姬涛
中铁十局集团建筑工程有限公司 山东济南 250000
【摘要】地下车库顶板采用支撑加固的方法，使施工升降机可以安装在车库顶板上，升降机基础与车库顶板连为一体，同时也避免了在车库顶板上预留洞口，从而比较经济地解决了施工升降机在车库底板上的安装难题。
【关键词】 施工升降机 车库顶板 高层建筑
高度较高，结构复杂是现代建筑的特点，但这给建筑施工带来了不少问题。施工升降机是高层建筑施工中必不可少的垂直运输设备之一，一般来说施工升降机安装在地面上，但在实际应用中，由于部分高层建筑上部结构的变化使施工升降机无法按照常规情况安装，为了在满足安装要求的前提下保证施工升降机在使用过程中的安全性，降低安装成本，方便工程施工，保证施工进度，将施工升降机基础设在建筑物顶板上，并对顶板采取加固措施的方案，具有较好的安全性、可靠性和经济性。
1 工程概述
1.1 工程概况
建筑面积约 20.3 万平方米，地上 15.8 万平方米，地下 4.5 万平方米，两个主楼底部通过三层裙房相连，地下车库两层，裙房一层为展厅。地下车库顶板为框架结构，混凝土强度 C35，钢筋等级HRB400级，板厚350㎜，施工升降机安装部位顶板覆土厚度为1.5m。
1.2 工程特点
工程工期紧、任务重，必须通过人、财、物的投入和有力的保证措施，进行科学的策划、组织和协调；加以工程安全、进度、质量的控制，才能使工程按照业主的要求安全有效地完成。
工程主楼落在地下车库顶板范围内且距车库外边线较远，外立面为半弧形每层递减结构，只有两个立面垂直，且层数多，单层面积大，使用材料多，根据现场环境进行科学、合理的计划，两个主楼及裙房各安装一台施工升降机，保障垂直运输，使二次结构、装饰装修、设备安装等分项工程有效实施。
2 方案的选择
根据本工程升降机安装位置的现场实际情况，可采用三种施工方案，具体如下：
方案一将施工升降机安装在地面上，地基土须满足升降机基础承载力及沉降要求，可选择落在坚实未经扰动的原状土上。若在回填土上时，须对地基土分层夯实，质量不宜保障；采取混凝土桩或承台等加固措则，时间和经济成本过高。还须在基础周围做排水沟、集水坑等排水措施，保证没有积水。
方案二将升降机基础直接落在地下车库基础底板上，经过计算承载力能够满足要求。但需要将车库顶板、梁钢筋切断,楼板预留施工洞口,且需要设计、监理单位同意,工程竣工前拆除后要恢复结构，工作量比较大。开洞部位施工缝处理、防水性能均存在质量隐患，且升降机在该部位须设支撑托架，安全隐患大。若在地下车库的人防区域，则不允许结构板开洞。
方案三安装在地下车库顶板上并采取加固措施，通过计算顶板承载力能够满足要求，且脚手架搭设方便快捷；升降机可安装在材料及运送进出通道比较方便的部位；升降机下方有较宽敞的材料运输及堆放场地，减少运输距离；结构及装饰工程收尾工作量也最小。
综合考虑安全、进度、成本等因素，故选择采用方案三设在地下车库顶板并进行加固的方案。
3 车库顶板设置施工升降机设计
3.1 车库顶板支撑方案
在负一层车库升降机基础范围内的车库顶板底部，采用φ48×2.8mm扣件式钢管支架卸载体系，立杆最大纵横间距0.60×0.60m，立杆顶端安装φ30可调托撑，可调托撑U形托内放置50×70方木，形成车库顶板卸载体系。
3.2 升降机与车库顶板容许荷载对比计算
3.2.1 升降机荷载计算
按21层（最高）进行验算，依据施工升降机从车库顶板-1.80m至机房层顶99.10m，根据要求留出顶部自由端9m，总高度为109.9m，每节导轨长1.508m，需要72节标准导轨架。
升降机构配件如下：吊笼数量2个，单重1380kg；标准节数量72个，单重145kg；附着装置数量14个，单重135kg；护栏组件数量1个，单重940kg；下电箱数量1个，单重24kg；驱动装置数量2个，单重660kg；电缆卷筒数量2个，单重70kg；电动起重机数量1个，单重51kg；限位装置数量8个，单重3kg；电缆滑车数量2个，单重41kg；电缆固定架数量1个，单重18kg；电缆护圈数量1个，单重17kg。
升降机整机自重：P1=（吊笼自重+标准节重+额定载重量+附着重量+其余构配件重量）=（1380×2+145×72+2000+1890+2616）=19706kg=197.1KN
施工升降机容许载荷：双笼升降机容许荷载值P2=2×2000Kg=40KN
升降机基础荷载标准值：P3==25.5×6.2×3.8×0.30=180.2KN
升降机均布荷载设计值=（2.1×197.1+2.1 ×40+1.2×180.2）/(6.2×3.8)=30.30KN/㎡。
式中:1—升降机运行荷载动力系数取2.1；
2—升降机基础恒荷载分项系数取1.2
升降机基础长度取6.20m；
升降机基础宽度取3.8m；
升降机基础厚度取0.30m;
升降机基础面积(㎡)。
3.2.2 地下车库顶板设计容许荷载与升降机作用荷载对比计算
已知条件：（1）升降机安装区域地下车库顶板覆土厚度为1.5m；
（2）升降机作用荷载设计值=30.30KN/㎡。
地下车库设计荷载计算：（1）升降机安装区域地下车库顶板覆土荷载设计值=1.2×1.5×18=32.4KN/㎡；
式中：-恒荷载分项系数；
-地下车库顶板设计覆土厚度(m);
-覆土容重（KN/m3）
（2）升降机安装区域地下车库顶板活荷载设计值
=1.4×5.0=7.0KN/㎡；
（3）升降机安装区域地下车库顶板容许荷载设计值==39.4KN/㎡。
3.2.3 设计容许荷载与升降机作用荷载对比
升降机安装区域地下车库顶板容许荷载设计值=39.4KN/㎡＞升降机作用荷载设计值=30.30KN/㎡。
荷载对比计算结论：所有楼座升降机安装区域的地下车库顶板结构承载力满足要求。
3.3 立杆稳定性验算
根据设计图纸，地下车库顶板活荷载标准值如下：普通部位车库顶活荷载标准值，使用时不得超过5KN/m2；为了确保安全，本方案按照以下保守性原则验算：地下车库顶板只承担原设计结构自重,安装施工升降机所产生的荷载全部由顶板下扣件式钢管支撑架体承担。
取最不利进行验算，折算成楼板厚度进行计算：d=30.3（KN/㎡）/25（kN/m3）=1.22m。
楼板模板支架参数
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泵送砼或不均匀堆载等因素产生的附加水平荷载 竖向永久荷载标准值的2%
风荷载 不考虑风荷载作用！
3.3.1 立杆轴力设计值
不组合由风荷载产生的附加轴力时，立杆轴力设计值按下式计算：
N=1.3×[0.102×3.6+(24×1.22+1.1×1.22+0.3)×0.6×0.6]+1.5×2.5×0.6×0.6=16.30kN
3.3.2 立杆计算长度
有剪刀撑框架式支撑结构中的单元框架稳定性验算时，立杆计算长度L0=βHβaμh
μ—立杆计算长度系数，按《建筑施工临时支撑结构技术规范》附录表B-3水平杆连续取值。表中主要参数取值如下：
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ax—单元框架x向跨距与步距h之比，ax =lx/h=0.6/1.35=0.44
nx—单元框架的x向跨数，nx =6
x向定义：立杆纵横向间距相同，x向为单元框架立杆跨数大的方向，取板底立杆纵距方向。
根据以上参数查表，立杆计算长度系数μ=1.57
βa—扫地杆高度与悬臂长度修正系数，按附录表B-5水平杆连续取值，βa=1.07
其中a1—扫地杆高度与步距h之比，a1=0.2/1.35=0.15
a2—悬臂长度与步距h之比，a2=0.5/1.35=0.37
a—a1与a2中的较大值，a=0.37
βH—高度修正系数，架体高度3.6m,βH=1
立杆计算长度L0=βHβaμh =1×1.07×1.57×1.35=2.27m
3.3.3 立杆稳定性验算
有剪刀撑框架式支撑结构，应按下式对单元框架进行立杆稳定性验算：≤f
N--立杆轴力设计值，取16.30kN；
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计算结论：立杆稳定性满足要求!
4 施工要点及材料性能要求
4.1 支撑系统施工要点
立杆顶部设置丝杠直径≥30㎜的支托，形成立杆轴向传力。顶托与方木托梁必须顶紧，通过方木向混凝土顶板施加一定预应力。
架体外侧搭设竖向连续剪刀撑，在纵向、横向两个方向的中间部位分别设置竖向剪刀撑，在架体扫地杆、架体0.2 米、架体2.9米处位置，设置2道水平剪刀撑。
支撑体系外围立杆纵横向必须搭设竖向连续剪刀撑，剪刀撑的各根斜杆必须在立杆两侧分别设置，以防因剪刀撑节点重迭导致的与立杆或水平杆无法连接现象。剪刀撑钢管采用搭接连接，搭接长度≥1m,且每侧至少采用2个旋转扣件做可靠连接，与立杆或水平杆相交处采用旋转扣件扣接牢固，构成“半刚性杆系结构”支架体系。
各扣件螺栓均采用500㎜长臂板手拧紧，使其扭力矩均控制在40～65N·m。
4.2 施工材料要求
4.2.1 可调支托技术性能
可调支托材质为Q235级钢材制作，丝杠直径必须≥30㎜，U形承托板的钢板厚度必须≥5㎜，U型托内部净宽度必须≥100㎜，长度必须≥120㎜，且无弯曲、麻点锈和裂纹现象。
4.2.2 钢管技术性能
采用外径48mm，壁厚≥2.8mm钢管，钢管应符合现行国家标准《直缝电焊钢管》GB/T13793—2008或《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3092中规定的Q235普通钢管技术性能要求，并应符合现行国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235A级钢的规定，不得使用有严重锈蚀、弯曲、压扁及裂纹的钢管。
4.2.3 扣件技术性能
采用可锻铸铁制作的扣件，其材质性能应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831-1995）的规定，不得有裂纹、气孔、舒松、砂眼等锻造缺陷，扣件的规格应与钢管相匹配，贴和面应平整，活动部位灵活。
4.2.4 木材性能
方木加工使用的原材料树种应为东北落叶松，不得使用有腐朽、霉变、虫蛀、折裂、枯节的木材。方木次楞材质符合现行国家标准《木结构设计规范》GB50005,TC17B级材质强度规定。施工现场制作或市购的方木，在使用前其含水率不应大于20％。
5 安全防范措施
待地下车库顶板混凝土达到设计强度后，方可允许安装施工升降机；地下车库顶板后浇带区域范围内的支撑体系不得拆除；施工升降机双吊笼容许载荷不得大于2×2000㎏施工升降机周围5m范围内，不得堆放易燃、易爆物品及其他杂物；升降机的地面进出口应设置防护棚。
6 结语
近年来，施工升降机在建筑工程中的应用越来越普遍，但由于许多建筑上部结构与地下室外墙不在同一轴线，并且受限于施工场地等条件，造成施工升降机须安装在地下室顶板上，但地下室顶板经计算往往无法满足上部荷载要求，因此为确保施工安全，须地下车库顶板采用支撑加固的方法。
参考文献：
[1]杜荣军. 脚手架、支架工程安全的设计计算和施工管理要点(3)[J]. 施工技术,2016,45(21):139-143.
[2]曹必正，李飞涛.安装在车库顶板上的升降机基础设计与安全性验算[J].建筑工程技术与设计,2016,(33).
[3] 魏新荷. 扣件式钢管脚手架施工安全控制措施研究[D].西安建筑科技大学,2012.