[3]内支撑的设计与计算

境资料； 4、建筑总平面图及主体工程地下建筑、结构施工
图（含桩位图）； 5、相邻地下工程施工情况和经验性资料； 6、基础施工对基坑支护设计的要求； 7、基坑周边的地面堆载和活荷载。
二、基坑工程设计的内容
1、环境影响与保护要求； 2、支护体系的方案比较和选型； 3、基坑的稳定性验算； 4、支护结构的强度、承载力和变形计算； 5、降水技术要求与计算、隔渗的设计； 6、基坑开挖与降水对基坑内外环境影响评估； 7、基坑监测要求； 8、基坑工程施工图。
三、基坑设计中概念设计的重要性
一、概念设计是由分析到生成方案的一系列有序的、可组织的、有目 标的设计活动。岩土工程越来越重视概念设计，狭义的概念设计可以 理解为框架设计，从总体上勾划出设计框架，以备进一步细化。广义 的概念设计可以理解为一种设计思想。
二、岩土工程概念设计：从事物的总体上和本质上把握设计，对设计 的最终效果有一个直观的了解。在充分了解功能要求和撑握必要的基 础上，通过设计条件的概化，首先根据方案的适宜性和有效性、施工 的可操作性和质量的可控性、环境条件和可能产生的负面影响、经济 性等方面，先定性分析，从概念上选定一个或几个方案，然后进行必 要的验算定量分析，再经过施工检验和监测，逐步完善设计。
三、概念设计，必须对原理有深刻的理解，有丰富的经验总结，有灵 活的运作能力，总揽全局，掌握影响工程成败的关键，对设计的实施 效果要有基本正确的估计。
四、合格的岩土工程师不应盲目地照搬照抄规范，而应将其作为一种 指南、参考，在实际设计中作出正确的选择。
三、基坑设计中概念设计的重要性
五、顾宝和大师认为：土工问题分析由于计算条 件的模糊性和信息的不完全性，单纯力学计算不 能解决实际问题，需要岩土工程师综合判断。不 求计算精确，只求判断正确。
基坑工程内支撑系统的设计与计算
中南勘察设计院岩土工程设计中心 2011年09月
提纲
前言
一、基坑工程设计应具备的资料
二、基坑工程设计的内容
三、基坑设计中概念设计的重要性
四、内支撑体系的构成
五、支撑系统的设计
支撑的结构型式(支撑材料的选择)
支撑结构体系的布置
水平支撑的竖向设置
斜撑体系的竖向布置
（3）基坑按变形控制设计中，基坑变形不是越小 越好，应以基坑变形不会影响周围道路、地下管 线、建筑物的正常使用为准，合理确定变形量。 这直接涉及到工程投资、环境影响问题。
八、应用和评价基坑支护设计软件问题：基坑支 护离开设计软件不行，但只依靠设计软件进行设 计也不行。基坑工程的许多分析方法都是来自工 程经验的积累和案例分析，而不是来自精确的理 论推导，在应用软件进行设计计算时，应结合具 体情况综合判断。
混合结构
B A
W
Z
Y X
S
R
VU
T'
T
C
D
F
G
E
I
H
J
K
QP
O
N
L
M
水平支撑的竖向设置
竖向设置应综合考虑支护桩（墙）受力、土方开挖和主体结构施工等 因素。基坑竖向支撑的数量主要受岩土层的地条件、环境保护要求等 的影响。
一、在竖向平面内，水平支撑的层数应根据基坑开挖深度、土方开挖、 围护结构类型及工程经验，由围护结构的计算工况确定；
二十世纪是桥梁的世纪，二十一世纪是地下空间的世纪。
前言
岩土设计中心两年以来承担的设计任务：
1、荆州北京路地下商业街基坑支护；2、万达积玉桥广场； 3、首义南轴线广场；4、长沙运达国际广场； 5、金地名郡；6、融科天城二期、三期 ；7、长江委设计大楼 8、二炮学院公寓楼基坑。
目前正承担的设计任务：
支撑结构的平面布置与实例
平面布置比较
类型
优点
传力路径明确，各部 分相互牵连较少，系 统稳定性好
刚度大，有利于控制 变形，系统稳定性好
缺点
影响坑内作业空间
对土方出坑形成障碍，需要设 置运土栈桥
对坑内作业空间影响 较小，各部分相互牵 连较少，便于出土
ห้องสมุดไป่ตู้中间空间大，有利于 坑内作业
仅适应面积较小的接近正方形 的基坑
水平支撑可采用由对撑、角撑、圆环撑、边桁架及连系杆件等结构型 式组成的平面结构。
二、支撑杆件宜避开主体地下结构的墙、柱等竖向构件。不应妨碍地 下室主体结构施工。
三、水平支撑应在同一平面内形成整体，上、下各道支撑杆件的中心 线宜布置在同一竖向平面内。
四、水平支撑的立柱宜尽量设置在支撑的节点处。支撑的平面布置应 有利于利用工程桩作为支撑立柱。
支撑的结构型式(支撑材料的选择)
四、选型时应考虑的因素： 1、基坑的平面形状、尺寸和开挖深度； 2、基坑周边环境条件； 3、围护结构（桩、墙）的型式； 4、土方开挖与支撑安装工序； 5、支撑拆除方式； 6、主体结构的设计与施工要求。
内支撑工程实例
边桁架与钢管对撑
内支撑工程实例
钢砼支撑
八、基坑平面设计应尽量避免出现阳角，当不可避免时，应作加强设计。 九、水平支撑整体或单独受力单元宜必须与围檩共同组成几何不变体系，
优先采用超静定体系。为防止一个方向支撑的位移致使另一个方向支 撑失稳，宜采用基坑长边短向对顶撑与角撑分别受力的结构形式，或 如加强围檩式、格构式及加强角撑式结构。采用纵横对顶式支撑时宜 应加设一定数量的斜杆，增加支撑平面内抗变形剪和抗压曲变形能力。 按刚结点设计的结点，应采取有效措施保证结点的连结刚度。
钢结构支撑和基坑周围环境有特殊要求的钢筋混凝土支撑，宜优先采 用相互正交、均交布置的对撑体系或桁架式对撑。
支撑结构体系的布置与实例
对长方形基坑可采用对撑与角撑。
支撑结构体系的布置与实例
混合结构：双排桩与内支撑相结合。
支撑结构体系的布置与实例
混合结构：双排桩与内支撑相结合。
支撑结构体系的布置与实例
四、斜撑基础与围护墙之间的水平距离，应考虑满足基坑 内侧留土坡的稳定性及围护墙的侧向变形控制要求确定。
在基坑中部的土方开挖后和斜撑未形成前，基坑变形取决 于围护墙内侧预留的土堤对墙所提供的被动抗力，因此保 持土堤的稳定至关重要，必要应进行预加固或采取支挡措 施。
五、斜撑的设置应尽量不影响主体结构的施工。
四、内支撑体系的构成
（一）基本构件：支护桩（墙）、围檩、水平支撑、钢立 柱、立柱桩。 立柱 支撑
围檩
坑底 加固
立柱桩
围护墙
四、内支撑体系的构成
实例
五、支撑系统的设计
支撑系统的设计应包含以下内容： 支撑的结构型式(支撑材料的选择) 支撑结构体系的布置 水平支撑的竖向设置 斜撑体系的竖向布置 支撑节点的构造 水平支撑体系的设计计算 竖向支撑体系的设计计算 坑内被动区加固设计计算 换撑设计
五、支撑的平面布置应尽量便于土方开挖。 六、对于大型深基坑，支撑的平面布置应有利于主体结构分区分片施
工，有利于基坑中主楼的施工。
支撑结构体系的布置
七、支撑杆件相邻水平距离应确保支撑系统整体变形和支撑构件承载力 在要求范围内，即支撑的平面布置应有利于支撑杆件的设计。当支撑 系统采用钢砼围檩时，间隔一般为8.0~10.0m。当采用钢围檩时，支 撑点间距不宜大于4m；当相邻支撑之间的水平距离较大时，应在支 撑端部两侧与围檩之间设置八字撑，八字撑宜左右对称，与围檩的夹 角不宜大于60度。
支撑节点的构造
水平支撑体系的设计计算
竖向支撑体系的设计计算
坑内被动区加固设计计算
换撑设计
六、近年来的有关工程照片
结束语
前言
自二十世纪末以来，我国一直处于房地产投资与市政基础 设施建设的热潮之中，随着经济的发展，城市化步伐的加 快，为满足日益增长的市民出行、轨道交通换乘、商业、 停车等功能的需要，在用地愈发紧张的密集城市中心，结 合城市建设和改造开发大型地下空间已成为一种必然，如 高层建筑多层地下室、地下铁道及地下车站、地下道路、 地下停车库、地下街道、地下商场、地下仓库、地下人防 以及多种地下民用和工业设施等。这些地下空间开发规模 越来越大，基坑的深度也越来越深，这些深大基坑通常都 位于密集的城市中心，常常紧邻建筑物、交通干线、地铁 隧道及各种地下管线，施工场地紧张、施工条件复杂、工 期紧迫。所有这些导致基坑工程的设计和施工的难度越来 越大。
支撑节点的构造
一、支撑结构的设计，除确定构件截面外， 须重视节点的构造设计。
二、实例如下： 1、支撑梁之间的节点构造： 2、支撑梁与围檩之间的节点构造： 3、支撑梁与立柱之间的节点构造：
支撑节点的构造
水平支撑节点
支撑节点的构造
水平支撑与立桩节点
支撑节点的构造
支撑的结构型式(支撑材料的选择)
一、支撑结构可采用钢支撑； 优点：自重轻、安装和拆除方便、施工速度快、可以重复利
用（环保、绿色）。且安装后能立即发挥支撑作用，减少由 于时间效应而增加的基坑位移是十分有效的。 缺点：节点构造和安装相对比较复杂，施工质量和水平要求 较高。适用于对撑、角撑等平面形状简单的基坑。 二、支撑结构可采用钢筋混凝土支撑； 优点：刚度大，整体性好，布置灵活，适应于不同形状的基 坑，而且不会因节点松动而引起基坑位移，施工质量容易得 到保证。 缺点：现场制作和养护时间较长，拆除工程量大，支撑材料 不能重复利用。 三、支撑结构可采用钢支撑与钢筋混凝土支撑的组合；
内支撑工程实例
混合支撑结构
支撑结构体系的布置
内支撑结构可采用水平支撑体系或竖向斜撑体系。水平支撑体系通常 由围檩、水平支撑和立柱三部分组成；竖向斜撑体系通常由围檩、斜 撑和斜撑基础等构件组成。
一、内支撑的结构选型与布置应综合考虑基坑形状、开挖深度、周围 环境及施工顺序等因素，并尽可能对称、均匀布置。
（1）当基坑周围空旷，允许基坑周围地基土体产 生较大的变形时，基坑围护设计可按稳定性控制 设计；
按稳定性控制设计只要求基坑围护体系满足稳定 性要求，允许产生较大的变形。