基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法与流程

1.本发明涉及建筑技术领域，具体为基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法。


背景技术：

2.超高层建筑的基坑深度较深，为保证施工安全，往往需要采用内支撑[1-4]的方式对深基坑进行支护，并在首道撑上同步施工封板，用以形成施工行车通道或堆放建筑材料。考虑到内支撑(支撑梁和封板)的经济性，在设计内支撑时会根据施工需求将首道撑设计为不同承载能力，如10kpa、20kpa、35kpa等。显然，首道撑的承载能力越强，施工成本越高。
[0003]
然而，在施工过程中，出于吊重、施工半径等因素影响，往往需要使用大吨位汽车吊以安装场地内的塔吊等大型机械设备。此时，若采用低承载力首道撑，则需要在汽车吊等车辆工作时对首道撑予以额外加固；若采用高承载力首道撑，则牺牲了经济性，造成了一定的资源浪费。
[0004]
然而，出于经济性考虑，施工现场既有深基坑内支撑封板或不满足汽车吊的工作需求，汽车吊无法在内支撑封板上任意停泊作业。


技术实现要素：

[0005]
(一)解决的技术问题
[0006]
针对现有技术的不足，本发明提供了基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法，解决了上述所提出的问题。
[0007]
(二)技术方案
[0008]
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法，其布置方法包括工程背景分析、汽车吊荷载分析、汽车吊布置分析、车辆集中荷载布置变参数分析四个工序；
[0009]
采用地连墙的形式对基坑进行支护，同时为防止基坑变形，分别处设置了三道内支撑，在首道撑位置处，增设支撑封板，用以辅助形成封闭的施工通道或堆载场地，为最大可能的节约成本，本工程并未一律采用高承载力设计。
[0010]
优选的，所述汽车吊荷载分析步骤如下：
[0011]
步骤s1：给出了施工过程的主要参数，汽车吊自重，起吊过程中所使用的最大配重，静荷载、动荷载的荷载分项系数；最大吊运距离，汽车吊在工作过程中(四肢张开)，支点短边距离，支点长边距离；
[0012]
步骤s2：在目标吊重下，对单个支腿所产生的最大压力进行计算；
[0013]
计算公式为：式中，g为汽车吊整车自重(含配重)；q为汽车吊起重载荷(吊重)；n为汽车吊支腿反力；n为汽车吊支腿数；mx、my为作用于汽车吊上的外力对通过回转中心的x/y轴的力矩值；xi、yi为支腿至通过回转中心的x、y轴的距离。
[0014]
优选的，所述汽车吊布置分析步骤如下：
[0015]
步骤s1：以立柱为主要受力构件，内支撑采用了钢管混凝土立柱，柱直径达1200mm，钢管壁厚为60mm，此外，外径钢管内部嵌套800mm直径钢管，壁厚为18mm，其余部位用不低于c35的混凝土进行填充，立柱具有极高的承载力设计值；
[0016]
步骤s2：在布置汽车吊时，确保使其一根支腿位于立柱桩上方；同时，汽车吊的支腿沿平行于内支撑梁的方向放置，确保每根支腿位于支撑梁受力范围内，而不在封板范围内，而不在封板范围内(板下无梁位置)，在该方法的布置下，汽车吊的一根支腿受力可直接传导至立柱上，极大减轻了首道撑其他构件的内力，由此，内支撑受力可简化为两跨连续梁进行分析。
[0017]
优选的，所述车辆集中荷载布置变参数分析步骤如下：
[0018]
步骤s1：对内支撑梁顶最大配筋、梁底最大配筋做变参数分析；
[0019]
步骤s2：计算出内支撑的梁顶最大配筋随荷载作用点的变化规律；
[0020]
步骤s3：计算出出了内支撑的梁底最大配筋随荷载作用点的变化规律；
[0021]
步骤s4：得出支腿荷载在支撑梁上的作用点是可变的，但其可移动范围受到梁跨度的制约。
[0022]
(三)有益效果
[0023]
本发明提供了基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法。具备以下有益效果：在布置大型施工车辆时，可充分利用内支撑的结构性能，使施工车辆的一根支腿位于支撑立柱上，另一根支腿位于支撑梁上，该方法可避开封板(板下无梁位置)受力的薄弱环节，基于该方法，可将220t汽车吊布置于20kpa承载力封板上。
[0024]
本发明提供了基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法。具备以下有益效果：由于充分利用了结构性能，因此可有效节约内支撑的建造成本，并便于大型施工车辆的进场作业。同时，本文所提出的车辆布置分析方法，对类似工程施工极具参考作用。
附图说明：
[0025]
图1为首道内支撑的承载能力示意图；
[0026]
图2-1为采用220t汽车吊安装基坑内塔吊示意图一；
[0027]
图2-2为采用220t汽车吊安装基坑内塔吊示意图二；
[0028]
图3为汽车吊工作的主要参数图；
[0029]
图4为塔吊布置方位示意图；
[0030]
图5为内支撑两跨连续梁计算模型图；
[0031]
图6为内支撑两跨连续梁配筋量计算结果图；
[0032]
图7为车辆支腿位置与梁顶最大配筋面积关系图；
[0033]
图8为车辆支腿位置与梁底最大配筋面积关系图。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
实施例一：
[0036]
本发明提供基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法技术方案：基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法，首先进行工程背景分析，以某超高层建筑地为例；
[0037]
某超高层建筑地上由四座塔楼相互连通而成，最高部分高度199.75米，其中用地面积约1.8万平方米，总建筑面积约24.4万平方米，地上最高38层，地上建筑面积约18.5万平方米，地下4层，地下室建筑面积约6.7万平方米，基坑深度为-22.5m；
[0038]
采用地连墙的形式对基坑进行支护，同时为防止基坑变形，分别在-15.2m、-8.0m、-0.9m位置处设置了3道内支撑；
[0039]
如图1所示，在首道撑位置处，设计了支撑封板，用以辅助形成封闭的施工通道或堆载场地，为最大可能的节约成本，本工程并未一律采用高承载力设计，而是将首道撑封板的承载能力划分为10kpa、20kpa、35kpa共计3种类型；
[0040]
如图2-1和图2-2所示，为满足超高层的施工需求，须在两块20kpa封板处采用220t汽车吊(xca220型号)将2台zsl850塔吊安装至坑底内。由于使用的汽车吊吨位较大，显然，当汽车吊任意停靠至内支撑封板时，封板20kpa的承载能力无法满足其施工需求；
[0041]
在不对首道封板进行额外加固的前提下，如表1所示给出了施工过程的主要参数，汽车吊自重为55t，起吊过程中所使用的最大配重为74t(最不利)，最大吊重为17.96t，静荷载、动荷载的荷载分项系数分别取为1.2、1.4；最大吊运距离约为17.7m，汽车吊在工作过程中(四肢张开)，支点短边距离为8.3m，支点长边距离为8.89m。则在目标吊重下，单个支腿所产生的最大压力可按式1进行计算；
[0042]
式1为：
[0043]
表1汽车吊工作的主要参数
[0044]
序号项目数值分项系数1自重55t1.22配重74t1.23吊重17.96t1.44吊运距离17.7m——5支点矩边8.3m——6支点长边8.89m——
[0045]
式(1)中，g为汽车吊整车自重(含配重)；q为汽车吊起重载荷(吊重)；n为汽车吊支腿反力；n为汽车吊支腿数；mx、my为作用于汽车吊上的外力对通过回转中心的x/y轴的力矩值；xi、yi为支腿至通过回转中心的x、y轴的距离。由式1计算可得单个支腿最大压力为817kn；
[0046]
在内支撑的设计中，其立柱为主要受力构件，内支撑采用了钢管混凝土立柱，柱直径达1200mm，钢管壁厚为60mm，此外，外径钢管内部嵌套800mm直径钢管，壁厚为18mm，其余部位用不低于c35的混凝土进行填充，立柱具有极高的承载力设计值；
[0047]
因此，如图4所示，充分利用内支撑立柱受力性能的汽车吊布置方法，即在布置汽
车吊时，确保使其一根支腿位于立柱桩上方；同时，汽车吊的支腿沿平行于内支撑梁的方向放置，确保每根支腿位于支撑梁受力范围内，而不在封板范围内(板下无梁位置)，在该方法的布置下，汽车吊的一根支腿受力可直接传导至立柱上，极大减轻了首道撑其他构件的内力，由此，内支撑受力可简化为两跨连续梁进行分析；
[0048]
如图5所示为内支撑两跨连续梁计算简图，其中，每跨跨度根据实际情况按照6.1m进行取值，混凝土梁容重为26kg/m3，活荷载取为55kn/m，恒荷载取为30kn/m，根据220t汽车吊尺寸，817kn的支腿集中荷载作用于距离支撑立柱2.2m位置处。如图6所示为根据计算结果求得的所需配筋面积，由图6可知，由于支腿集中荷载的施加，右跨梁的左端位置梁顶最大纵筋面积显著增加，钢筋面积达3320mm2；同时，右跨梁底最大纵筋配筋相比左跨增加约1200mm2；箍筋用量未发生变化；
[0049]
然而，针对本例中20kpa的内支撑设计，其梁既有配筋在梁顶和梁底均为8根直径为32的hrb400钢筋，钢筋面积为6430mm2，因此，施加集中荷载后的所需配筋量并未超过，220t汽车可以按照本文所提出的方法进行放置；
[0050]
实施例二：
[0051]
为充分研究施工大型车辆荷载在内支撑梁上的布置与配筋关系，针对内支撑梁顶最大配筋、梁底最大配筋做了变参数分析，内支撑梁跨度分别取6m、8m、9m、10、12m，支腿荷载施加点分别取位于1/4、1/3和1/2跨位置处，同时，以本例中20kpa承载力对应的梁配筋面积(6430mm2)作为主要对比依据；
[0052]
如图7所示，给出了内支撑的梁顶最大配筋随荷载作用点的变化规律，由图可知，当内支撑梁跨度小于9m时，支腿荷载可在1/2跨度范围内任意移动。当梁跨度在10m及以上时，即使荷载在1/4跨度范围内移动，所需梁顶配筋将仍超过既有梁配筋面积(6430mm2)；、
[0053]
如图8所示，给出了内支撑的梁底最大配筋随荷载作用点的变化规律，由图可知，当梁跨度小于8m时，集中荷载可在1/2跨度范围内任意移动，此时所需配筋始终小于既有梁配筋面积，当跨度等于9m时，集中荷载可移动范围缩短至1/3跨度，当跨度增至10m时，集中荷载则宜在1/4跨度内施加，当随着支撑梁跨度进一步增加，既有配筋将无法满足支腿荷载施加要求。由此可知，支腿荷载在支撑梁上的作用点是可变的，但其可移动范围受到梁跨度的制约。
[0054]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法，其布置方法包括工程背景分析、汽车吊荷载分析、汽车吊布置分析、车辆集中荷载布置变参数分析四个工序；其特征在于：采用地连墙的形式对基坑进行支护，同时为防止基坑变形，分别处设置了三道内支撑，在首道撑位置处，增设支撑封板，用以辅助形成封闭的施工通道或堆载场地。2.根据权利要求1所述的基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法，其特征在于：所述汽车吊荷载分析步骤如下：步骤s1：给出了施工过程的主要参数，汽车吊自重，起吊过程中所使用的最大配重，静荷载、动荷载的荷载分项系数；最大吊运距离，汽车吊在工作过程中(四肢张开)，支点短边距离，支点长边距离；步骤s2：在目标吊重下，对单个支腿所产生的最大压力进行计算；计算公式为：3.根据权利要求1所述的基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法，其特征在于：所述汽车吊布置分析步骤如下：步骤s1：以立柱为主要受力构件，内支撑采用了钢管混凝土立柱，柱直径达1200mm，钢管壁厚为60mm，此外，外径钢管内部嵌套800mm直径钢管，壁厚为18mm，其余部位用不低于c35的混凝土进行填充；步骤s2：在布置汽车吊时，确保使其一根支腿位于立柱桩上方；同时，汽车吊的支腿沿平行于内支撑梁的方向放置，确保每根支腿位于支撑梁受力范围内，而不在封板范围内。4.根据权利要求1所述的基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法，其特征在于：所述车辆集中荷载布置变参数分析步骤如下：步骤s1：对内支撑梁顶最大配筋、梁底最大配筋做变参数分析；步骤s2：计算出内支撑的梁顶最大配筋随荷载作用点的变化规律；步骤s3：计算出出了内支撑的梁底最大配筋随荷载作用点的变化规律；步骤s4：得出支腿荷载在支撑梁上的作用点是可变的，但其可移动范围受到梁跨度的制约。

技术总结
本发明公开了基于深基坑内支撑性能的大吨位汽车吊布置方法，其布置方法包括工程背景分析、汽车吊荷载分析、汽车吊布置分析、车辆集中荷载布置变参数分析四个工序。在布置大型施工车辆时，可充分利用内支撑的结构性能，使施工车辆的一根支腿位于支撑立柱上，另一根支腿位于支撑梁上，该方法可避开封板(板下无梁位置)受力的薄弱环节，基于该方法，可将220t汽车吊布置于20kPa承载力封板上；由于充分利用了结构性能，因此可有效节约内支撑的建造成本，并便于大型施工车辆的进场作业。同时，本文所提出的车辆布置分析方法，对类似工程施工极具参考作用。参考作用。参考作用。


技术研发人员：刘昭 林宇静 王嘉裕 翟英帅 邰冶 裴炜坚 刘宏健
受保护的技术使用者：中国建筑第二工程局有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/13