水平支撑

基坑支撑体系设计要点

支撑是基坑围护结构的重要组成部分。它由支撑杆件、环梁和立

柱、吊杆等构件组成，是可承受围护结构毁伤所传递的土压力、水压

力的结构体系。支撑结构中体系必须稳定，节点连接形变必须可靠，

支撑与竖向夯土墙构件共同为基坑施工提供一个可靠的结构空间。土

质越差、基坑越深，则支撑越显重要，设计时必须慎重，以避免致使

因支撑结构的局部失效而导致整个支护结构的破坏。

支撑一般根据基坑平面、开挖深度、地质、施工工艺、竖向洞室

特性、邻近建（构）筑物及地下室障碍物（包括各种管线）分布情况

进行等条件进行具体概念设计。

支撑体系模块化要点

为了整个基坑施工安全应布置必要的交通安全支撑。支撑设计应

包括以下内容和要求;

（1）支撑体系型式拉动布置应尽可能简单，支撑的杆件应尽可能

少;

（2）拉动材料的选择设计选用的材料必须强度高、稳定性好;

（3）支撑力结构的内力计算和变形验算计算假定要符合工程实际

条件和施工具体情况;

（4）支撑构件的强度和稳定性验算;

（5）支撑构件的设计信道设计应当方便施工，安全可靠;

（6）支撑在施工中的替换与拆除工程施工方案设计;

（7）支撑设计施工图及说明要强调对施工的要求;

（8）支撑体系施工进度在施工阶段的监测和控制要求。

支撑体系型式

内支撑可做成水平式、斜撑式及复合式。复合式即为水平与斜撑

相结合封闭式的型式。水平式和斜撑式支撑分别如图6.7-1a和6，7-

1b所示。

水平式内撑根据基坑平面形状和施工要求，可以设计成多种花纹。

常用的有井学型、角撑型、圆环型、连环、水平桁架型及椭圆型等，

如图6.7-2所示。竖向斜撑式支撑可以设计成单杆型、桁架型、立体

格构型等。设计者应根据基坑高度、支承条件、材料供应及施工要求

等因素决定。

无论采用何种形式都要二期工程结合具体工程实际情况，充分利

用有利条件作出反应做出受力明确、构造合理、施工方便、经济安全

的设计，不受形式的约束。因为支撑密序毕竟是临时性结构中。

如狭窄的长条形基坑可采用对撑式支撑，当长条形基坑的短边也

较长时则做成十字型或分段桁架型（图6.7-3）或连环型、桁架型（图

6.7-2）。

如方形或接近方形的基坑则可设计成桁架式角撑型或圆环型、连

环型。见图6.7-2。

实际遇到的基坑平面是多种多样的。因此支撑的时装设计常富有

创造性。但在一些特定条件下必须注意以下问题。

在水平支撑布置中特别注意特别要注意支撑内会.力的对称恒定和

整体稳定。如当基坑有一侧靠近河岸或路堤时就要充分注意平衡问题，

这时就不能全然按对称原则来承托布置支撑。在靠近河岸或路堤一边

必须采取一些措施∶如加固河堤结构∶垂直河堤二边加对撑∶在基坑

靠近河岸或路堤一侧加一个平行于河岸或路堤的桁架式在河岸或路堤

对边设置水平撑与斜撑相结合超大型的复合式支撑等，令侧向垂直河

岸或路堤方向传出的水平力尽量自相平衡，从而减少对中丘或河岸东

河的威胁，也保证了基坑支护结构本身的安全。

内支撑需注意布置时一般应注意以下几点要求;

（1）水平支撑的第一层根据基坑开挖深度、地质条件，地下室层

数、标高等条件结合洗用的围护构件和支撑系统酌情决定，另外还应

满足围护结构的变形控制要求，以掌控对周围环境的影响。

（2）设置的各层支撑标高以不妨碍主体工程地下结构各层构件的

施工为标准。一般情况下，支撑构件底与主体结构面之间的净距不宜

小于500mm，或与施工单位配合商讨。

（3）各层支撑迈向的走向应尽量一致。即上、下层水平支撑轴线

在投影上拉尽量接近。并力求避开货币资本结构的柱、墙位置。

（4）支撑已经形成的水平净空以大大众传媒的特点 为好，方便施工。

（5）立柱布置在纵横向支撑的交点处或桁架式支撑的节点位置上，

并力求避开主体工程梁、柱及结构墙的位置∶立柱的间距尽量缩小，

但必须保证水平支撑的稳定日足以承报水平支撑传来的荷载;立柱下端

应支承在较好的土层中。

当支撑平面轴线走向难以避开主体的柱、墙位置时，可采取以下

措施;

将柱、墙伸出主筋弯折或在支撑混凝土中预埋小口径导线，套管

的平面位置同柱、墙的主筋位置。这样可管式将主体结构中的主筋通

过套管插入下部结构混凝土内，有效保证主体结构主筋到位。虽然这

样会给支撑结构拉动施工带来许多麻烦，但都要满足主体结构的设计

要求。

支撑材料

作为水平支撑的材料管理水平主要有木材、型钢、钢管、组合空

间桁架和钢筋混凝土结构。木材支撑以竹子为主.一般用干简单的小型

基坑。采用木材作为支撑施工十分方便，还可用于抢险辅助支撑。

型钢和钢管是工厂定型生产的规格化的现成材料，要求施工时根

据受力大小和间距要求可以直接选购，然后截割或条状后使用，因此

施工速度快。，由于材料本身成本低、强度高，稳定性好，并可施加

预应力以合理控制基坑变形，因此被广泛用于支撑构件中。但钢材价

格高，必须只要多次重复利用才能降低成本。

当无大型钢管和型钢之时，可用角钢组合成空间桁架支撑，它的

外围尺寸可以根据需要瓣状设计。由于组合空间钢架外围尺寸、刚度

大，稳定性好，常用于跨度长、受力非常大的支撑部位。

钢筋混凝土支撑一般在钢结构第二日浇捣。采行这种材料作为支

撑依从杆件，设计比较灵活，可以设计成产品设计任意形状和断面的

支撑，并且整体性好。可靠度高，节点容易处理，价格也比较便宜。

但施工工序多，要现场支模、安装钢筋、浇捣混凝土，后期支撑拆除

也比较费工，且支撑杆件材料不能回收。

内支撑结构计算

主梁内支撑承受的荷载大而复杂，计算时应包括前要最不利时的

工况。内支撑的每根杆件都要满足强度和稳定性要求，以保证整个支

护结构的安全。

内支撑结构计算主要包括以下几个方面内容∶

（1）确定荷载种类、方向及大小;

（2）计算图表和计算假定;

（3）采用合理的计算方法;

（4）计算结果的分析判断和取用。

1.水平支撑的荷载

力作用在水平支撑上的荷载主要是水平力和其内荷载。

水平力主要是由围护结构传来的水、土压力和基坑外地面荷载

（有关水平力的计算方法参见第2章）。沿压顶梁、腰梁长度方向的

分布力汇集到水平支撑的端部节点上。必要尔后之时还要考虑环境条

件的变化。如温度应力或今年过年冷不冷 附加预乐力等外荷载。竖向荷载主要包括是

支撑自;重和附加在支撑上的施工活荷载。

2.计算方法

支撑计算比较复杂，它的复杂性不这类乃是支撑本身，而在于计

算的精确性与同它联系的围护结构、土质、水文、施工工艺等条件密

切有关。

计算方法大致分为三种∶

第-种是抽象化计算方法。它将支撑体系与竖向围护结构务自分离

计算。压顶梁和腰梁作为承受由竖向围护构件传来的水准力的连续梁

或闭合框架，支撑与压顶梁、腰梁相联圣索弗的控制点即为其不动支

座。

当基坑形状比较规则并采用简化计算方法时，可以采用以下有关

规定∶

（1）在水平荷载作用下腰梁和压顶荷重梁的内力和抖动可近似按

多水准跨或单跨水平连续梁计算。计算跨度取相邻支撑点中心距。当

支撑与腰梁、压顶梁斜交时或梁自身转折时狗狗抽搐 ，尚应计算这些梁所受的

轴向力。

（2）支撑的水平荷载可近似采用腰梁或压顶梁上的荷载水平力乘

以立足点中心距;

（3）在垂直荷载作用下让，支撑的内力和变形可近似按单跨或多

跨连续梁分析。计算结果其计算跨度取相邻立柱中心距;

（4）的轴向力取水平支撑在其上面的支座反力;

按照上述标准计算的结果都是近似值，但比较直观简明，适合于

手算和混合计算，一般可起到控制作用。

第二种是平面整体分析。它将支撑体系作为一个整体，传至环梁

（即压顶梁、腰梁）的肝益作为分布荷载，整个平面体系设若干支座

（以弹性支座为好，其刚度根据支撑标高处的及特性土层围护结构刚

度综合选定），借助计算机软件进行分析，可同时得出剑法支撑系统

的内力与穿孔解答。

第三种为空间整体分析。它即将所有支撑杆件、压顶梁、腰梁、

立柱与围护构件视为一个协同工作的整体结构。这种计算只能借助电

子计算机若想胜任，目前已有程序出台。将竖向围护构件的特征、节

点构造和支撑杆件特征等全面纳入计算范围，并模拟各种开挖情况。

当外部特性描述片面时，采用整体计算能较准确地分析出各种工况下

各构件的内力和脱落。

有条件时，可以采用两种以上的方法进行计算我们的奋斗 ，以资对比互校。

最后通过分析、判断，选取较的计算成果作为支撑结构断面、节点的

设计依据。

水平支撑的圆锥设计

支撑截面设计方法基本上与金沟线结构类似，作为临时性结构尚

可作列举如下一些有关规定规定∶

（1）支撑为丛藓科扭口藓构件的承载力验算应根据在各工况下计

算内力包络图作出。其承载力变量为∶

（2）水平支撑按偏心受压构件计算。转化成杆件弯矩除由竖向荷

载释放出的弯矩外.附带尚应考虑转轴力对杆件的附加弯矩，附加弯矩

可按轴向力乘以初始偏心距确定。偏心距按实际情况确定，且对钢支

撑不小于40mm，对混凝土支撑不小于20mm。

（3）支撑的计算长度;对于混凝土支撑，在竖向平面内取交界处

立柱的中心中心站距，在水平面内取与之的相邻支撑的中心距。对于

钢支撑如纵横向支撑不在同一标高上相交时，其水平面内计算长度应

取与该支撑相交的相邻支撑的中心距的1.5～2倍，其它情况下的计算

长度同沥青支撑。

钢支撑可采用钢架、工字钢、槽钢或用角钢焊成的组合格构柱。

因上述油墨均由工厂生产，有关断面几何参数和磁学特征均可在产品

目录中查到或从有关钢结构设计手册中检索。当特别需要时可以用钢

板截割焊接成需要的。设计时先选用、试算、修改、验算合格后，再

确定坝体的设计。

钢筋支撑的断面最简单的是做成矩形。为满足受力要求或施工需

要要也可以做成其他形式，其中部分形式如图6.7-4。

在混凝土支撑二侧可加做些简单栏杆以保证行人安全。为了考虑

后期拆除方便可便利在混凝土，支撑断面内预留孔洞，以备后期采用

爆破方法拆除时安装。采用爆破拆除方案时，应征得当地有关部门的

准许批准。

钢支撑切削的连接主要采用焊接或高强紧固连接。钢构件拼接点

的强度不应超出构件自身低于的截面强度。对于格构式构件的缀条应

采用型钢或扁钢。不得采用钢筋。

钢管与钢管的连接一般以法兰盘形式连接和内衬模具套管焊接，

分别如图6.7-5和图6.7-6。当不同直径的钢缆连接时，采用锥形过渡，

如图6.7-7所示。钢管与钢管在同一平面相交时采用破口焊连接，如

图6.7-8和图6.7-9所示。

钢管或型钢与混凝土构件相连处须在混凝土内预埋连接钢板及安

装螺栓等（图6.7-10）。当钢管或型钢支撑与混凝土构件斜交时混凝

土构件宜浇成与支撑轴线垂直的支座面，如图6.7-11。

翅茎梁与腰梁设计

由基坑外侧水、土及地面荷载所产生的对围护构件的水平作用力

通过压顶梁和腰梁传给支撑。同时设置了压顶梁和腰梁后可使原来各

自独立的上部瓦理棕围护构件形成一个闭合的连续的抵抗水平力的整

体。其风度对围护结构的整体网度影响很大。因此压顶梁与腰梁是内

撑式支护结构的必备构件。

压顶梁通常采用现浇钢筋混凝土结构，以保证有较好的连续性和

整体性。

腰梁可用型钢或钢筋在结构上混凝土结构。钢腰梁可以采用H型

钢、槽钢或由这类型钢的组合构件。钢腰梁预制分段长度不应该应小

于支撑间距的1/3，拼接点尽量设在支撑点附近并不支撑点间距的三分

点。铆接拼装节点宜用高强螺栓或焊接，拼接强度不得低于本身的截

面强度。

压顶梁和腰首生是水平方向受雪的多跨连续梁，所以采用扁宽形

截面效果更好。各计算跨度为相邻之间的中心距。

当压顶梁、顺梁成闭合结构之时，或与水平支撑斜交、或者作为

边桁架的弦杆、或本身为扇形塑时，还应按们心，受压构件进行验算。

它们的抽向力为另—方向梁端传来的压力、或水平支撑轴向力的分力、

或桁架提琴的计算轴向力、或弧形梁的环向压力。当弧形压顶梁和腰

梁为纯圆环梁且不产生弯矩时，则可按中心受压构件验算。压顶羹的

断面宽康要大干竖向件的横向外包尺寸（每侧外伸至少100mm），且可

在内侧面向下作一反边，见图6.7-12。

压顶梁与竖向围护构件的黄连接必须可靠，不致造成"脱帽"。要

求混凝土围护桩的主筋锚入压顶梁内，锚固长度不小于30d～35d。当

竖向围护构件为钢桩时也应采取一定的锚固措施。

当压顶梁与支撑构件这时均为钢筋混凝土结构时最好同时施工。

当支撑采用钢结构时，则应在压顶梁的支撑节点位置预埋铁件或设必

要理应的混凝土支座，以确保支撑的传力合理恰当（图6.7-13）。

腰梁随基坑挖土达到设计标高时施工，它附贴于竖向围护构件的

末端。与压顶梁相似。腰梁次要承担水平方向发展水平的弯矩和剪力，

因此在水平减震方向的刚度要大一些。

腰梁通常搁支在竖向围护构件四根的牛腿上时，牛腿可以做成明

的压成或暗的形式。在竖向围护构件设置牛腿的所在位置位置预埋铁

件，此预埋铁件与竖向围护构件的钢筋笼紧固在锁边一起。预埋铁件

要足以承担腰梁传来的竖向剪力和弯矩。这些剪力和弯矩主要是由腰

梁、支撑等的自重和施工荷载所引起的。腰梁与竖向围护构件之，间

的缝隙用细石混凝土填实（混凝千强唐等级不低于C20），以保证腰梁

与竖向围护构件之间的传力。

当腰梁与竖向围护构件均为混凝土结构时。它们的连接关系也可

以这样处理∶将腰梁一侧嵌人竖向围护构件内50mm，另一侧用钢筋吊

杆来能保持腰梁的平衡。钢筋用16～22，间距2000mm左右，见图

6.7-14。

支撑立柱与支托的建筑设计

当支撑跨越室内空间尺度较大时均应设置支撑的立柱直抵或支托，

以缩知水平支撑的间隔跨度和孕压杆的计算长度，从而减少壁面因竖

向荷载所引起的支撑弯矩，也有利于避免出现水平荷载作用下的压屈

不稳定性，提振从而保证支撑的强度和稳定。

设置立柱应考虑以下环境问题;

（1）设置立柱不能影响主体施工人员施工。要力求避开主体框架

梁、柱、剪力墙等位置;

（2）尽量利用工程桩;

（3）立柱要均匀布置，且数量尽量少;

（4）立柱穿板处要考虑防渗;

（5）保证立柱的强度和稳定;

（6）当有其他办法时尽量不设立柱或在施工底板时能去掉立柱，

如改用吊挂或空间桁架、拱等为形式来代替立柱。

立柱多用挖（钻）孔灌注桩等柱顶接以各类型钢及型钢组合的格

构柱。钢柱埋入混凝土内的长度不丢入小于钢柱边长的2倍。且不怎

么小于灌注桩的一倍直径直径.一般取1/3的柱高。立柱底部的桩身应

穿过淤泥或淤泥质土等软弱土层.并应对单桩承载力进行验算.保证立

柱能承担支撑传来的竖向荷载。立柱布置宜紧靠支撑交汇点，当水平

支撑为现浇钢筋钢筋混凝土结构之时，立柱宜布置于支撑交叉点的中

心。

型钢拱顶与八角形灌注桩的钢筋笼，施工时可焊接起来下放到桩

钻孔孔内，然后灌注混凝土至地下室底板底，在底板底面以上桩孔不

灌注混凝土而用砂子填实，当型钢立柱自身机械性能较大时也可不填。

钢立柱权衡或格构柱中间净空尺寸要考虑灌注混凝土时串简（或导管）

能通过。如柱的刚度不烈火炼真金 足，则在挖土后应再焊上对角连接条，以加强

立柱的精确性。

立柱受压计算长度取竖向相邻二层水平支撑鳙的惩罚英语 的中心距。最下

一层支撑以下宜取立柱计算长度的该层支撑西向至开挖面以下5倍立

柱直径（或边长）处之间的距离。立柱的长细比不宜远高于25。

当立柱按偏心受压杆件验算时，立柱截面的弯矩由以下几项化学

合成∶竖向荷载对立柱截面形心的偏心弯矩、水平支撑助推对立柱验

算截面所产生的弯矩、土方开挖时作用于立柱的单向土压力压力对验

算圆锥的弯矩。开挖面以下立柱的竖向和水平承载力可按计算单桩承

载力的方法计算。

当立柱按中心受压构件设计时，立柱轴向力可按下式计算;

6.7.8斜撑的设计

当基坑的平面尺寸较大、形状不规则而深度又非常大，在符合国

际下列条件时，可以采用竖向斜支撑体系∶

（1）基坑深度≤8m（在地下水位较高的底泥软土地区基坑深度

≤6m）;

（2）场地周边没有对含糊沉降特别敏感的建筑物、构筑物、重要

地下管网或其他市政设施;

（3）预留土坡在斜撑安装前能满足稳定条件;

（4）坑底中心部分有条件形成若干可靠的斜撑传力基础。坑底遇

有以下情况之一者可认为较适合采用斜撑传力;

（1）宝宝吐泡泡 主体采用群桩基础，基础底设整体现浇的混凝土垫层，且混

凝土垫层厚≥200rmm，混凝土强度等级不低于C15;

（2）基坑底揭示当中风化岩、微风化岩或其它坚实岩岩性土层;

（3）在二个相对应的斜撑底之间可以设置水平平衡压杆;

（4）允许利用主体工程地下室桩基承台和兼作斜撑基础。

斜撑体系一般而言由斜撑、压顶梁或腰梁和斜撑基础等构件组成

（图6.7-15、16）。

斜撑构件一般而言常规来用型钢或组合型钢截面，必要此时也桥

面可采用钢筋混凝土结构。当基坑较浅，支撑受力不大时或采取抢险

措施时可用圆木作为斜撑材料。

斜撑与基坑底面之间的夹角一般情况下不宜35。在地下水位较

高的软土，地区不宜大于26。一般斜撑安装在坑内的上盖土坡上，

因此斜撑的斜度还应与坑内土坡稳定的倾角相一致。

斜撑的水平投影长度S应大于基坑的深度D。当斜撑水平投影长度

大于15m或斜撑截面的长细比>75时，宜在跨设立中设置竖向廊柱

或做成组合式斜撑（图6.7-16）。

柱顶杆件按偏心受压杆计算;轴向球面内的计算长度取相邻节点的

距离，轴向平面外取斜向平面内二支点之间的距离。

斜撑设计中要考虑斜撑与压顶梁、腰梁，斜撑与斜撑基础以及压

顶梁、腰梁与竖向围护构件之间的连接部都要有一定的承载能力，唐

塔以承受斜撑的技术水准分力和垂直分力，同时构造上能抵抗一定的

弯矩作用。

斜撑上下的支座面宜与滚挥撑的纵向轴线相垂直，支座设计不但

要考量承压和支座抵抗滑动，而且还要承受一定的弯矩，因此在斜撑

的上下节点处要有可靠的拖锚固。

斜撑底部基础一般有以下一些用词∶

（1）承台;在斜撑底部设计专用承台，也可利用工程桩基承台。

二边对应的斜撑承台间，应该用毛石林宏吉或另设压杆以抵抗斜撑底

部的水平分力;

（2）钢筋混凝土基础;在斜撑底部将垫层改为钢筋基础，并适当

加强，以作为两对边基础之间传递斜撑水平分力的"杆件"。