厚大基础底板钢筋支撑体系的设计

厚大基础底板钢筋支撑体系的设计
摘要：结合具体工程中厚大基础底板钢筋、混凝土用量大，钢筋层数多、自重大等特点，实际采用型钢与钢筋相结合的支撑体系，能有效保证钢筋支架的稳定性，保证钢
筋施工过程中质量安全控制。

关键词：基础底板钢筋支架设计
1 工程概况
中盐红四方合肥化工基地二期30万吨/年合成气制乙二醇项目热电及煤储运装置建筑安装工程—煤储运筒仓工程，煤储运筒仓分为1#筒仓和2#筒仓，每一筒仓基础底板最大直径34m，底板厚2.6m，基础底板上层钢筋为四排C32@150mm，中间层钢筋为双向C12@150mm，底层钢筋为双向C32@150mm，两筒仓底板钢筋总量550余吨，底板配筋示意图见下图。

2 施工难点
由于筒仓基础底板厚度大，底板配筋量大，钢筋自重大，按常规用钢筋马镫来支撑上层钢筋网片的做法无法满足施工要求，底板钢筋的绑扎、安装必须设计特殊的钢筋支架才能保证施工安全和施工质量。

3 基础底板上层钢筋网片支撑体系的设计
施工中采用型钢与钢筋组合的支架作为上层钢筋的支撑体系，钢筋支架用于支撑上层钢筋重量及上部操作全部施工荷载。

钢筋支架立柱采用5#槽钢，纵横间距按1.3m进行设置，立柱下部立于基础底板下皮钢筋之上（与下皮钢筋焊接）。

钢筋支架的水平支撑：底板上部水平支撑采用5#槽钢，横向间距1.3m，上部水平支撑位于基础底板上层最下排钢筋下皮；中间层水平支撑采用C32钢筋与立柱焊接，横向间距1.3m，中间层水平支撑位于中间层钢筋下皮。

为保证钢筋支架的稳定性，立柱与立柱之间采用斜撑C32钢筋焊接，上端与水平支撑杆焊接，下端与立柱5#槽钢焊接。

钢筋支架示意图见下图：
4 基础底板上层钢筋网片支撑体系的验算
由于本工程底板厚度2.6m，钢筋构造复杂，底板上层钢筋按四排C32@150mm计算，每米排放8根，上层钢筋的自重荷载应为6.32×1×8×4×10=2022.4N/㎡，施工人员按每平米2人考虑，其荷载为1400N/㎡，施工设备荷载取值2500N/㎡。

对水平支撑杆，进行强度和刚度验算，对立柱，进行强度和稳定验算。

上层钢筋的自重荷载标准值为2.63 kN/m；施工设备荷载标准值为3.250kN/m；
施工人员荷载标准值为1.820kN/m；横梁的截面抵抗矩 W=10.400cm3；横梁钢材的弹性模量E=2.05×105N/mm2；横梁的截面惯性矩 I=26.000cm4；立柱的高度 h=2.32m；立柱的间距
l=1.30m；钢材强度设计值f=215.00N/mm2；立柱的截面抵抗矩W=10.400cm3。

4.1 支架横梁的计算
支架横梁按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，支架横梁在小横杆的上面。

按照支架横梁上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算支架横梁的最大弯矩和变形。

（1）均布荷载值计算
静荷载的计算值q1=1.2×2.63+1.2×3.25=7.05kN/m
活荷载的计算值q2=1.4×
1.82=
2.55kN/m
支架横梁计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)
支架横梁计算荷载组合简图(支座最大弯矩)
（2）强度计算
最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩
跨中最大弯矩为：M1=(0.08×7.05+0.10×2.55)×1.302=1.384kN.m
支座最大弯矩计算公式如下:
支座最大弯矩为：M2=-(0.10×7.05+0.117×2.55)×1.302=-1.695kN.m
选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：
σ=1.695×106/10400.00= 163.026N/mm2
支架横梁的计算强度小于215.00N/mm2,满足要求!
（3）挠度计算
最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度
计算公式如下:
静荷载标准值q1=2.63+3.25=5.88kN/m
活荷载标准值q2=1.82kN/m
三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度：V=(0.677×5.88+0.990×1.82)×
1300.004/(100×2.05×105×260000.00)=5.249mm
支架横梁的最大挠度小于1300.00/150与10mm,满足要求!
4.2 支架立柱的计算
支架立柱的截面积A=6.93cm2
截面回转半径i=1.940cm
立柱的截面抵抗矩W=10.40cm3
支架立柱作为轴心受压构件进行稳定验算，计算长度按上下层钢筋间距确定
式中σ──立柱的压应力；N──轴向压力设计值；ф──轴心受压杆件稳定系数,根据立杆的长细比 =h/i，经过查表得到,ф=0.452；A──立杆的截面面积,A=6.93 cm2；[f]──立杆的抗压强度设计值，[f]＝215.00 N/mm2；
采用第二步的荷载组合计算方法，可得到支架立柱对支架横梁的最大支座反力为
经计算得到 N=7.59kN,σ=187.247N/mm2；立杆的稳定性验算σ<=[f],满足要求!
5 主要施工工艺
施工流程：型钢及钢筋下料→基础底板底层钢筋绑扎→立柱定位焊接→中间层水平支撑杆焊接→中间层钢筋绑扎→立柱间斜撑焊接→顶层水平支撑杆焊接→上层钢筋绑扎。

施工质量要点：槽钢、钢筋、焊条等材料，其性能必须符合国家规范要求；焊接质量必须严格按照施工规范进行施工和验收；钢筋绑扎过程中，严禁局部集中堆载，以免钢筋
支架失稳，避免对已完成的钢筋造成破坏，主要避免对施工人员造成伤害。

6 效益分析比较
同荷载条件下，采用型钢与钢筋相结合的支撑体系比只采用钢筋焊接的支撑，用量较小，施工方便易于拼装焊接。

例如：5#槽钢比重为5.44kg/m，C32钢筋比重为6.32kg/m，1#、2#筒仓基础底板钢筋支架5#槽钢使用量21.34t，相对于采用C32钢筋作为支架节约材料3.45t，且筒仓基础底板钢筋大部分为C32，上述钢筋支撑体系的斜撑均可采用现场钢筋余料，减少钢筋浪费。

7 结束语
本工程采用型钢与钢筋相结合的钢筋支架具有刚度大，平整度好，且施工现场加工预制安装便捷等特点，不仅在基础底板中与钢筋形成一个稳固的整体，同时在钢筋施工中提供一个可靠的操作平台，确保了施工中的质量与安全。

参考文献：
《建筑施工手册（第五版）》。