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岩土研究院

支撑结构的常用形式介绍

384 2021-03-25 17:59:39


由支护桩、墙与内支撑系统形成的支护体系是目前基坑工程中采用较多的一种形式,结构受力明确,计算方法比较成熟,施工经验丰富,在基坑工程中应用广泛。


支撑结构常用钢和混凝土结构,必须采用稳定的结构体系和可靠的连接构造。支护桩、墙在水平方向往往是不连续的,必须通过帽梁和腰梁的连接,形成整体结构。帽梁或腰梁与内支撑构成多次超静定的水平框架结构,即使局部构件失效,也不致影响整个支撑结构的稳定。

支撑结构的常用形式有平面支撑体系和竖向斜撑体系。

(1)平面支撑体系的组成

一般情况下,平面支撑体系应由腰梁、水平支撑和立柱三部分构件组成。水平支撑应具有较强的整体性和平面刚度,使支撑各部分传力可靠均匀。


腰梁的作用是加强支护桩的整体性,并将支护墙所受到的水平力传递给支撑构件。因此,要求腰梁有较大的平面刚度,且与支护桩可靠连接。立柱的作用是保证水平支撑的纵向稳定,承受水平支撑的自重及其他垂直荷载,要求有较好的刚度和较小的竖向位移。根据工程具体情况,水平支撑可以用对撑、斜角撑和八字撑等形式组成的平面结构体系,如图 3-17所示。

(2)平面支撑体系的布置

在基坑竖向水平面内需要布置的水平支撑道数,应根据基坑深度和土方开挖的施工要求,通过计算确定。


上、下层水平支撑轴线应布置在同一竖向平面内。竖向相邻水平支撑的静距不宜小于 3m,当采用机械下坑开挖和运输时,不宜小于4m; 设定的各层水平支撑标高,不得妨碍主体工程地下结构底板和楼板构件的施工。一般情况下应利用支护桩顶的水平帽梁兼作第一道水平支撑的腰梁。


(3)立柱的设置

立柱是水平支撑系统在坑内的竖向支撑构件。立柱应布置在纵横向支撑的交点处,并应避开主体工程梁、柱及承重墙的位置。立柱的间距一般不宜超过 15m。立柱下端应支承在较好的土层上,开挖面以下的入土长度应满足支撑结构对立柱承载力和变形的要求。


各层水平支撑通过立柱形成空间结构,加强了水平支撑的刚度,对控制支护结构的位移起有效作用。但立柱的下沉或由于坑底土回弹而上抬,以及相邻立柱间的差异沉降等因素,会导致水平支撑产生次应力,因此立柱应有足够的埋入深度。通常应尽可能结合主体结构的工程桩位置,并与工程桩整体连接,一次成桩。


(4)平面支撑系统的选材

通常应优先采用钢结构支撑。对于形状比较复杂或环境保护要求较高的基坑,宜采用现浇混凝土结构支撑。


1)钢结构支撑。一般情况下宜优先采用相互正交、均匀布置的平面对撑或对撑桁架体系。对于长条形基坑可采用单向布置的对撑体系,在基坑四角设置水平角撑;当相邻支撑之间的水平距离较大时,应在支撑端部设置八字撑。八字撑宜左右对称,长度不宜大于9m,与腰梁之间的夹角宜为 60°。


2)混凝土结构支撑。平面形状比较复杂的基坑可采用边桁架和对撑或角撑组成的平面支撑体系;在支撑平面中需要留出较大作业空间时,可采用边桁架和对撑桁架或斜撑桁架组成的平面支撑体系;对规则的方形基坑可采用斜撑桁架组成的平面支撑体系,或内环形的平面支撑体系。