7 支撑体系

3.平面杆系支撑、环形杆系支撑，可按平面杆系结 构，采用平面有限元法进行计算；
4.内支撑结构应进行竖向荷载作用下的结构分析； 设有立柱时，宜按空间框架计算，当作用在内支撑结构 上的竖向荷载较小时，可按连续梁计算，计算跨度可取 相邻立柱的中心距；
5.竖向斜撑应按偏心受压杆件进行计算； 6.当有可靠经验时，宜采用三维结构分析方法，对 支撑、腰梁与冠梁、挡土构件进行整体分析。
4、根据土压力计算各施工工况的支撑力、 桩墙弯矩、剪力、支护桩嵌入深度
5、根据最大弯矩、剪力设计支护桩墙的截 面与配筋（桩的间距）
6、根据支撑力设计锚杆、土钉或内支撑
7、验算整体稳定性、抗倾倒稳定性、渗透 稳定性、抗隆起稳定性、抗突涌稳定性
8、各种稳定性均满足，绘制支护结构配筋 图、锚杆筋材选择
将钢支撑和砼支撑合理组合，可扬长补 短，便利施工，节约工期； 要谨慎处理钢支撑和砼支撑之间的变 协调问题。
（三）支撑体系的构造 支撑体系由围檩、支撑杆件或桁架，立柱及立柱
桩等构件组成。 1．围檩（腰梁） 围檩直接与围护结构相连，是协调支撑和围护结
构间受力与变形的重要受力构件，其可加强围护墙的 整体性，并将其所受的水平力传递给支撑构件，因此 要求具有较好的自身刚度和较小的垂直位移。围檩的 材料可以用钢或钢筋混凝土，不同材料制成的围檩， 其设计要求不完全相同。
3.立柱桩 基坑开挖面以下的立柱宜采用直径不小于600mm 的灌注桩，立柱桩主要将立柱荷载传递到地基中，它 可以借用工程桩，也可以单独设计，立柱桩的入土深 度由其所承受立柱荷载确定；在软土地区，宜大于基 坑开挖深度的2倍，并穿过淤泥或淤泥质土层。 钢柱插入灌注桩的深度不小于钢柱边长的4倍，并 与桩内钢筋焊接。
钢围檩安装前应在围护墙上设置安装牛腿。安装牛腿可用 角钢或直径不小于25mm的钢筋，与围护墙主筋后预埋件焊接组 成钢筋牛腿，其间距不应大于2m，牛腿焊缝由计算确定。
混凝土围檩截面高度（水平向尺寸）不应小于其 水平方向计算跨度的1/8；围檩的截面宽度不应小于支 撑的截面高度。
混凝土围檩与围护墙之间不留水平间隙。在竖向 平面内围檩可采用吊筋与围护墙连接，吊筋的间距一 般不大于1.5m，直径应根据围檩尺寸及支撑的自重， 由计算确定。
单跨压杆式支撑
多跨压杆式支撑
双向多跨压杆式支撑
水平框架式支撑
（二）支撑布置形式
1.直交式
同一水平面的直交式和 非同一水平面的直交式
特点:
在软土地层、环境保护要求 高的条件下，这是应用最多 的布置形式；
钢支撑体系常用此布置形式；
安全稳定，有利于控制墙体 位移；
用钢筋混凝土支撑时可与施 工栈桥结合设计；
3.垂直对称式
垂直对称布置
特点
用于地铁、隧道等长条 形基坑工程。
4.角撑式
角撑式
特点
方便土方开挖与主体结 构施工；
整体稳定性及变形控制 效果不及水平直交式或 井字型集中式。
5.边桁架式
边桁架式
特点
方便土方开挖与主体结 构施工；
整体稳定性及变形控制 效果不及水平直交式或
2.矩形基坑的正交平面杆系支撑，可分解为纵横两个 方向的结构单元，并分别按偏心受压构件进行计算；
构件承载力：g0×F≤R
构件承载力：g0×F≤R 杆件弯矩：竖向荷载（重力）产生的弯矩
轴向力产生的弯矩：钢支撑偏心距不小于 40mm，混凝土偏心距支撑不小于20mm，若实际偏心距 较大，采用实际值。 压杆有一个初始偏斜时，承载力要小得多。 ※为了保证结构刚度，支撑结构要有一定的截面面积， 相比来说，土体产生的侧压力非常小，比结构能承受 的荷载小得多
三、支撑体系的设计 内支撑设计一般包括下列内容： ①材料选择和结构体系的布置； ②结构的内力和变形计算； ③构件的强度和稳定验算； ④构件的节点设计； ⑤结构的安装与拆除设计。
（一）内支撑结构分析
1.水平对撑与水平斜撑，应按偏心受压构件进行计算； 支撑的轴向压力应取支撑间距内挡土构件的支点力之和； 腰梁或冠梁应按以支撑为支座的多跨连续梁计算，计算跨 度可取相邻支撑点的中心距；
基坑平面转角处的纵横向围檩应按刚节点设计。
2.立柱 立柱主要用来支承支撑的自重荷载和施工荷载， 同时也可起到减小支撑构件或桁架的长细比以提高其 压弯稳定性。 基坑开挖面以上的立柱宜采用格构式钢柱，也可 以采用钢管或H型钢。格构式钢柱有利于底板中钢筋 穿越，故通常大多采用这种型式的立柱。在这些钢立 柱与钢筋混凝土底板及结构楼板的连接处需设置止水 带。
7.竖向斜撑
竖向斜撑
特点
节省立柱和支撑材料； 适用于基坑面积较大而
深度较浅的基坑； 在软弱地基中，不易控
制基坑稳定与变形； 斜撑与底板相交处结构
处理较困难。
8.组合空间桁架支撑
支撑体系的类型和特点
支撑类型 钢结构 现浇钢筋砼 钢、砼组合
断面形状
单根或双拼钢 管、单根或双 拼工字钢、H 型 钢、槽钢及各 种型钢组合。
深基坑工程
第七章 支撑体系
一、概述 1.定义
支撑体系：由钢或钢筋混凝土构件组成的用来支顶挡土构 筑物的结构体系。它可以直接平衡两端围护墙上所受到的侧压 力，构造简单，受力明确。
支撑体系包括围檩、支撑杆件或桁架、立柱及其它附属构 件。
2.类型
按材料分类：钢支撑、钢筋混凝土支撑及组合支撑。
（1）钢支撑 钢结构支撑具有自重小、安装和拆除都很方便，而且可以重
可根据设计要 求确定断面形 状和尺寸。
可根据设计要 求选用型钢， 确定断面形状 和尺寸
布置形式
竖向布置有水 平撑、斜撑； 平面布置有对 撑、井字撑、 角撑等。
竖向布置有水 平撑、斜撑； 平面布置有对 撑、边桁架、 环梁结合边桁 架等，形式灵 活多样。
竖向布置有水 平撑、斜撑； 平面布置有边 桁架、环梁结 合边桁架等。
特点
安装拆除施工方便，支撑材料可周转使 用，支撑时和使用期间可施加轴向预应 力，从而有效地控制围护墙变形； 施工工艺要求高，如节点和支撑结构处 理不当，或支撑不及时不正确，会造成 支撑体系失稳。
支撑刚度大，变形小，安全可靠； 施工方便，但支撑砼浇筑、养护时间长， 围护结构处于无支撑暴露状态的时间 也长，在软土中被动区土体位移较大， 如对基坑变形控制有较高要求时，需对 被动区土体作加固； 施工工期长，拆除困难，爆破拆除时对 周围环境有影响。
（3）钢—钢筋混凝土组合支撑 通过合理使用，可以扬长避短。常用于面积较大的不规则基
坑，在基坑的端头、斜角等不规则部位采用钢筋混凝土结构支撑， 矩形或条形部分采用钢结构支撑。上层混凝土、下层钢结构
二、支撑体系的选型与构造 （一）结构形式
支撑体系按其受力可以分为单跨压杆式支撑、多跨压杆式 支撑、双向多跨压杆式支撑、水平桁架式支撑、水平框架式支 撑、大直径环梁及边桁架相结合的支撑和斜撑等类型。常见的 内支撑结构形式有：
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钢围檩的截面宽度应大于300mm，可以采用H钢、工字钢或 槽钢以及它们的组合截面。钢围檩预制分段长度不应大于支撑 间距的1/3，拼接点宜设置在支撑点附近，且不应超过支撑间距 的1/3。
由于围护墙的表面不十分平整，为了使围檩与围护墙结合 紧密，防止围檩截面产生扭曲，钢围檩与混凝土围护墙之间应 留设宽度不小于60mm的水平通长空隙，其间用不低于C30的细 石混凝土填嵌。
复使用等优点。根据土方开挖进度，钢支撑可以做到随挖随撑， 并可施加预应力，可以通过调整轴力而有效控制围护墙的变形， 这对控制墙体变形是十分有利的。因此，在一般情况下，应优先 采用钢支撑。
缺点是钢结构支撑整体刚度较差，安装节点比较多，当节点 构造不合理、施工不当或不符合设计要求，往往容易造成因节点 变形与钢支撑变形，进而造成基坑过大的水平位移。有时甚至由 于节点破坏，造成断一点而破坏整体的后果。对此应通过合理设 计、严格现场管理和提高施工技术水平等措施加以控制。
3.立柱的基础应满足抗压和抗拔的要求。
基坑设计过程：
1、根据勘察资料，对各方向选取代表性剖 面，选取各层土计算参数。若一个方向土 体性质变化大，需用多个剖面代表。
2、根据深度与工程特点（周边情况）选取 支护类型
悬臂桩、水泥土墙、土钉墙、桩锚结构、 桩撑结构、多层支锚与桩墙
3、计算各工况的土压力 粘性土水土合算、无粘性土水土分算
钢管支撑
型钢支撑
（2）钢筋混凝土支撑 现浇钢筋混凝土结构支撑具有较大的刚度，适用于各种复杂
平面形状的基坑。现浇节点不会产生松动而增加墙体位移。工程 实践表明，在钢结构支撑施工技术水平不高的情况下，钢筋混凝 土支撑具有更高的可靠性。但混凝土支撑有自重大、材料不能重 复使用，支撑浇注、养护时间长，拆除困难等缺点。当采用爆破 方法拆除支撑时，会对周围环境产生影响。由于混凝土支撑从钢 筋、模板、浇捣至养护的整个施工过程需要较长的时间，因此不 能做到随挖随撑，这对控制墙体变形是不利的，对于大型基坑的 下部采用钢筋混凝土支撑时应特别慎重。
（三）立柱的受压承载力
1.在竖向荷载作用下，内支撑结构按框架计算时，立 柱应按偏心受压构件计算；内支撑结构按连续梁计算时， 可按轴心受压构件计算；
2.立柱的受压计算长度应按下列规定确定：
1）单层支撑的立柱、多层支撑底层立柱的受压计算长度应 取底层支撑至基坑底面的净高度与立柱直径或边长的5倍之和；
2）相邻两层水平支撑间的立柱受压计算长度应取此两层水 平支撑的中心间距；
9、内支撑形式选择、结构计算、配筋设计、 配筋图绘制
10、腰梁、冠梁设计。 11、锚头设计
（二）支撑构件的受压计算长度
1.水平支撑在竖向平面内的受压计算长度，不设置立 柱时，应取支撑的实际长度；设置立柱时，取相邻立柱的 中心间距；
2.水平支撑在水平平面内的受压计算长度，对无水平 支撑杆件交汇的支撑，取支撑的实际长度；对有水平支撑 杆件交汇的支撑，取与支撑相交的相邻水平支撑杆件的中 心间距；当水平支撑杆件的交汇点不在同一水平面内时， 水平平面内的受压计算长度宜取与支撑相交的相邻水平支 撑杆件中心间距的1.5倍。
井字型集中式。
6.圆形环梁式
圆形环梁式
特点
在采用钢筋混凝土支撑时， 因地制宜地采用环梁方案， 可方便中间筒体、主楼施 工，方便土方开挖；
将支撑体系受力主构件化 为圆形结构，受力条件较 好，可节约钢筋混凝土量。
在坑外周荷载不均匀，土 性软硬差异较大，部分地 层水平基床系数很小时， 此布置形式慎用。
1.单跨压杆式支撑 当基坑平面呈窄长条状、短边的长度不很大时，所用支撑 杆件在该长度下的极限承载力尚能满足支护系统的需要，则采 用这个形式具有受力明确、设计简洁、施工安装灵活方便等优 点。
单跨压杆式支撑
多跨压杆式支撑
2.多跨压杆式支撑 当基坑平面尺寸较大，所用支撑杆件在基坑短边长度下的 极限承载力尚不能满足支护系统的要求时，就需要在支撑杆件 中部加设若干支点，给水平支撑杆加设垂直支点，就组成了多 跨压杆式的支撑系统。这种形式的支撑受力也较明确，施工安 装较单跨压杆式来得复杂。
支撑布置与开挖土方设备和 工艺不协调时，土方开挖和 主体结构施工较困难。
2.井字型
井字型集中式
特点
一般在用钢筋混凝土支撑 时，在环境保护要求不高 的条件下，将水平直交的 支撑布置成井字型与角撑 相结合的支撑体系，以便 利土方开挖和主体结构施 工；
采用钢筋混凝土支撑时， 可与施工栈桥结合设计。