ， 主要根據(jù)基坑圍護(hù)墻的 承載力和變形控制計(jì)算確定 ， 同時(shí)應(yīng)滿足土方開挖的施工要求 。 基坑豎向支撐的數(shù)量主要受 土層地

14、質(zhì)特性 以及 周圍環(huán)境保護(hù)要求 的影響 。 布置原則 在豎向平面內(nèi) ， 水平支撐的層數(shù)應(yīng)根據(jù)基坑開挖深度 、 土方工程施工 、 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 類型及工程經(jīng)驗(yàn) ， 有圍護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算工況確定 。 上 、 下各層水平支撐的軸線應(yīng)盡量布置在同一豎向平面內(nèi) ， 主要目的是為了便于 基坑土方的開挖 ， 同時(shí)也能保證各層水平支撐共用豎向支承立柱系統(tǒng) 。 此外 ， 相鄰 水平支撐的凈距不宜小于 3m。 各層水平支撐與圍檁的軸線標(biāo)高應(yīng)在同一平面上，且設(shè)定的各層水平支撐的標(biāo)高 不得妨礙主體工程施工。 首道水平支撐和圍檁的布置宜盡量與圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)的頂圈梁相結(jié)合。 豎向斜撐的布置 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 豎向斜撐體

15、系一般較多的應(yīng)用在開挖深度較小 、 面積巨大的基坑工程中 。 豎向斜撐體系一般由斜撐 、 壓頂圈梁和斜撐基礎(chǔ)等構(gòu)件組成 ， 斜撐一般投影 長(zhǎng)度大于 15m 時(shí)應(yīng)在其中部設(shè)置立柱 。 采用豎向斜撐體系的基坑 ， 在基坑中部的土方開挖后和斜撐未形成前 ， 基坑變形取決于圍護(hù)墻內(nèi)側(cè)預(yù)留的土堤對(duì)墻體所提供的被動(dòng)抗力 ， 因此保持 土堤邊坡的穩(wěn)定至關(guān)重要 ， 必須通過(guò)計(jì)算確定可靠的安全儲(chǔ)備 。 支撐節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 鋼結(jié)構(gòu)支撐構(gòu)件的拼接應(yīng)滿足截面等強(qiáng)度的要求。常用的連接方式有 焊 接 和 螺栓連接 。 鋼支撐長(zhǎng)度拼接 焊接螺栓連接 ba 支撐節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 兩個(gè)方向

16、鋼結(jié)構(gòu)支撐的連接可以采用 重迭連接，十字接頭，井字接頭。 兩個(gè)方向鋼支撐連接 支撐節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 鋼支撐的端部，考慮預(yù)應(yīng)力施加的需要，一般均設(shè)置為活絡(luò)端。一種 為 契型活絡(luò)端 、一種為 箱體活絡(luò)端。 鋼支撐端部預(yù)應(yīng)力活絡(luò)頭 支撐節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 由于圍護(hù)墻表面通常不十分平整，尤其是鉆孔灌注樁墻體，為使鋼圍 檁與圍護(hù)墻接合得緊密，防止鋼圍檁截面產(chǎn)生扭曲，在鋼圍檁與圍護(hù)墻之 間采用細(xì)石混凝土填實(shí)，如二者之間縫寬較大時(shí)，為了防止所填充的混凝 土脫落，縫內(nèi)宜放置鋼筋網(wǎng)。當(dāng)支撐與圍檁斜交時(shí)，為傳遞沿圍檁方向的 水平分力，在圍檁與圍護(hù)墻之間需設(shè)置剪力傳遞裝置。對(duì)于地下連續(xù)

17、墻可 通過(guò)預(yù)埋鋼板，對(duì)于鉆孔灌注樁可通過(guò)鋼圍檁的抗剪焊接件。 鋼支撐與鋼腰梁斜交處抗剪連接節(jié)點(diǎn) 1-鋼支撐； 2-鋼腰梁； 3--圍護(hù)墻； 4--剪力塊； 5--填嵌混凝土 支撐節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 圍護(hù)墻與混凝土圍檁之間的結(jié)合面不考慮傳遞水平剪力。當(dāng)基坑形狀 比較復(fù)雜，支撐采用斜交布置時(shí)，特別是當(dāng)支撐采用大角撐的布置形式時(shí)， 由于角撐的數(shù)量多，沿著圍檁長(zhǎng)度方向需傳遞十分巨大的水平力，此時(shí)如 圍護(hù)墻與圍檁之間應(yīng)設(shè)置抗剪件和剪力槽，以確保圍檁與圍護(hù)墻能形成整 體連接。 支撐與混凝土腰梁斜交處抗剪連接節(jié)點(diǎn) 1--支撐； 2--腰梁； 3--地下連續(xù)墻 4--預(yù)留受剪鋼筋； 5-

18、-預(yù)留剪力槽 水平支撐系統(tǒng)計(jì)算方法 水平支撐的計(jì)算方法 水平支撐系統(tǒng)計(jì)算可分為在土壓力 水平力作用下的水平支撐計(jì)算 和 豎 向力作用下的水平支撐計(jì)算 。 水平力作用下的水平支撐計(jì)算方法 支撐平面有限元計(jì)算方法 二維桿系有限元 水平支撐系統(tǒng)計(jì)算方法 水平支撐的計(jì)算方法 水平力作用下的水平支撐計(jì)算方法 支撐平面有限元計(jì)算方法 計(jì)算支撐支座反力 Sl EAK B 2 水平支撐系統(tǒng)計(jì)算方法 水平支撐的計(jì)算方法 水平力作用下的水平支撐計(jì)算方法 支撐平面有限元計(jì)算方法 計(jì)算支撐系統(tǒng)的變形和內(nèi)力 水平支撐系統(tǒng)計(jì)算方法 水平支撐的計(jì)算方法 豎向力作用下的水平支撐計(jì)算方法

19、 豎向力作用下，支撐的內(nèi)力和變形可近似按單跨或多跨梁進(jìn)行分析，其 計(jì)算跨度取相鄰立柱中心距，荷載除了其自重之外還需考慮必要的支撐頂面 如施工人員通道的施工活荷載。 支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算要點(diǎn) 水平支撐的計(jì)算方法 豎向力作用下的水平支撐計(jì)算方法 支撐承受的豎向荷載 ， 一般只考慮結(jié)構(gòu)自重荷載和支撐頂面的施工活荷載 ， 主要是指施工期間支撐作為施工人員的通道 ， 以及主體地下結(jié)構(gòu)施工時(shí)可能 用作混凝土輸送管道的支架 ， 不包括堆放施工材料和運(yùn)行施工機(jī)械等情況 。 圍檁與支撐采用鋼筋混凝土?xí)r ， 構(gòu)件節(jié)點(diǎn)宜采用整澆剛接 。 采用鋼圍檁時(shí) ， 安裝前應(yīng)在圍護(hù)墻上設(shè)置豎向牛腿 。 支撐結(jié)構(gòu)上的主

20、要作用力是由圍護(hù)墻傳來(lái)的水 、 土壓力和坑外地表荷載所產(chǎn) 生的側(cè)壓力 。 對(duì)長(zhǎng)度超過(guò) 40m 的支撐宜考慮 10%左右支撐內(nèi)力因溫度的變化 影響 。 支撐與圍檁體系中的主撐構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比不宜大于 75；聯(lián)系構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比不宜大 于 120。 換撐設(shè)計(jì) 地下結(jié)構(gòu)施工階段，即基坑開挖至基底之后地下結(jié)構(gòu)的回筑階段，該階段 為不妨礙地下結(jié)構(gòu)的施工，將結(jié)合地下結(jié)構(gòu)的施工流程逐層的拆除臨時(shí)支撐， 所謂換撐即指在該階段，通過(guò)利用回筑的地下結(jié)構(gòu)合理的設(shè)置換撐，調(diào)整基坑 圍護(hù)體的支撐點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)圍護(hù)體應(yīng)力的安全有序的調(diào)整、轉(zhuǎn)移和再分配，達(dá)到各 個(gè)階段基坑變形的控制要求。 換撐的設(shè)計(jì)大體上可分成兩個(gè)部分的設(shè)計(jì) :

21、一為基坑圍護(hù)體與地下結(jié)構(gòu)外墻之間的換撐設(shè)計(jì) 二為地下結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)開口、后澆帶等水平結(jié)構(gòu)不連續(xù)位置的換撐設(shè)計(jì)。 圍護(hù)體與結(jié)構(gòu)外墻之間的換撐設(shè)計(jì) 換撐設(shè)計(jì) 圍護(hù)體與基礎(chǔ)底板間換撐 當(dāng)基坑圍護(hù)體采用臨時(shí)圍護(hù)體時(shí) ， 由于圍護(hù)體與結(jié)構(gòu)外墻之間通常會(huì)留設(shè) 不小于 800mm的施工作業(yè)面 ， 作為地下室外墻外防水的施工操作面 ， 地下結(jié) 構(gòu)施工階段需對(duì)該施工空間進(jìn)行換撐處理 ， 該區(qū)域的換撐標(biāo)高應(yīng)分別對(duì)應(yīng)地 下各層結(jié)構(gòu)平面標(biāo)高 ， 以利于水平力的傳遞 。 圍護(hù)體與結(jié)構(gòu)外墻之間的換撐設(shè)計(jì) 換撐設(shè)計(jì) 圍護(hù)體與地下各層結(jié)構(gòu)間換撐 地下結(jié)構(gòu)的換撐設(shè)計(jì) 換撐設(shè)計(jì) 后澆帶位置換撐設(shè)計(jì) 地下結(jié)構(gòu)

22、由下往上順做施工過(guò)程中 ， 將經(jīng)歷臨時(shí)支撐的逐 層拆除 ， 圍護(hù)體外側(cè)的水土壓力將逐步轉(zhuǎn)移至剛施工完畢的地 下結(jié)構(gòu)上 ， 因此必須進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)的換撐設(shè)計(jì) ， 主要是施工后 澆帶 、 樓梯坡道或設(shè)備吊裝口等結(jié)構(gòu)開口 、 局部高差 、 錯(cuò)層較 大等結(jié)構(gòu)不連續(xù)位置的水平傳力設(shè)計(jì) 。 結(jié)構(gòu)缺失位置的換撐設(shè)計(jì) 豎向支承的設(shè)計(jì) 基坑豎向支承系統(tǒng) ， 通常采用鋼立柱插入立柱樁樁基的型式 。 它要求 承受較大的荷載 ， 同時(shí)要求斷面不應(yīng)過(guò)大 ， 因此構(gòu)件必須具備足夠的強(qiáng)度和 剛度 。 鋼立柱必須具備一個(gè)具有相應(yīng)承載能力的基礎(chǔ) 。 根據(jù)支撐荷載的大小 ， 立柱一般可采用 角鋼格構(gòu)式鋼柱 、 H型鋼柱或鋼管

23、柱 ；立柱樁常采用 灌注樁 ， 也可采用鋼管樁 。 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)立柱樁可以利用主體結(jié)構(gòu) 工程樁 ；在無(wú)法 利用工程樁的部位應(yīng)加設(shè) 臨時(shí)立柱樁 。 立柱設(shè)計(jì) 立柱的結(jié)構(gòu)型式 立柱的設(shè)計(jì)一般應(yīng)按照軸心受壓構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，立柱的截面尺寸大 小要有一定的限制，同時(shí)也應(yīng)能夠提供足夠的承載能力。 角鋼格構(gòu)柱、 H 型鋼柱或鋼管混凝土立柱 豎向支承的設(shè)計(jì) 立柱設(shè)計(jì) 立柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 施工中必須對(duì)立柱的定位精度嚴(yán)加控制 ， 并應(yīng)根據(jù)立柱允許偏差按偏心 受壓構(gòu)件驗(yàn)算施工偏心的影響 。 一般情況下鋼立柱的垂直度偏差不宜大于 1/200， 立柱長(zhǎng)細(xì)比應(yīng)不大于 25。 基坑施工階段 ， 應(yīng)根據(jù)每一施

24、工工況對(duì)立柱進(jìn)行承載力和穩(wěn)定性驗(yàn)算 。 立柱的計(jì)算要點(diǎn) 鋼立柱的豎向承載能力主要由整體穩(wěn)定性控制 ， 若在柱身局部位置有截 面削弱 ， 必須進(jìn)行豎向承載的抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算 。 一般截面型式的鋼立柱計(jì)算 ， 可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 （ GB 50017-2003） 豎向支承的設(shè)計(jì) 立柱設(shè)計(jì) 立柱的設(shè)計(jì)要點(diǎn) ）（的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值驗(yàn)數(shù)據(jù)可近似取混凝土粘結(jié)設(shè)計(jì)強(qiáng)度，如無(wú)試 ）；（中間支承柱斷面的周長(zhǎng) ）；鋼立柱的截面面積（ ）；設(shè)計(jì)值（混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度 ；安全系數(shù)，取 ）；插入立柱樁的長(zhǎng)度（式中： 2 2 2 / / 5.20.2 mmNf mmL mmA mmNf K mm

25、l L AfN Kl t c c 豎向支承的設(shè)計(jì) 立柱樁設(shè)計(jì) 立柱樁的結(jié)構(gòu)型式 立柱樁必須具備較高的承載能力 ， 同時(shí)鋼立柱需要與其下 部立柱樁具有可靠的連接 ， 因此各類預(yù)制樁難以利用作為立 柱樁基礎(chǔ) ， 工程中常采 灌注樁 將鋼立柱承擔(dān)的豎向荷載傳遞給 地基 ， 另外也有工程采用 鋼管樁 作為立柱樁基礎(chǔ) ， 但由于造價(jià) 高 ， 與立柱連接構(gòu)造相對(duì)更加復(fù)雜 ， 且施工工藝難度比較高 ， 因此其應(yīng)用范圍并不廣泛 。 豎向支承的設(shè)計(jì) 立柱樁設(shè)計(jì) 立柱樁的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 豎向支承的設(shè)計(jì) 豎向支承系統(tǒng)的連接構(gòu)造 角鋼格構(gòu)柱與支撐的連接構(gòu)造 豎向支承的設(shè)計(jì) 豎向支承系統(tǒng)的連接構(gòu)造

26、 鋼立柱在底板位置的止水構(gòu)造 鋼立柱穿越基礎(chǔ)底板范圍將成為地下水往上滲流的通道 ， 為防止地下水上 滲 ， 鋼立柱在底板位置應(yīng)設(shè)置止水構(gòu)件 ， 通常采用在鋼立柱構(gòu)件周邊加焊止水 鋼板的型式 。 豎向支承的設(shè)計(jì) 支撐施工總體原則 支撐結(jié)構(gòu)施工 土方開挖的順序 、 方法必須與設(shè)計(jì)工況一致 ， 并遵循 “ 先撐后挖 、 限 時(shí)支撐 、 分層開挖 、 嚴(yán)禁超挖 ” 的原則進(jìn)行施工 ， 盡量減小基坑無(wú)支撐暴露 時(shí)間和空間 。 支撐的拆除過(guò)程時(shí) ， 必須遵循 “ 先換撐 、 后拆除 ” 的原則進(jìn)行 施工 。 鋼筋混凝土支撐 根據(jù)施工的先后順序，一般可分為施工測(cè)量、鋼筋工程、模板工程以 及混

27、凝土工程，支撐拆除。 支撐結(jié)構(gòu)施工 鋼筋混凝土支撐 圈 梁 腰梁 支 撐 支撐結(jié)構(gòu)施工 鋼筋混凝土支撐 鋼支撐 支撐結(jié)構(gòu)施工 鋼支撐的施工根據(jù)流程安排一般可分為測(cè)量定位、起吊、安裝、施加預(yù) 應(yīng)力以及拆撐。 鋼支撐 支撐結(jié)構(gòu)施工 無(wú)圍檁體系 螺桿式預(yù)應(yīng)力 液壓式預(yù)應(yīng)力 支撐結(jié)構(gòu)施工 支撐立柱的施工 鋼格構(gòu)柱一般均在工廠進(jìn)行制作 ， 首先將工廠里制作好運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的分段 鋼立柱在地面拼接成整體 ， 其后根據(jù)單根鋼立柱的長(zhǎng)度吊裝至安裝孔口上方 ， 固定后進(jìn)行立柱樁混凝土的澆筑施工 。 鋼格構(gòu)柱垂直度至關(guān)重要 ， 將直接影響鋼立柱的豎向承載力 。 鋼格構(gòu)柱 垂直度的控制首先應(yīng)特別注意提高立柱樁的施工精度 ， 立柱樁根據(jù)不同的種 類 ， 需要采用專門的定位措施或定位器械 ， 其次鋼立柱的施工必須采用采用 專門的定位調(diào)垂設(shè)備對(duì)其進(jìn)行定位和調(diào)垂 。 鋼立柱的調(diào)垂方法基本分為氣囊 法 、 機(jī)械調(diào)垂架法和導(dǎo)向套筒法三大類 。 實(shí)例 中國(guó)平安金融大廈 實(shí)例 中國(guó)平安金融大廈