混凝土楼板上行走吊机时楼板承载能力计算方法

混凝土楼板上行走吊机时楼板承载能力计算方法佚名【摘要】为了简化施工过程，节约施工成本，阐述了利用通用有限元分析软件对楼板承载力计算的方法，以保证在不加固原有混凝土楼板时，吊机等机械设备可以直接安全可靠的在混凝土楼板上进行行走和吊装构件等工作。%Inordertosimplifytheconstructionprocessandsavetheconstructioncost,describesthecalculationmethodofbearingcapacityofslabsusingfiniteelementanalysissoftware,ensurethemachinescanbedirectlysafetyrunningandliftingcomponentsonunreinforcedconcretefloor.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷)，期】2015(000)026【总页数】2页(P57-58)【关键词】汽车吊;混凝土楼板;有限元;计算方法【正文语种】中文【中图分类】TU311.21计算方法的思路介绍许多工程中由于施工需要，吊机等大型机械设备需要在已浇筑完成的混凝土楼板(如地下室顶板)上行走或吊装构件，此时楼板上的施工荷载与楼板设计荷载相差较大，一般施工组织设计时，都选择对机械设备下方的混凝土梁和楼板进行加固处理。然而，许多实际工程中，由于功能设计的需要，混凝土楼板厚度较大，可达到400mm，楼板自身承载能力较大，文章阐述了一种混凝土楼板承载力计算方法，可以为吊车等施工机械设备在未加固楼板上作业提供计算依据，从而节约施工成本，加快施工速度。混凝土楼板承载能力计算思路如下：1） 利用有限元软件midasgen将需要验算部分的混凝土柱、梁及楼板进行建模；2） 按汽车轮胎与地的接触面积尺寸来划分楼板；3） 画出楼板的影响线，根据影响线把吊机荷载加到最不利的位置；4） 计算楼板的弯矩值；5） 根据板的配筋由弯矩确定的原理，在PKPM中建立楼板模型并施加已计算出的弯矩值，得出楼板的配筋、挠度和裂缝等。2计算方法的应用本结构为某学校风雨操场已完成地下室部分，地下室柱间距最大为8.55m，主梁跨间设置一道次梁，楼板厚度为250mm。汽车吊需要在地下室顶板上行走和进行吊装作业，先分别对两种情况进行分析。2.1吊车在楼板上行走时1） 根据施工图在midasgen中建立三维模型并进行划分网格，图中楼板网格尺寸是0.28mx0.31m,如图1所示。2） 楼板的影响线。a.取地下室平均相邻跨度最大的5跨顶板，如图2所示。其中，F1表示汽车吊前轴位置，前轴轴荷载为190kN,F2表示汽车吊后轴位置，后轴轴荷载为260kN，间距为5750mm。影响线考虑以F2作用于A点时为初始位置，F1作用于F点时为最终位置。b.由弯矩影响线确定荷载最不利布置位置。由于CD之间板跨为最大板跨，而板的配筋是各跨相同，故板的结构最不利位置为CD板的跨中位置，即C1点处。前轴F1对C1点弯矩MC1的影响线如图3所示。图1混凝土结构有限元模型图2地下室相邻跨度顶板示意图后轴F2对C1点弯矩MC1的影响线如图4所示。图3F1对MC1的影响线图4F2对MC1的影响线把F1对C1点的弯矩影响线起始点移动到A点与F2对C1点的弯矩影响线相加，即得到合力对于C1点的弯矩影响线，如图5所示。图5合力对MC1的影响线(以后轮F2所处位置为标准)由合力的影响线可得，当后轴F2作用于C1点时，地下室顶板所承受的弯矩为最大，即后轴F2作用于C1点时为板的最不利荷载布置。在楼板上施加吊车荷载，如图6所示。图6吊车荷载布置后轴一侧的轮子产生的压力:(260/2)x1.4=182kN,换算为局部压力荷载:P=182/(0.28x0.31x2)=1048.4kN/m2，即吊车后轴轮压为1048.4kN/m2。计算楼板的弯矩，如图7所示。根据所施加的压力，计算楼板中产生的弯矩，弯矩最大值为54.7kN-mo图7楼板弯矩图楼板配筋。根据midasgen计算出的楼板内力，在PKPM中可得出楼板的弯矩及配筋，横向弯矩和对应的配筋分别为54.9kN-m和685mm2，纵向弯矩和对应的配筋分别为46.4kN-m和575mm2，施工图纸中地下室顶板底部双向配筋12@120，配筋截面积(mm2)为940>685，满足实际施工要求，可以不加固处理。计算楼板竖向位移和裂缝宽度。楼板竖向位移最大值2.2mm。板的底部双向配筋12@120时楼板裂缝宽度最大值0.03mm，小于规范0.2mm的要求,可以不加固处理。2.2吊车在楼板起吊构件时当汽车吊支腿支在楼板上时，支腿的横向距离7.6m，纵向距离6.0m，支腿下方垫0.6mx0.6m的垫块。吊车自重450kN，最重单根构件重71kN，考虑构件起吊时的动力系数1.4，则吊车与构件的重量之和为450+71x1.4=550kN,考虑不利情况按只有两个支腿受力，则每个支腿承受压力为275kN，如图8所示。图8楼板上支腿处压力图9工程施工效果图图8中网格的尺寸是0.28mx0.31m,则楼板局部承受压力为:P=275/(0.28x0.31x4)=792kN/m2。重复上一节计算步骤可得，板的配筋、位移、裂缝。计算得出配筋面积为782mm2，小于施工图中楼板配筋940mm2，楼板竖向位移最大值2.5mm，裂缝宽度最大值0.05mm，均小于规范限值，可以不加固处理。图9为70t汽车吊在未加固的地下室顶板上行走和吊装构件，经复核，在吊机撤离施工现场后，地下室顶板未增加新的裂缝和漏水点。3结语类似工程中，当大型机械设备需要在楼板上作业时，均可按照阐述的计算方法进行楼板承载能力验算，在保证施工安全和妥善保护已完成的混凝土结构的同时，可促使后续的施工方案既经济又高效。参考文献：【相关文献】GB