大型倉儲(chǔ)超高框架梁裝配式支撐體系施工技術(shù)

宋 曉

（廣州工程總承包集團(tuán)有限公司 廣州 510310）

0 引言

大型倉儲(chǔ)類項(xiàng)目具有層高大，施工范圍廣，框架梁截面大的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的滿堂支模架施工方式存在采用的鋼管及構(gòu)配件材料多，安拆的時(shí)間長，與獨(dú)立柱抱柱穩(wěn)定措施較多，安全風(fēng)險(xiǎn)性較大等諸多弊端。本文以某食品加工中心項(xiàng)目11.5 m 層高框架梁施工過程中的支撐體系為研究對(duì)象，如圖1 所示。提出了一種安拆快捷，安全可靠，節(jié)約成本的新的施工工藝，以完成大型倉儲(chǔ)類項(xiàng)目超高框架梁結(jié)構(gòu)施工［1-3］。

1 裝配式支撐體系設(shè)計(jì)

提出了以預(yù)埋鋼牛腿+扁擔(dān)梁+貝雷架+三角桁架組合形成的快速安拆鋼平臺(tái)支撐體系，如圖2所示。

2 支撐體系計(jì)算分析

2.1 鋼平臺(tái)和鋼牛腿模型建立

采用Midas Civil 軟件建立鋼平臺(tái)體系有限元模型［4］，如圖3 所示。取最大跨度11.3 m 的PT6 節(jié)段為例進(jìn)行驗(yàn)算，中間受力構(gòu)件為321 型標(biāo)準(zhǔn)貝雷片，由3 節(jié)3 m 節(jié)段組成，兩端采用三角桁架，根據(jù)不同的跨徑尺寸、貝雷陰陽榫頭的不同，提前在工廠加工制作，上弦桿采用雙拼16a 槽鋼，腹桿采用80×60×5.75 方通，系桿采用雙拼50×5 角鋼，三角桁架型材采用Q355B。兩榀鋼桁架之間底部采用I12.6工字鋼，斜桿采用φ48×3鋼管組成橫向穩(wěn)定支撐桿系。

采用Midas FEA NX 軟件建立鋼牛腿與混凝土立柱耦合的實(shí)體模型，如圖4 所示。鋼牛腿承受上部混凝土主梁和鋼平臺(tái)支撐體系的自重以及施工過程的動(dòng)荷載［5］。

2.2 荷載取值

裝配式鋼平臺(tái)支撐體系的傳力途徑為：框架梁現(xiàn)澆鋼筋混凝土自重和施工活荷載→木模板和方木次楞→方通主楞→可調(diào)頂托→鋼平臺(tái)頂部橫向平臺(tái)梁PTL（雙拼10#槽鋼）→鋼桁架梁→鋼扁擔(dān)梁和鋼牛腿→已施工獨(dú)立混凝土柱結(jié)構(gòu)。

在鋼平臺(tái)支撐體系［6-8］中，承受的荷載包括鋼桁架自重荷載，上部主次楞、平臺(tái)模板、護(hù)欄、混凝土框架梁自重及施工活荷載等載荷作用，荷載最終組合按照1.2倍自重+1.4倍施工作業(yè)荷載取值。

2.3 鋼平臺(tái)計(jì)算分析結(jié)果

鋼平臺(tái)支撐體系最大位移為11.2 mm，位于支撐體系中部，小于《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB 50017—2017》規(guī)定的L/500＝24 mm（最大位移處構(gòu)件跨度L=12 m），符合要求。

鋼平臺(tái)支撐體系的最大組合應(yīng)力位置為三角桁架的斜腹桿與上弦桿交接處附近，為237.8 MPa（小于Q355B 鋼材最大組合應(yīng)力310 MPa），如圖5 所示。最大剪應(yīng)力位置為支座處，為90.1 MPa（小于Q355B 鋼材最大剪切應(yīng)力180 MPa），滿足要求。

2.4 鋼牛腿計(jì)算分析結(jié)果

由應(yīng)力驗(yàn)算結(jié)果可知，鋼牛腿最大組合應(yīng)力在靠近根部的腹板處，為134.4 MPa（小于Q355B 鋼材最大剪應(yīng)力310 MPa），如圖6 所示。鋼牛腿最大剪應(yīng)力亦在靠近根部的腹板處，為125.4 MPa（小于Q355B 鋼材最大組合應(yīng)力180 MPa），符合要求。

3 裝配式支撐體系安裝

3.1 支撐體系安裝工藝流程

鋼牛腿制作與安裝→扁擔(dān)梁的安裝→鋼平臺(tái)與防護(hù)欄的地面拼裝→鋼平臺(tái)支撐體系整體吊裝安裝→測(cè)量放樣頂托標(biāo)高調(diào)整→鋼筋綁扎→梁模板安裝→混凝土澆筑。

3.2 鋼牛腿制安

在混凝土獨(dú)立柱上方沿著混凝土次梁方向預(yù)埋在支模前預(yù)埋8 根φ32×1.5 鋼套管，并采取焊接的形式使其固定，確保混凝土澆筑完成后各鋼套管孔洞不偏位。鋼板480×250×20提前打穿螺栓安裝孔洞，鋼牛腿采用H250×200×12×10 焊接于鋼板上，焊縫厚度不得小于10 mm，如圖7所示。鋼牛腿制作完成后利用4根高強(qiáng)螺連接扁擔(dān)梁與鋼牛腿。待混凝土柱脫模后，通過8根高強(qiáng)螺桿D30安裝柱兩側(cè)鋼牛腿，如圖8所示。

3.3 鋼平臺(tái)地面拼裝

在場(chǎng)地內(nèi)原地面進(jìn)行混凝土框架主梁鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)組裝［9］。鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)中部采用標(biāo)準(zhǔn)321型貝雷架結(jié)構(gòu)，兩側(cè)采用Q355 三角桁架，架體間距1.5 m 并設(shè)置側(cè)向支撐。貝雷架頂部設(shè)置雙拼10 號(hào)槽鋼平臺(tái)梁和鋼管作為操作平臺(tái)，在梁底設(shè)置可調(diào)托座并固定在雙拼10#槽鋼上，如圖9所示。

3.4 鋼平臺(tái)整體吊裝

采用四點(diǎn)吊裝，兩邊各設(shè)置一臺(tái)升降車，工人升置柱頂位置，先連接柱兩側(cè)的鋼牛腿上的扁擔(dān)梁。調(diào)整中心線于軸線對(duì)齊后落鉤，連接牢固后松鉤。以此類推吊裝三跨混凝土框架次梁支撐鋼平臺(tái)。次梁方向的鋼平臺(tái)吊裝完成后，吊裝中間混凝土框架主梁鋼平臺(tái)體系，同理兩邊各設(shè)置一臺(tái)升降車，工人升至柱頂位置，混凝土框架主梁支撐鋼平臺(tái)貝雷架與安裝完成的鋼牛腿連接采用4根高強(qiáng)螺栓連接。如圖10所示。

4 裝配式支撐體系拆卸

由于框架梁底空間有限［10］，采用汽車吊直接拆除容易產(chǎn)生視線盲區(qū)且易對(duì)已澆筑完成的框架梁造成碰撞損傷，本拆除工藝采用預(yù)留孔洞穿入鋼棒并連接吊環(huán)，通過電動(dòng)葫蘆下放的方式進(jìn)行鋼平臺(tái)的整體拆卸以方便循環(huán)投入使用，如圖11所示。

在框架梁混凝土澆筑前，在梁兩側(cè)預(yù)埋兩根D100套管，待框架梁強(qiáng)度達(dá)到90%，具備拆除條件后，進(jìn)入支撐體系拆卸工序。拆除順序如下：梁側(cè)模板拆除→穿入D90 穿心鋼棒并安裝吊環(huán)及電動(dòng)葫蘆→鋼扁擔(dān)梁、三角桁架與鋼牛腿外側(cè)間螺栓拆卸→鋼扁擔(dān)梁拆除→次梁方向鋼平臺(tái)拆除→鋼牛腿內(nèi)側(cè)與三角桁架間螺栓拆除→鋼牛腿拆除→預(yù)埋高強(qiáng)螺栓拆除→中間框架梁位置鋼平臺(tái)拆除。

鋼扁擔(dān)梁、鋼牛腿、三角桁架間存在豎向位置上的重疊，在拆除螺栓連接后，鋼扁擔(dān)梁和鋼牛腿前，需先用電動(dòng)葫蘆將鋼平臺(tái)上拉5～10 cm，升降車上的施工人員將鋼扁擔(dān)梁、鋼牛腿從水平向上取出拆卸后，用電動(dòng)葫蘆將鋼平臺(tái)緩慢吊至地面，采用汽車吊將鋼平臺(tái)轉(zhuǎn)運(yùn)到下一個(gè)區(qū)域進(jìn)行架設(shè)施工。

5 結(jié)語

⑴ 通過對(duì)空間復(fù)雜架構(gòu)的有限元施工方針分析，確保設(shè)計(jì)安全可靠，同時(shí)合理分配并調(diào)整施工方案中的構(gòu)件型號(hào)、材質(zhì)。

⑵鋼平臺(tái)體系拼裝完成后，在地面對(duì)支撐體系進(jìn)行模擬預(yù)壓試驗(yàn)，降低安全隱患。

⑶采用本裝配式支撐體系的安拆施工，降低高空框架梁施工采用傳統(tǒng)高大支模失穩(wěn)的安全隱患，同時(shí)本支撐體系取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，提高了支撐體系的周轉(zhuǎn)效率。