新型装配式基坑支护结构设计方案分析

孙 禹

（江西省气象局，江西 南昌 330000）

摘　要：基坑支护结构属于运用非常广泛的一种支挡设施，对其进行应用时应当结合实际情况来选用最合理适当的支护体系。十字形装配基坑支护体系属于一种新型支护设施，优势在于成本较低，强度较高。针对十字形装配基坑支护结构进行探索研究。关键词：装配式；基坑支护；结构设计；方案中图分类号：TU753　　　　　　　　　文献标志码：B　　　　　　　　　文章编号：1006-2890（2019）11-0058-02

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｓｃｈｅｍｅ　ｏｆ　Ｎｅｗ　Ａｓｓｅｍｂｌｅｄ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｐｉｔ　

Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

Sun Yu

（Jiangxi Meteorological Bureau， Nanchang， Jiangxi 330000）

Abstract：The foundation pit support structure is a kind of support facility which is widely used. When it is applied， the most reasonable

and appropriate support system should be selected according to the actual situation. The cross-shaped assembly foundation pit support system belongs to a new type of support facility and has the advantages of lower cost and higher strength. The cross-shaped assembly foundation pit supporting structure is explored and studied.Key words：Assembly type；Foundation pit support；Structural design；Programme

伴随现今现代化的城市建设不断推进，不少工程项目都必须要提高对应设计技术水平，其中十字形装配基坑支护属于新型基坑支护体系，应用过程中是具备很多优势特点的，借助此技术手段可以切实保障施工质量，提升施工的安全性，其次十字形装配基坑支护体系的成本较低，方便施工，所以现已得到广泛运用。

１　十字形装配基坑支护结构

针对现今而言，十字形装配基坑支护还是属于比较新型的支护结构体系的，它是由方形结构支护体系转换得到的，对十字形装配基坑支护进行设计时，要把横梁和纵向肋梁进行十字交叉，之后在肋梁和横梁间安装锚杆与锚索最终建立起稳定性较强的复合结构。十字形装配基坑支护当中主要是通过复数数量的预制单元格结构构成，全部单元格结构之中都是通过锚索孔、纵向肋梁、横梁与配套连接构建组成的。

十字形装配基坑支护的材料选用混凝土材料或是钢结构材料，因为项目施工速度较快，施工材料质量较小，方便大批量预制，所以比较起来优势更大。所以此文将针对钢结构材料来对十字形装配基坑支护展开分析。实际项目之中将采取若干方管与钢结构板相互焊接来构成支护体系中的纵向肋梁以及横梁，单元格构造在工厂之中就可以预制，检验合格以后将其直接运输至施工现场完成后续组装工作。所以，实际运用过程中十字形装配基坑支护效果优良，稳定性较强，方便施工，而且还能够适应多种土质条件。

作者简介：孙禹（1986-），男 ，吉林集安人，本科，工程师，研究方向：混凝土。

２　十字形装配基坑支护单元的设计分析２．１　支护体系截面的设计

依照工程施工的实际要求，确保在单元格结构间土质环境之中发生土拱现象，一般将完成下列设计。将单元截面高度设置成200mm，截面宽度要设置成800mm，设计过程中要依据实际经验与大多数市场材料规格，支护单元结构截面的内部主体框架要采取200mmX100mmX10mm的方管，一共需要4根，并与厚度为6mm钢结构板进行组合。２．２　横梁、锚索与纵向肋梁间距的设计

锚索结构对于不同国家来说型号标准都是存在差异的，比如：美国锚索标准是最大间距控制在6倍的锚索内部直径。日本锚索的间距要求是1.5m。我国的锚索间距要求是纵向间距应当超过2.0m，另外横向的间距应当控制在1.5m之上。并且为了避免锚索因为锚固力过高造成应力过于集中的问题，锚索间距是不可以过大的，因此锚索最大的间距通常要求控制在4m以内。其次，锚索横向间距和纵向间距应当达到土拱效果要求。现今人们依靠对于土拱的分析研究，已经设计了三维土拱效应计算模型，利用三维土拱计算模型能够构建锚索横向间距和纵向间距间的数据控制公式。此公式为，HB≤4cH 1 2 / （1- 2tanφ/3tanθ）qcosθ。这当中的H指代锚索的纵向间距，B指代锚索横向间距，c指代土体环境粘结力，q指代拱后土体受到的均匀推力，H 1指单元格结构具体宽度，θ指代破坏面和主应力作用方向间的夹角，其中θ=45°- φ/2，而φ指的是土体环境中内摩擦的角度。

３　十字形装配基坑支护的改良设计

十字形装配基坑支护能够依照实际要求来展开改进设计，

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2019年11月江西建材规划设计与勘察根据支护体系的检测实情与计算得到数据，我们了解到锚索构件应力通常是600kN，然而在实验过程中单元格结构应力是无法到此程度的，是远远不及所采取钢结构材料的抗拉与抗压要求的。因此锚索的应力处于600kN条件下，单元格结构的不少位置应当加以改进，提升空间是很大的。所以针对单元格结构构成方式与截面大小等内容进行改进，实现十字形装配基坑支护体系质量更小，成本更低的最终目标。

３．１　单元格结构构成方式改进

依靠对十字形装配基坑支护开展应力实验了解到，单元格结构表面的钢结构板应力变片所遭受应变是不大的，这表明应力非常大，是几乎不受力的。此种现象主要是因为锚索构件能够借助锚具来传输到单元格结构应力，而这些应力中的绝大部分都被方管结构有效吸收，上部表面钢结构板是不具备应力吸收作用的，作用是和方管连接，方管早已承负起了绝大多数应力。所以，对十字形装配基坑支护进行改进设计的时候是应当去除顶端钢结构板的。第一，此部件作用不大，不会对十字形装配基坑支护质量造成影响。第二，钢结构板在去除以后，整体的结构质量是更小的，而且技术成本也会减少，材料耗损得到有效控制。

另外，进行应力实验之时了解到处在锚索作用部位的上表面钢板结构具有很大应力，此种现象的主要成因为，第一，与锚索作用位置相近的应变片是靠近加强板位置的，所以所受应力比较集中，并且受力成分比较复杂，从而造成应力过于集中的现象，最终造成构件应力提升。第二，因为单元格结构锚索孔的设计直径通常是219mm，此尺寸是高于75mm的垫板孔设计尺寸的，而且也是大于锚具85mm直径的，此问题造成垫板所承受的锚具传输应力很大，从而导致材料出现形变，部件应力也会增大。所以，在对十字形装配基坑支护进行改进设计时应当将锚索孔直径尺寸减小，其次因为对于支护结构而言圆形钢管中是承负应力作用的，必须具备充分的材料强度，要确保基于应力作用之下不会出现形变，所以进行设计时应当确保圆形钢管厚度最少应当是10mm，应当选用102mm圆形钢管，厚度保证在10mm。依靠对十字形装配基坑支护的改进设计，经过计算各单元格结构是能够节约钢结构材料 55.95kg左右，根据我国的钢结构材料市场行情，成本能够节约大约195 元。另外，在进行改进以后，单元格结构的受力是更为合理科学的，质量与之前相比更小，能够减少施工成本，并且方便安装，能（上接第57页）

的能源短缺问题，以及有效的降低污染物的排放量。２．２　智能城市中绿色建筑与暖通空调设计要点分析

智能城市绿色建筑暖通空调设计要点为可再生绿色能源的合理使用，太阳能的有效化使用，在暖通空调设计中融入太阳能转化热能理念，在设计中合理的加入这一设计要素，在合适的位置增加太阳能收集存储转化元件，实现暖通空调供热的功能，太阳能作为可再生绿色自然能源，是取之不尽用之不竭的能源，是极为容易获取的能源，有较高的利用价值和研究意义，符合绿色建筑暖通空调设计理念以及需求。智能城市绿色建筑暖通空调设计要点还包括地源热泵技术智能化，这一技术的原理就是通过电能的引导，实现低位热能转移到高位热能，也就是将地面的热能进行相互转化，实现供暖或者降温效果，也就是夏天降低地面温度，冬天提高地面温度，保证建筑内温度处于舒适状态，提升居住的满足感。

够提升施工效率，各单元格结构初步预估能够节约2h左右的材料制作耗时。３．２　截面大小改进

单元格结构框架是采取四根200mm×100mm×10mm方管，而这四根方管属于应力承担部位，通过实际的计算，最大压力以及拉力能够到达35.17MPa，此数据与钢结构材料所预估的抗压与抗拉设计相比更小，此现象体现了钢结构材料强度的优势并没有充分发挥。所以，对于单元格结构主体框架要做好改进设计，主要通过截面设计来入手，通过数据计算与试验了解到，采取200mm×100mm×6mm方管用作主要框架结构是能够确保质量的，下端表面采取6mm钢结构板。其中单元格结构通过改进后，各单元格结构使用的钢结构材料预估减少 248.57kg，成本能够节约868.5元。

改进后单元格结构质量是628kg，与之前单元格结构935kg的质量相比小了非常多，此类支护体系既可以使结构更为合理，使各部件利益率增高，而且可以有效减少材料成本。其次，利用改进设计可以使单元格结构较之前更加轻便，方便施工，预制件制造耗时也会有效减少。４　结束语

总的来说，实际工程施工中运用十字形装配基坑支护是可以确保支护作用得到有效发挥的，因为此种支护体系进行了横梁和纵向肋梁的交叉设计，所以其稳定性是非常强的，属于一种安装便捷，成本较低且生态绿色的支护手段。另外借助优化改进设计可以减少耗材，减少资金投入，提高其中各部件的利用率，提高工程施工速度。所以能够了解到实际运用之中十字形装配基坑支护体系是能够发挥出非常关键作用的。参考文献

［1］刘闯.考虑结构体系冗余度的结构形式优化设计［A］.中国力学

学会《工程力学》编委会、湖南大学、清华大学土木工程系.第二届全国结构工程学术会议论文集（下）［C］.中国力学学会《工程力学》编委会、湖南大学、清华大学土木工程系，1993：6. ［2］肖聪.深基坑环梁支护结构的内力分析［D］.武汉：武汉理工大学，

2013. ［3］江杰，顾倩燕，胡何，等.双排钢板桩围堰的冗余度分析［J］.岩

土力学，2015，36（S1）：518-522.

［4］邹琼.考虑冗余度的基坑支护设计研究［D］.天津：天津大学，

2012.

３　结束语

智能城市中绿色建筑与暖通空调设计优化能够大大的降低能源的消耗量，主要原因就是现在城市对于暖通空调设备的使用需求大，几乎达到全年使用的状态，同时几乎所有建筑中都使用到暖通空调设备，暖通空调设备的能源消耗占据较大的比例，全年的污染气体以及二氧化碳气体的排放量较高，因此，实现智能城市建设的首要操作就是优化绿色建筑暖通空调设计，从根本上降低能源的使用量，提高能源的使用率，实现节能环保，智能高效的目的，推动智能城市建设的发展。参考文献

［1］宋涛.智能城市中绿色建筑与暖通空调设计分析［J］.科技创新导

报，2018，15（11）：146-147.［2］张磊，陈丽芳，胡文， 等.绿色建筑中暖通空调设计方法初探［J］.

智能建筑与城市信息，2014（8）：56-60.

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