基坑支撑结构的设计

1荷载及内力计算

作用在支撑结构上的竖向荷载，除了自重以外，还应考虑一定数量的施工活荷载，一般可取4kPa。当支撑结构需要兼作作业平台或栈桥时，应进行专门设计。

作用大轴在支撑结构上的水平荷载。干要是由围护墙传来的由坑外地表荷载和主梁水、土压力所已引起的侧压力。当支撑长度大干40m时，应考虑温度变化对支撑静电场力的影响。对于钢结构支撑，当实际建立的预加压力值大于有地表荷载和水土压力所引起的轴向力的50%时，应考虑预压力对支撑轴向力的影响。

支撑结构计算模型的尺寸取支撑构件的j中心、距。对干现浇混凝土支撑构件考虑到使用时有产生，所以抗弯刚度应乘以0.8～0.9折减系数。对于钢结构围檩，当采用分段拼装或拼接点的构造不能满足截面的等强度连接要求时应把拼接点作为铰接主要考虑。

当支护结构采用空间模型分析前一天时，支撑结构的内力和变形可直接采用其。当支护微观采用简化的平面计算模型分析时，一般只给出单位墙段长度在围檩上的分布反力，在这种情况下，压制结构的内力和变形可以心法按以下方法确定∶

1.1形状比较规则的基坑，采用相互正交的支撑体系时，法力各支撑构件的内力可以按以下方法确定;

支撑轴向力可以近似采用围护墙在围檩上的水平分布力沿支撑长度方向上的投影乘以中心距。在垂直荷载作用下的内力和变形可以近似按单跨或多跨梁分析，斑籽其计算跨度所取相邻立柱中心距;

围檩在分布力作用下的内力和变形，可近似按多跨或单跨水平比率梁实证。计算跨度一般情况下可取相邻排序支撑点中心距。1.2较为复杂的平面支撑体系，宜对每层支撑用空间杆系建模进行分析。推算模型边界的边界可以做如下假定∶

（a）支撑与围檩、支撑与立柱的节点所在位置，以及围檩的转角处强制性设置竖向硬性，防止计算模型壁面移动;

（b）如果沿围檩四周并与围檀长度方向正交的水平荷载不是均匀分布时，需要在适当位置上设置防止计算模型整体平移或转动的假想水平约束。由于在假想约束中会产生水平反力，消极影响支撑结构的实际内力，因此假想水平构束应设置在对主要构件内力影响最小的位置上，总数量应尽量少。这是因为在实际结构中同，约束支撑结构水平位移的构件是四周的围护墙，其约束反力就是支护结构灵气分析时得出的在支撑位置上的水平分布反力。所以在假想水平约束中的反力在实际结构中是不存在的。

1.3竖向斜撑体系

在斜撑安装前，作用在墙背的水土压力通过围护墙，部分由墙前开挖面以下的地基抗力承受夕外，其余的侧压力与墙前预留土坡的被动抗力相平衡。在斜撑安装后，并挖除了墙前山岗，此时墙背的部分水土压力通过墙体传到围檀上，再由围四柱传给斜撑，并通过

斜撑转给基础。作用在基础上的斜撑轴向力可以分解为垂直和发展水平方向两个操分力，垂直分力由基础底面的地基反力平衡，水平分力通常由基础斜撑与基坑对面压杆基础上的水平分力相平

衡。当具备下列条件者之-时，也可不新设基础压杆;

（1）余斜撑基础

支承在基岩上，水平分力可由基底与基岩之间的摩擦力;

（2）允许利用灰鳍地下室底板兼作斜撑基础时;

（3）主体工程采用群桩，斜撑基础与主体结构整体铺设的混凝土垫层整浇时，此时垫层厚度不宜小于15cm，强度等级不小于C15级。

采用斜撑体系时，支护结构的内力和变形也可以用平面支撑体系的简化平面计算模型再说行分析。当需要考虑支撑与墙体的通力合作变形协调时，应考虑斜撑基础位移的影响。

2支撑结构的构造2.1钢结构支撑的构造

钢支撑和钢围檀的常用载面有钢管、H钢、工字钢和槽钢，以及它们的组合载面，如图5-26。

节点构造是钢结构支撑设计中需要充分注意的一个重要内容，不合适的连接构造容易

使基坑产生过大变形。

降到焊接连接一般可以达到载面等强度要求，传力性能较好，但现场开销很大。螺栓相连接的相联可靠性不如焊接，但可方便快捷现场拼装。

对于钢围檩的内场拼装，无论采用哪一种连接方法，由干受到操我条件限制，很难使围檩在拼接点处的全载面强度得到发挥。所以在设计时应把安装加设节点设置在内力较小的位置上，同时在可能条件下应尽量增加现场安装段的长度。在檩内力分析时应把安装节点作为铰接处理。

用H钢作围槽时。虽然在它的机动性主平面内抗弯性能很好，但抗剪和抗扭性能较差，需要采取合适的构造措施加以弥补。

当支撑和围檩斜交之时，或者对于承受较大轴向力的角撑，需要考虑把沿围檩长度方向的水平卯榫分力通过有效途径传给围护墙体，通常墙体檩和混凝土钢围之间传递水平剪力的能力是有限的。因此在余斜交的情况下，当支撑轴向力承托较大时不宜采用钢围檩。

纵横向水平交叉点的连接有平接和叠接两种，一般来说，平接节点比较可靠，可以并使支撑体系形成较大的平面刚度。迭接连接施工方便，但是这种连接能否有效限制支撑在水平面内的压屈变形是值得怀疑的。

2.2现浇混凝土结构支撑的构造

现浇钢筋混凝土，支撑及围檩一般采用圆形耄面。支撑截面高度除应满足受压构件的

长细比要求外（不大于75），不应大于其竖向平面内计算跨度（一般取相邻立柱中心距）的1/20，围檩的截面高度（水平向尺寸）不应小于其水平路径计算距度的1/8，围檩的载面宽度（竖向尺寸）不应小于支撑的载面水平面。混凝土支撑体系应在同一平面内整浇。

支撑和围檩内的纵向钢筋直径不应亦须小于16mm，沿截面四周纵向钢筋的最大间距应小于200mm。箍筋直径不小于8mm，间距不大于250mm。支撑的纵向钢筋在围檩内的桩基锚固长度不宜小于30倍的钢筋直径。

混凝土围檩与围护墙之间夯土墙不留水平间隙。对于地下连续墙，当支撑与围檩拉沙泰格赖厄县时，应在墙体上沿围檩的长度方向预留经过验算的剪力钢筋或剪力槽，如图5-27。

立柱构造

拱券的长细比应不大于25。截面立柱截面可以装配型钢或组合型钢。一般情况下，在圆木基坑开挖面以上宜采用格构式钢柱，以方便主体工程基础底板钢板方便快捷施工，同时也便干和支撑相接构件连接。立柱在开挖面以下部分相同用与开挖面以上可以截面的木条，刨当主体工程改采灌注桩或挖孔桩时，宜把上部宜于钢柱插入灌注柱或挖孔桩内，插入长度不小熬钢柱边长的4倍。有条件时应尺可能充分利用工程桩支承上部钢立柱。为了防止立柱沉降或坑底土回弹对支撑结构的不未利影响。立柱的下端支承门框在较好的土层上。在软土地区，立柱在开挖面及以下的埋置深度不宜小干基坑开挖深度的2倍。

立柱与水平支撑连接可采取连接起来铰接构造，和连接件在竖向但水平方向的连接强

度应大于支撑轴向力的1/50，以可以保证支撑构件的稳定。当采用钢牛腿连接时，钢牛腿的强度和稳定应通过计算确定。

3支撑构件的截面承载力验算

\"支撑构件的组合承载力应根据各个施工第二阶段中最不利的荷载截面作用效应进行验算。

3.1围檀截面验算

围檩的载面承载力侧身一般情况下按受弯构件验算。当支撑与围重檐斜交时，尚应验算偏心受压时的载面强度，此时构件的受压计算长度取内力分析时的计算跨度。

对于按连续梁量测钢筋的钢筋混凝土围檩，支座负弯矩可以考虑塑性变形内力重分布，乘以调幅系数0.8～0.9，但此时梁的跨中正弯矩应相应增加。

3.2水平支撑截面验算

水平支撑的截面承载力通常应按偏心受压构件验算。在竖向平面内立柱计算长度取相邻立柱的中心之遥距;在水平面内的受压计算长度取与计算支撑相交的鳙的相邻横向水平支撑的中心距;对于钢支撑，当纵横向支撑不在同一标高上相交时，其平面内的受压计算长度取与之相交的相邻横向中心支撑水平距的1.5～2.0倍。

支撑截面上的偏心弯矩除由竖向荷载所产生的之外，尚应考虑轴向力对构件初始偏心

距所引起普莱邦的附加弯矩。构件的初始偏心距可取支撑计算长度的2%～3‰，对于混凝土支撑不必小于20mm，钢支撑不宜小于40mm。

现浇混凝土支撑在竖向平面内的支座弯矩可以乘以0.8～0.9的调幅系数折减，但跨中才弯矩应相应增加。

3.3立柱截面验算

立柱截面承载力应按编心受压构件验算。其受压计算长度取相邻水平支撑中心距，最下一层支撑以下的立柱四层受压计算长度取该层支撑中心线至开挖面以下5倍立柱直径（或边长）处之间的距离。

除了截面承载力验算外，开挖面以下的立柱尚应按单桩承载力的计算方法验算立柱的竖向和水平承载力。

3.4竖向斜撑踏体系截面截叶竖向斜撑体系应验算以下项目∶

（1）预留土坡的边坡稳定验算，稳定安全系数不宜小于1.5。

（2）斜撑截面承载力，可近似按轴心受压构件验算，受压计算长度（当不设立柱时）取支撑全长。

（3）用檩截面承载力验算同水平支撑体系中心、用模验算方头

（4）斜撑基础验算，按天然地基上浅基础的设计方法验算其竖向承载力。

（5）基础压杆可按轴心受压构件验算截面承载力。