大跨度型鋼支撐體系在高空混凝土獨(dú)立梁施工中的應(yīng)用

李峻

摘 要：獨(dú)立梁因具有較強(qiáng)的立體感，被廣泛應(yīng)用于建筑屋架。采用傳統(tǒng)支撐體系對(duì)高空獨(dú)立梁進(jìn)行搭設(shè)，具有搭設(shè)費(fèi)用高、危險(xiǎn)性大和對(duì)錨固場(chǎng)地要求高的特點(diǎn)。本文對(duì)新型大跨度型鋼支撐進(jìn)行了驗(yàn)算，并將其應(yīng)用于融信平潭外灘工程項(xiàng)目5#樓獨(dú)立梁搭設(shè)中，以驗(yàn)證該支撐體系的安全可靠性。

關(guān)鍵詞：大跨度;獨(dú)立梁;模板;支撐體系

Abstract：? Independent beams are widely used in building roof trusses because of their strong three-dimensional sense. The traditional supporting system is used to erect the high-altitude independent beam， which has the characteristics of high cost， high risk and high requirement for anchorage site. In this paper， a new type of large-span steel support was checked and applied to the erection of the 5 # building independent beam of Rongxin Pingtan Bund Project to verify the safety and reliability of the support system.

Keywords： large span;independent beam;formwork;support system

1 研究背景

近年來(lái)，建筑行業(yè)大力發(fā)展，建筑物造型不再是方方正正，而是具有層次感，其中屋頂?shù)膭?chuàng)新更為突出。高空混凝土獨(dú)立梁是建筑師常用的屋頂造型之一，通過(guò)懸空梁使建筑物呈現(xiàn)出一種立體感，從而使建筑造型美觀[1-3]。

對(duì)于高空混凝土獨(dú)立梁的搭設(shè)，傳統(tǒng)工藝采用落地滿堂扣件式鋼管支撐架或者型鋼懸挑扣件式鋼管腳手架進(jìn)行搭設(shè)。落地滿堂扣件式鋼管支撐架要從地面開(kāi)始搭設(shè)，對(duì)底層的鋼管穩(wěn)定性要求高，造價(jià)昂貴，危險(xiǎn)性較大[4-6]。型鋼懸挑扣件式鋼管腳手架適用于高空建筑物的支撐搭設(shè)，對(duì)錨固場(chǎng)地有一定要求，懸挑梁懸挑長(zhǎng)度應(yīng)按設(shè)計(jì)確定，固定段長(zhǎng)不小于懸挑段長(zhǎng)度的1.25倍。近年來(lái)，一些建筑物頂層外懸挑梁離主樓較遠(yuǎn)，整個(gè)主樓俯視圖類似槽鋼橫斷面。傳統(tǒng)施工工藝不能滿足這類建筑搭設(shè)的需求，因此，很有必要提出一種新型的搭設(shè)支撐體系。

融信平潭外灘工程項(xiàng)目5#樓中頂層四層處兩側(cè)塔樓間布置一條跨度為16.850m的獨(dú)立梁（300m×1 200m），位于樓層25層（層高為72.9mm），兩端搭設(shè)在樓梯間，與主樓凈間距為3.55m。與獨(dú)立梁鄰近主樓的區(qū)域?yàn)閼姨?.6m寬的板。構(gòu)造物位于72.9m處，超過(guò)50m，為搭設(shè)四條梁的模板。采用落地滿堂扣件式鋼管支撐架，這必然不經(jīng)濟(jì)且危險(xiǎn)性很大。而采用型鋼懸挑扣件式鋼管腳手架，需要懸挑長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，且錨固場(chǎng)地不滿足。本單位經(jīng)過(guò)研究，確定新型大跨度型鋼支撐體系，該體系較為適用于這種類型的建筑物。

2 高空混凝土獨(dú)立梁施工技術(shù)原理

本方案是在主樓兩側(cè)的樓梯間休息平臺(tái)和電梯井前室樓板上搭設(shè)兩道56c工字鋼，通過(guò)預(yù)埋16號(hào)U型螺栓來(lái)固定這兩道工字鋼，其上均勻布設(shè)16#工字鋼。隨之，在16#工字鋼上搭設(shè)模板支撐體系，再進(jìn)行混凝土澆筑。澆筑采用分層澆筑，減少施工荷載對(duì)支撐體系的影響。

3 高空混凝土獨(dú)立梁施工技術(shù)及其流程

3.1 施工流程

主體結(jié)構(gòu)澆筑→大跨度型鋼支撐架設(shè)計(jì)→大跨度型鋼支撐架施工方法→模板腳手架施工方法→混凝土澆筑→支撐體系拆除→支撐體系檢查與驗(yàn)收。

3.2 大跨度型鋼支撐架設(shè)計(jì)

大跨度型鋼支撐架設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

通過(guò)品茗V12計(jì)算軟件，分別對(duì)模板支撐強(qiáng)度和穩(wěn)定承載力進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而對(duì)大跨度型鋼支撐架（主梁和次梁）的受彎強(qiáng)度和面外失穩(wěn)承載力進(jìn)行驗(yàn)算。

3.3 大跨度型鋼支撐架施工方法

待主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，再對(duì)本工程高空混凝土獨(dú)立梁進(jìn)行單獨(dú)澆筑。

在24層主樓兩側(cè)的樓梯間休息平臺(tái)和電梯井前室樓板預(yù)埋16號(hào)U型螺栓，與框架主梁主鋼筋焊接，其間距為2 700mm，并在兩側(cè)樓梯剪力墻預(yù)留截面尺寸為500mm×700mm的預(yù)留洞。

在24層樓板混凝土達(dá)到要求的強(qiáng)度時(shí)，通過(guò)塔吊吊裝18m長(zhǎng)的56c工字鋼，使一根搭在主樓兩側(cè)的樓梯間休息平臺(tái)上，另外一根搭設(shè)在電梯井前室樓板上，通過(guò)U型螺栓與樓板進(jìn)行固定。

在大跨度型鋼支撐架旁邊且靠近主樓一側(cè)搭設(shè)臨時(shí)施工平臺(tái)，沿著主梁跨度方向均勻鋪設(shè)次梁16#工字鋼，并通過(guò)兩側(cè)滿焊與主梁連接。主次梁交接處設(shè)置角撐，增加次梁面外穩(wěn)定性，大跨度型鋼支撐體系施工平面圖如圖1所示。

3.4 模板腳手架設(shè)計(jì)及其施工方法

梁的底模與側(cè)模均采用18mm厚膠合板，梁底小梁采用50mm×50mm×3mm方鋼，平行于梁跨度方向布置，小梁50mm×50mm×3mm方鋼均分梁底共2根，梁底主梁采用50mm×50mm×3mm方鋼雙拼，梁底立桿橫向間距為300mm，沿梁跨度方向的縱向間距為1 200mm;支撐采用扣件式鋼管支撐架，立桿的步距為1 200mm，梁中心線距兩側(cè)支撐板底立桿的距離為300mm，大跨度型鋼支撐體系平面布置見(jiàn)圖2。

本工程梁跨度為17.080m?！痘炷两Y(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50204—2015）中規(guī)定，當(dāng)跨度大于或等于4m時(shí)，梁起拱值為跨度的1/1 000，施工工程要嚴(yán)格控制起拱值。

大跨度型鋼支撐體系剖面布置圖見(jiàn)圖3。在大跨度型鋼支撐架次梁上焊接200mm長(zhǎng)、外徑為40mm的鋼管，立桿套入其中，并距離次梁200mm處設(shè)置掃地桿。同時(shí)，為加強(qiáng)模板支撐體系的整體穩(wěn)定性，沿主梁方向布設(shè)豎向剪刀撐，每道剪刀撐寬度為2 400mm，通過(guò)扣件與立桿進(jìn)行固定，夾角為45°～60°。水平剪刀撐在掃地桿和頂部桿的附近布設(shè)，每道剪刀撐寬度為1 800mm。

3.5 混凝土澆筑

澆筑采用分層澆筑，減少施工荷載。獨(dú)立梁分層澆筑示意圖如圖4所示。第一層澆筑至獨(dú)立梁270mm處，第二層澆筑至獨(dú)立梁420mm處，第三層澆筑至獨(dú)立梁570mm處，第四層澆筑至梁頂處。每層混凝土澆筑7d后，才能進(jìn)行下一層的混凝土澆筑。

在澆筑混凝土過(guò)程中，對(duì)立桿頂水平位移、支架整體水平位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，直至混凝土終凝，監(jiān)測(cè)頻率不宜超過(guò)20～30min/次，本工程獨(dú)立梁監(jiān)測(cè)預(yù)警值為10mm。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)立即停止停止?jié)矒v，疏散人員，并進(jìn)行加固處理。

3.6 支撐體系拆除

3.6.1 梁模板拆除順序。拆除部分水平拉桿→敲架體限位銷→降下頂托→拆除楞木→拆除面板→拆除水平拉桿→清理修整模板→轉(zhuǎn)運(yùn)下一工作面。

3.6.2 大跨度型鋼支撐架拆除順序。第一步，先用鋼絲繩拉住角撐與斜撐，鋼絲一端拉在結(jié)構(gòu)墻柱上，并用塔吊鋼絲繩綁住上下部?jī)啥诵睋?，以防切割角撐槽鋼搖晃、墜落。第二步，在22層、23層、24層用鋼絲繩綁住斜撐拉在旁邊的墻柱上，先切割24層斜撐與工字焊連接部位，然后再切割23層、22層位置斜撐，切割完畢后，由人工在22層、23層解開(kāi)綁在結(jié)構(gòu)墻柱上的鋼絲繩牽引角撐與斜撐桁架系統(tǒng)，使其配合塔吊吊到地面。在施工過(guò)程中，應(yīng)做好防火安全措施。

拆除16#工字鋼時(shí)，用塔吊綁住其兩端，切割16#工字鋼與56c的焊接部位，再通過(guò)塔吊將其吊至地面。

拆除56c工字鋼時(shí)，待獨(dú)立梁達(dá)到強(qiáng)度，用其綁住56c工字鋼，切割56c工字鋼與預(yù)埋件的焊接部位，通過(guò)切割方式使56c工字鋼劃分為兩段，逐一通過(guò)塔吊將其吊至地面。

4 質(zhì)量、安全控制措施

4.1 質(zhì)量控制措施

①制度方面，建立完善的質(zhì)量保證體系和質(zhì)量管理制度，在項(xiàng)目部，嚴(yán)格落實(shí)工程質(zhì)量責(zé)任制。

②材料進(jìn)場(chǎng)方面，檢查材料的產(chǎn)品合格證、第三方質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告、表觀質(zhì)量，并及時(shí)進(jìn)行抽樣檢查。

③施工工程方面，模板軸線標(biāo)高放樣后，由專人進(jìn)行技術(shù)復(fù)核，無(wú)誤后再支模;支模時(shí)拉水平、豎向通線，并設(shè)豎向總垂直度控制線，以保證模板水平、豎向位置準(zhǔn)確;當(dāng)梁跨度大于或等于4m時(shí)，梁模板中間起拱，當(dāng)設(shè)計(jì)無(wú)具體要求時(shí)，起拱高度為全跨度的1/1 000，當(dāng)跨度大于或等于7m時(shí)，梁起拱值為跨度的2/1 000;在封模前，應(yīng)將模內(nèi)垃圾清除;混凝土澆注時(shí)，澆注要均勻、對(duì)稱下料，控制一次澆灌高度在施工規(guī)范允許范圍之內(nèi)，防止過(guò)度振搗引起模板變形，防止在板面卸料過(guò)高。

4.2 安全控制措施

4.2.1 高空吊裝安全控制措施。①參加起重吊裝的作業(yè)人員包括司機(jī)、信號(hào)工、電焊工等，其均屬特殊作業(yè)人員，必須是經(jīng)過(guò)專業(yè)培訓(xùn)、考核取得合格證、并經(jīng)體檢確認(rèn)可經(jīng)高處作業(yè)的人員。②作業(yè)前必須檢查作業(yè)環(huán)境、吊鎖具及防護(hù)用品，確保吊裝區(qū)域內(nèi)無(wú)閑散人員，障礙已排除，且保證吊索具無(wú)缺陷、捆綁正確牢固、被吊物與其他物體無(wú)連接，確認(rèn)安全后方可作業(yè)。③作業(yè)時(shí)必須確認(rèn)吊裝區(qū)域，并設(shè)警示標(biāo)志，必要時(shí)派專人監(jiān)護(hù)。④穿繩、掛繩、摘繩應(yīng)當(dāng)符合規(guī)定操作。⑤吊繩應(yīng)當(dāng)套掛牢固，起重機(jī)緩慢上升，將吊繩繃緊稍停，起升不得過(guò)高。試吊中，信號(hào)工、司機(jī)工及掛鉤工等必須協(xié)調(diào)配合。

4.2.2 鋼構(gòu)件焊接安全控制措施。①電焊機(jī)應(yīng)處于通風(fēng)良好、干燥的環(huán)境中，并單獨(dú)設(shè)置開(kāi)關(guān)箱，遇到下雨天必須停止作業(yè)。②嚴(yán)禁在無(wú)防墜落措施的位置施焊。③對(duì)于積留雨水的開(kāi)口，焊接前必須保證開(kāi)口干燥且干凈。④地線不得搭在易燃、易爆和帶有熱源的物品上，接地線不得連在建筑金屬構(gòu)件上，接地電阻不得大于4Ω。⑤更換場(chǎng)地導(dǎo)致移動(dòng)電焊機(jī)時(shí)，必須切斷電源。⑥高空電焊時(shí)，必須系好安全帶，周圍應(yīng)備有消防設(shè)備。

4.2.3 其余安全控制措施。①模板施工采用的電壓電源要低于36V。②高空作業(yè)時(shí)，相關(guān)配件放在工具箱內(nèi)或工具袋內(nèi)，嚴(yán)禁放在模板或腳手架上。③裝拆施工時(shí)，上下有人接應(yīng)，隨拆隨運(yùn)轉(zhuǎn)，并把活動(dòng)部件固定牢靠，嚴(yán)禁堆放在腳手架上或拋擲。④設(shè)防雷擊措施。⑤安裝墻柱模板時(shí)，隨支撐固定，防止傾覆。⑥預(yù)拼模板的安裝，邊就位、邊校正、邊安設(shè)連接件，并加設(shè)臨時(shí)支撐穩(wěn)固。⑦拆除承重模板，設(shè)臨時(shí)支撐，防止突然整塊塌落。⑧安裝整塊柱模板，不得將柱子鋼筋代替臨時(shí)支撐。⑨吊裝模板時(shí)，必須在模板就位并連接牢固后方可脫鉤，并嚴(yán)格遵守吊裝機(jī)械使用安全有關(guān)規(guī)定。

5 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)落地滿堂扣件式鋼管支撐架、型鋼懸挑扣件式鋼管支撐架相比較，新型大跨度型鋼支撐體系更適用于高空建筑物的支撐搭設(shè)，且對(duì)錨固場(chǎng)地要求低，具有加強(qiáng)的可行性。

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