大型國際航站樓叉車樓板施工等效荷載的計(jì)算

王剛 龐程程 陳華 劉天穎

摘 要：杭州蕭山國際機(jī)場新建T4航站樓深基坑工程周邊環(huán)境十分復(fù)雜，該基坑為坑中坑，需要進(jìn)行圍護(hù)設(shè)計(jì)。同時(shí)，周邊交通運(yùn)輸條件受限，部分區(qū)域鋼筋混凝土支撐梁采用靜力切割后，叉車上結(jié)構(gòu)板樓面進(jìn)行支撐拆除。通過現(xiàn)場調(diào)查及查閱相關(guān)技術(shù)資料，本文研究了不同噸位叉車自重及載重時(shí)總重量分布在結(jié)構(gòu)樓板上的荷載比例、前后軸叉車不同輪軸的接觸面積，計(jì)算出樓板承受的均布荷載大小，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)樓板配筋大小及樓板厚度，分析在該荷載作用下樓板承載力是否滿足要求，論證其對結(jié)構(gòu)自身的性能安全是否有影響。

關(guān)鍵詞：叉車;樓面均布荷載;樓板配筋;結(jié)構(gòu)承載力

中圖分類號：TU198文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）23-0110-04

Abstract： The surrounding environment of the deep foundation pit project of the new T4 terminal of Hangzhou Xiaoshan International Airport is very complicated， the foundation pit is a pit-in-the-pit and needs to be designed for enclosure. At the same time， the surrounding transportation conditions are restricted， after the reinforced concrete support beams in some areas are statically cut， the forklift goes up to the structural slab floor to remove the support. Through on-site investigation and access to relevant technical data， this paper studied the load ratio of the total weight distributed on the structural floor under the conditions of different tonnage of forklifts' own weight and load， and the contact area of the front and rear axles of the forklift， and calculated the uniformly distributed load that the floor slab beared， and then analyzed whether the bearing capacity of the floor slab met the requirements under the load based on the size of the structural floor reinforcement and the thickness of the floor slab， and demonstrated whether it had an impact on the performance and safety of the structure itself.

Keywords： forklift;uniformly distributed floor load;floor reinforcement;structural bearing capacity

隨著工程建設(shè)技術(shù)的不斷發(fā)展和城市現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，城市建設(shè)用地壓力日益凸顯。為有效緩解城市建設(shè)用地壓力，建筑群深基坑工程不斷得以開發(fā)及應(yīng)用，目前，深基坑施工技術(shù)已經(jīng)基本成熟[1]。高層建筑及城市基礎(chǔ)設(shè)施（如地鐵、大型機(jī)場）建設(shè)使得深基坑工程施工和設(shè)計(jì)的難度越來越大，環(huán)境越來越復(fù)雜，施工領(lǐng)域?qū)ι罨庸こ痰难芯亢屯度胍膊粩嘣黾樱@就為施工及設(shè)計(jì)人員提供了豐富的研究課題。深基坑工程呈現(xiàn)“大、深、雜”的特點(diǎn)，不再被視為臨時(shí)性的支護(hù)工程[2]。如何合理選擇基坑支護(hù)，在保證基坑開挖安全的同時(shí)降低基坑施工投入，值得施工技術(shù)人員及設(shè)計(jì)人員深入探索。

1 工程概況

杭州蕭山國際機(jī)場新建T4航站樓位于機(jī)場進(jìn)出場兩條主干道之間，緊鄰在建地鐵車站、高鐵車站和交通中心，基坑之間相互影響，周邊環(huán)境十分復(fù)雜。航站樓基坑分為A1和A2兩個(gè)基坑，基坑總面積為7.9萬m2，其中，A1基坑面積為6.5萬m2，A2基坑面積為1.4萬m2。航站樓A1基坑?xùn)|側(cè)落深區(qū)為在建交通中心區(qū)域四層地下室，開挖深度為17.65 m，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注樁排樁結(jié)合水泥土攪拌樁止水帷幕，東側(cè)采用兩級卸土放坡，基坑內(nèi)設(shè)置一道鋼筋混凝土水平支撐，待B3層樓板施工完成、強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，進(jìn)行混凝土水平支撐拆除。受周圍環(huán)境限制，汽車吊僅能站在基坑?xùn)|側(cè)平臺上，施工單位需要利用叉車上樓面進(jìn)行支撐拆除。

2 施工計(jì)算

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009—2012），在結(jié)構(gòu)樓板設(shè)計(jì)和計(jì)算中，將叉車在樓面行走時(shí)的施工荷載確定后，通過結(jié)構(gòu)受力分析計(jì)算和截面配筋計(jì)算，滿足叉車行走時(shí)的結(jié)構(gòu)受力需求。那么，叉車在樓板上行走時(shí)的荷載大小應(yīng)該如何取值，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)樓面活荷載是否包括叉車產(chǎn)生的荷載呢？下面就叉車在樓面上行走時(shí)的荷載進(jìn)行分析，其間，叉車在樓面行走過程中僅考慮產(chǎn)生的活荷載，同時(shí)考慮其搬運(yùn)和裝卸物體時(shí)啟動和剎車的動力系數(shù)，考慮其在運(yùn)輸過程中勻速運(yùn)動，動力系數(shù)取1.1，一般其動力荷載只傳至樓板和梁。本工程混凝土支撐梁采用靜力切割拆除方式，切除完成后利用叉車上樓面進(jìn)行外運(yùn)，樓面上5 t叉車時(shí)需要進(jìn)行受力分析和計(jì)算。

3 計(jì)算方法

通過查閱5 t叉車性能參數(shù)，得出其軸距、前輪距、后輪距、整車質(zhì)量及最大起重量，按照《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB 50009—2012）中等效均布荷載的確定方法，計(jì)算出叉車處于運(yùn)動狀態(tài)時(shí)的樓面均布荷載。如何將一輛叉車滿載時(shí)的荷載傳遞到4個(gè)輪子上，如何確定每個(gè)輪胎分到的荷載大小是計(jì)算的關(guān)鍵。城鎮(zhèn)道路單軸雙輪100 kN車輛行走荷載設(shè)計(jì)一般遵循以下標(biāo)準(zhǔn)：前橋荷載承受總重量的30%，后橋荷載承受總重量的70%。叉車的荷載主要作用于前橋，通過對現(xiàn)場實(shí)際情況調(diào)查以及力學(xué)模擬計(jì)算，前橋負(fù)荷按照總重量的78%、后橋負(fù)荷按照總重量的22%進(jìn)行計(jì)算，這樣就可以算出每個(gè)輪胎所承受的重量，再通過現(xiàn)場實(shí)際測量輪胎與樓板面的接觸面積，即可進(jìn)行計(jì)算。下面以5 t叉車為例進(jìn)行計(jì)算。

3.1 5 t叉車參數(shù)

5 t叉車工作及行走狀態(tài)的最大自重為12.9 t，如圖1所示。叉車輪壓計(jì)算結(jié)果如表1所示。

樓板尺寸為12 m×4.5 m，板厚為160 mm，考慮到結(jié)構(gòu)板受力最不利位置，叉車行走時(shí)，原單向板樓板板面配筋的下部筋由[Φ]12@150調(diào)整成[Φ]12@100，對樓板配筋進(jìn)行加密，然后進(jìn)行計(jì)算。最不利行走工況如圖2所示。

3.2 叉車行走時(shí)對樓板的沖切驗(yàn)算

因?yàn)闃前搴穸萚h]=160 mm<800 mm，所以截面高度影響系數(shù)[βh]取1.0。[h0]為截面有效高度，取兩個(gè)方向配筋的截面有效高度平均值。[um]為計(jì)算截面的周長，取距離局部荷載或集中反力作用面積周邊[h0]/2處板垂直截面的最不利周長。經(jīng)計(jì)算，[h0]和[um]的大小為：

3.5 叉車行走時(shí)的彎矩和剪力值計(jì)算

荷載包括樓板自重荷載和5 t叉車行走時(shí)輪胎對樓板的輪壓荷載。對于荷載組合，計(jì)算時(shí)，樓板自重取1.3倍的分項(xiàng)系數(shù)，5 t叉車行走對樓板產(chǎn)生的壓力荷載取1.5倍的分項(xiàng)系數(shù)。計(jì)算工況如圖3所示。5 t叉車行走狀態(tài)下[x]向最大彎矩值[Mxmax]=-41.8 kN·m，如圖4所示;5 t叉車行走狀態(tài)下[y]向最大彎矩值[Mymax]=-32.5 kN·m，如圖5所示;5 t叉車行走狀態(tài)下最大剪力值[Vmax]=92 kN，如圖6所示。

3.6 結(jié)果分析

通過以上對樓板受彎、受剪驗(yàn)算可知，5 t叉車在單向樓板上行走，最大的彎矩為41.8 kN·m<54.1 kN·m，最大剪力為92 kN<159.2 kN，5 t叉車在樓板行走時(shí)受彎、受剪滿足要求。叉車在樓板上行走時(shí)的等效均布荷載，應(yīng)全面考慮各種情況下局部荷載的布置形式，再確定最不利條件下的荷載取值，建立相應(yīng)的計(jì)算模型。對于單向板和雙向板，采用有限元法進(jìn)行分析和計(jì)算，最終確定取值。

4 結(jié)語

隨著城市現(xiàn)代化的不斷推進(jìn)，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加快，深基坑工程越來越復(fù)雜，如何在有限的空間內(nèi)對基坑支護(hù)進(jìn)行拆除，保證基坑施工安全，值得人們深入思考。本研究對叉車上結(jié)構(gòu)板樓面進(jìn)行分析和計(jì)算，為類似深基坑工程混凝土支撐拆除提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)為樓面施工車輛行走提供了計(jì)算依據(jù)，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

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