魯燁，韋應(yīng)彬

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東深圳 518045）

1 工程概況

上境花園項(xiàng)目位于中山市西區(qū)金港路與廣豐工業(yè)大道交匯處，項(xiàng)目包括50 棟聯(lián)排別墅、12 棟高層住宅、4 棟單層商鋪、1 座小學(xué)、1 座幼兒園和其他附屬設(shè)施，占地面積1.6×105m2，總建筑面積3.03×105m2。高層住宅采用剪力墻結(jié)構(gòu)，其余建筑均為框架結(jié)構(gòu)。其中高層住宅單體情況：8 棟33 層，建筑高度98.00 m；1 棟32 層，建筑高度95.10 m；2 棟31 層，建筑高度92.20 m。

2 施工升降機(jī)應(yīng)用基本情況

為滿足垂直運(yùn)輸需要，每棟高層住宅均安裝1 臺(tái)施工升降機(jī)，升降機(jī)型號(hào)均為SC200/200，計(jì)劃安裝高度為99～105 m，施工升降機(jī)基礎(chǔ)設(shè)置在地下室頂板上，基礎(chǔ)尺寸為6 200 mm長(zhǎng)×3 800 mm 寬×300 mm 厚，配雙層雙向φ12 mm@200 mm鋼筋，混凝土標(biāo)號(hào)C35。施工升降機(jī)安裝于地下室頂板上，經(jīng)設(shè)計(jì)院核算，地下頂板承載力無(wú)法滿足施工升降機(jī)在工作時(shí)要求，因此，需對(duì)地下室頂板采取回頂措施。

鋼管腳手架支撐體系是常用的地下室頂板回頂措施，鋼管截面尺寸較小，本項(xiàng)目地下室頂板所需回頂?shù)拿娣e比較大，共計(jì)33.75 m2。同時(shí)由于本項(xiàng)目施工升降機(jī)拆除時(shí)間較晚，地下室大面積的鋼管支撐回頂架將會(huì)影響該區(qū)域機(jī)電管線的安裝及裝飾裝修工程。項(xiàng)目部經(jīng)過(guò)仔細(xì)探討，決定采用方鋼柱支撐體系作為地下室頂板回頂措施。

3 方鋼柱回頂體系介紹

地下室頂板用4 根截面尺寸為200 mm×200 mm×5 mm的方鋼進(jìn)行回頂，施工升降機(jī)導(dǎo)軌架尺寸650 mm×650 mm，在導(dǎo)軌架的4 個(gè)角點(diǎn)處，分別放置1 根截面尺寸為200 mm×200 mm×5 mm 的方鋼，并用支撐鋼管架臨時(shí)將方鋼向上頂緊地下室頂板，圖1 即為方鋼回頂體系平面定位圖；在方鋼底部地下室底板上，用C35 素混凝土澆筑尺寸為1 250 mm×1 250 mm×100 mm 的基礎(chǔ)，待基礎(chǔ)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后，拆除支撐鋼管架，圖2 即為方鋼回頂體系立面圖。

圖1 方鋼回頂平面定位圖

圖2 方鋼回頂立面圖

回頂方鋼長(zhǎng)度根據(jù)所在區(qū)域?qū)痈叽_定，兩端分別焊截面尺寸為400 mm×400 mm×10 mm 的鋼板，在方鋼底部與鋼板焊接處，每邊加焊2 塊加勁板；方鋼底部鋼板下方再點(diǎn)焊4 根“L”形φ20 mm 鋼筋，用于方鋼的臨時(shí)固定，圖3 即為方鋼底部做法大樣圖。當(dāng)鋼柱位置受到軌道架影響而無(wú)法直接回頂?shù)杰壍兰艿撞繒r(shí)，則鋼柱距軌道架立桿距離不得大于300 mm。

圖3 方鋼底部大樣圖

4 方鋼回頂體系受力計(jì)算

需要方鋼回頂?shù)氖┕ど禉C(jī)型號(hào)為SC200/200，吊籠質(zhì)量（含傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）2×2 000 kg。

4.1 施工升降機(jī)基礎(chǔ)荷載計(jì)算

基礎(chǔ)承載力P 計(jì)算：

式（1）～ 式（4）中，M 為雙籠施工升降機(jī)總質(zhì)量，kg；P 為方鋼受到的總荷載，kN；P1為施工升降機(jī)下傳的荷載，kN；P2為施工升降機(jī)附加基礎(chǔ)下傳的荷載，kN；g 為重力加速度，9.8 m/s2；G施工電梯為雙籠施工升降機(jī)產(chǎn)生的重力，kN；G附加基礎(chǔ)為施工升降機(jī)附加基礎(chǔ)產(chǎn)生的重力，kN。

參數(shù)如下：

吊籠質(zhì)量（含傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）=2×2 000kg，外籠重質(zhì)量=2×1 000 kg，額定載質(zhì)量=2×2 000 kg，底架護(hù)欄質(zhì)量=1 300 kg，導(dǎo)軌架總質(zhì)量=70×150 kg（最大安裝高度按105 m，共需70 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，11 個(gè)附墻架），電源電纜、電纜導(dǎo)向裝置、緊固件等附件質(zhì)量為2 000 kg，附墻架質(zhì)量=11×146 kg。

雙籠施工升降機(jī)總質(zhì)量：M=2×2 000+2×1 000+2×2 000+1 300+70×150+2 000+11×146=23 406 kg。

由于鋼筋自重遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于混凝土自重，故計(jì)算時(shí)G 附加基礎(chǔ)僅考慮混凝土自重，基礎(chǔ)300 mm 板自重完全傳遞到方鋼回頂處，即P2=G附加基礎(chǔ)=Gk×V=24×0.3×6.2×3.8=169.63 kN。其中，Gk為混凝土自重標(biāo)準(zhǔn)，kN/m3，24 kN/m3；V 為混凝土基礎(chǔ)體積，m3。

雙籠升降機(jī)下傳荷載P1=M×0.02 kN=468.12 kN；

方鋼受到的總荷載：P=P1+P2=468.12+169.63=637.75 kN；

對(duì)于軸心受壓構(gòu)件，每根方鋼受到的荷載：N=P/4=637.75/4=159.44 kN。

4.2 方鋼穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》鋼柱穩(wěn)定性計(jì)算公式：

式中，N 為立桿的軸心壓力設(shè)計(jì)值，N=159.44 kN；φ 為軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)，可由長(zhǎng)細(xì)比l0/i 查表得到；i 為計(jì)算方鋼的截面回轉(zhuǎn)半徑，cm：ix=iy=8.07；A為方鋼凈截面面積，cm2：A=19.75；σ 為方鋼立桿軸心受壓應(yīng)力計(jì)算值，N/mm2；[f]為方鋼抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，[f]=205 N/mm2；l0為計(jì)算長(zhǎng)度，m，l0=3.3 m。

由長(zhǎng)細(xì)比l0/i 的結(jié)果查表得到，軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)φ=0.895；

鋼管立桿受壓應(yīng)力計(jì)算值σ=159.44×1 000/(0.895×1975)=90.20 N/mm2；

鋼管立桿穩(wěn)定性計(jì)算σ=90.20 N/mm2＜[f]=205 N/mm2（方鋼抗壓強(qiáng)度的設(shè)計(jì)值），滿足要求。

4.3 彎矩計(jì)算

由于施工升降機(jī)定位難以避免與頂板梁沖突，或者由于受軌道架影響方鋼無(wú)法直接回頂?shù)杰壍兰艿撞?，因此回頂時(shí)可能會(huì)將鋼柱偏移，形成偏心受壓構(gòu)件。

根據(jù)GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中：

因此，

式中，γ 為截面塑性發(fā)展系數(shù)，取1.05；Wn為凈截面模量，查表得：241 cm3；f 為鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，取f=205 N/mm2；M為方鋼承受的彎矩。

計(jì)算時(shí)，考慮最不利情況，當(dāng)方鋼回頂處無(wú)梁影響時(shí)，彎矩完全由方鋼承擔(dān)，此時(shí)，方鋼承受的彎矩最大為：M=1.05×241×1 000×205=51.874 kN·m。

由于上部荷載產(chǎn)生的彎矩完全由方鋼承擔(dān)，因此，此時(shí)的偏心距為：e=M/N=51.874/159.44=0.33 m。

綜上，當(dāng)方鋼回頂處無(wú)梁時(shí)，方鋼距軌道架的水平距離不得大于330 mm，施工時(shí)要求不得大于300 mm。

5 效益分析

本工程采用方鋼柱對(duì)施工升降機(jī)基礎(chǔ)下部進(jìn)行了回頂，有了以下4 方面的顯著效果。

1）安全文明效益

采用方鋼柱對(duì)地下室頂板回頂，場(chǎng)地開闊，方面清理，整個(gè)場(chǎng)地干凈整潔，做到工完場(chǎng)清的效果。

2）質(zhì)量效益

相對(duì)于傳統(tǒng)鋼管支撐腳手架回頂施工，方鋼柱施工更加簡(jiǎn)便，操作難度更低，更能保證施工質(zhì)量。

3）經(jīng)濟(jì)效益

每套回頂裝置包括4 根方鋼及混凝土基礎(chǔ)，鋼材消耗量約0.5 t，鋼柱加工制作費(fèi)0.4 萬(wàn)元，包括混凝土基礎(chǔ)在內(nèi)的安裝費(fèi)0.2 萬(wàn)元?？芍貜?fù)拆裝使用，在正常保養(yǎng)防銹處理情況下周轉(zhuǎn)次數(shù)按3 次計(jì)算，項(xiàng)目實(shí)際成本為0.3 萬(wàn)元。另外，不能使用的鋼材也可做廢材處理，進(jìn)一步減少成本。

若采用傳統(tǒng)鋼管腳手架回頂，按回頂面積7.5 m×4.5 m，高度3.3 m，立桿間距0.75 m×0.75 m，步距1 m，鋼管規(guī)格φ48 mm×3 mm，每次回頂時(shí)間9 個(gè)月計(jì)算，需要扣件式鋼管1.83 t，租賃費(fèi)用為0.21 萬(wàn)元，搭拆共需6 個(gè)工日，人工費(fèi)為0.2 萬(wàn)元，在不考慮機(jī)械成本的情況下，合計(jì)成本0.4 萬(wàn)元。

上述分析未計(jì)算傳統(tǒng)方式影響機(jī)電管線安裝造成的損失，因此，對(duì)比傳統(tǒng)回頂方式，每套鋼柱回頂裝置可節(jié)約成本約0.1 萬(wàn)元。本工程采用12 套方鋼回頂裝置，僅從材料及人工方面共節(jié)約成本1.2 萬(wàn)元。

4）環(huán)境效益

施工現(xiàn)場(chǎng)干凈、方鋼柱可以循環(huán)使用。方鋼柱的應(yīng)用可使機(jī)電安裝工程、地下室裝飾裝修工程提前穿插施工，節(jié)約工期，產(chǎn)生較大的隱形經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)方鋼柱的應(yīng)用提升了地下室文明施工程度，提高了企業(yè)形象。

6 結(jié)語(yǔ)

本工程成功應(yīng)用了施工升降機(jī)基礎(chǔ)方鋼回頂施工技術(shù)，取得了良好的施工效果。在設(shè)計(jì)加工過(guò)程中，應(yīng)用BIM 技術(shù)對(duì)圖紙進(jìn)行實(shí)體化，進(jìn)行可視化交底，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。在今后推廣應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，計(jì)劃將方鋼柱替換成格構(gòu)柱，以減輕單個(gè)構(gòu)件質(zhì)量，方便拆卸。本文論述的方鋼回頂施工技術(shù)為需要對(duì)施工升降機(jī)底部地下室頂板回頂?shù)墓こ烫峁┝藚⒖迹⑼ㄟ^(guò)實(shí)踐證明了該技術(shù)的可行性，拓展了新的工藝空間，邁出了新的一步。