基坑工程內支撐系統的設計計算

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一、內支撐體系的構成

基坑工程內支撐系統的設計計算

基本構件:支護樁(墻)、圍檁、水平支撐、鋼立柱、立柱樁。

二、支撐系統的設計

支撐系統的設計應包含以下內容:

支撐的結構型式(支撐材料的選擇) ;支撐結構體系的布置 ;水平支撐的豎向設置 ;斜撐體系的豎向布置 ;支撐節點的構造 ;水平支撐體系的設計計算 ;豎向支撐體系的設計計算;坑內被動區加固設計計算 ;換撐設計;

1、支撐的結構型式(支撐材料的選擇)

1)支撐結構可采用鋼支撐;

優點:自重輕、安裝和拆除方便、施工速度快、可以重復利用(環保、綠色)。且安裝后能立即發揮支撐作用,減少由于時間效應而增加的基坑位移是十分有效的。

缺點:節點構造和安裝相對比較復雜,施工質量和水平要求較高。適用于對撐、角撐等平面形狀簡單的基坑。

2)支撐結構可采用鋼筋混凝土支撐;

優點:剛度大,整體性好,布置靈活,適應于不同形狀的基坑,而且不會因節點松動而引起基坑位移,施工質量容易得到保證。

缺點:現場制作和養護時間較長,拆除工程量大,支撐材料不能重復利用。

3)支撐結構可采用鋼支撐與鋼筋混凝土支撐的組合;

鋼支撐和鋼筋混凝土支撐的10點區別

鋼支撐

鋼筋混凝土支撐

材料

采用鋼管或型鋼

鋼筋混凝土

施工方法

預制后現場拼裝

現場澆筑

節點

焊接或螺旋連接

一次澆筑而成

適應性

適用于對撐布置方案,平面布置變化受限制;只能受壓,不能受拉,不宜用作深基坑的第一道支撐

易于通過調整斷面尺寸和平面布置形式為施工留出較大的挖土空間,既能受壓,又能受拉,亦經得起施工設備的撞擊

對布置的限制

荷載水平低,支撐在豎向和水平向的間距都比較小

荷載水平高,布置不受限制,可放大截面尺寸以滿足較大間距的要求

支撐的形成

安裝結束時即已形成支撐作用,還可以用千斤頂施加軸力以調整圍護結構的變形

混凝土結硬以后才能整體形成支撐作用,混凝土收縮變形大,影響支撐內力的增長

重復使用的可能性

在等寬度的溝渠開挖時可做成工具式重復使用,但在建筑基坑中因尺寸各異難以實現重復使用的要求

無法重復使用

支撐的利用或拆除

拆除方便,但無法在永久性結構中使用

在圍護結構兼作永久性結構的一部分時鋼筋混凝土支撐可以作為永久性結構的構件;但如不作為永久性構件,則拆除工作量比較大

支撐體系的剛度與變形

剛度小,整體變形大

剛度大,整體變形小

支撐體系的穩定性

穩定性取決于現場拼裝的質量,包括節點軸線的對中精度、桿件受力的偏心程度以及節點連接的可靠性,個別節點的失穩會引起整體破壞

現澆的鋼筋混凝土體系節點牢固,支撐體系的穩定性可靠

4)選型時應考慮的因素:

1、基坑的平面形狀、尺寸和開挖深度;2、基坑周邊環境條件; 3、圍護結構(樁、墻)的型式; 4、土方開挖與支撐安裝工序; 5、支撐拆除方式; 6、主體結構的設計與施工要求。

2、支撐結構體系的布置

基坑工程內支撐系統的設計計算

內支撐結構可采用水平支撐體系或豎向斜撐體系。水平支撐體系通常由圍檁、水平支撐和立柱三部分組成;豎向斜撐體系通常由圍檁、斜撐和斜撐基礎等構件組成。

1)內支撐的結構選型與布置應綜合考慮基坑形狀、開挖深度、周圍環境及施工順序等因素,并盡可能對稱、均勻布置。

水平支撐可采用由對撐、角撐、圓環撐、邊桁架及連系桿件等結構型式組成的平面結構。

2)支撐桿件宜避開主體地下結構的墻、柱等豎向構件。不應妨礙地下室主體結構施工。

3)水平支撐應在同一平面內形成整體,上、下各道支撐桿件的中心線宜布置在同一豎向平面內。

4)水平支撐的立柱宜盡量設置在支撐的節點處。支撐的平面布置應有利于利用工程樁作為支撐立柱。

5)支撐的平面布置應盡量便于土方開挖。

6)對于大型深基坑,支撐的平面布置應有利于主體結構分區分片施工,有利于基坑中主樓的施工。

7)支撐桿件相鄰水平距離應確保支撐系統整體變形和支撐構件承載力在要求范圍內,即支撐的平面布置應有利于支撐桿件的設計。當支撐系統采用鋼砼圍檁時,間隔一般為8.0~10.0m。當采用鋼圍檁時,支撐點間距不宜大于4m;當相鄰支撐之間的水平距離較大時,應在支撐端部兩側與圍檁之間設置八字撐,八字撐宜左右對稱,與圍檁的夾角不宜大于60度。

8)基坑平面設計應盡量避免出現陽角,當不可避免時,應作加強設計。

9)水平支撐整體或單獨受力單元宜必須與圍檁共同組成幾何不變體系,優先采用超靜定體系。為防止一個方向支撐的位移致使另一個方向支撐失穩,宜采用基坑長邊短向對頂撐與角撐分別受力的結構形式,或如加強圍檁式、格構式及加強角撐式結構。采用縱橫對頂式支撐時宜應加設一定數量的斜桿,增加支撐平面內抗變形剪和抗壓曲變形能力。按剛結點設計的結點,應采取有效措施保證結點的連結剛度。

平面布置比較

基坑工程內支撐系統的設計計算

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