高空大跨連廊結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工

代洪斌

1 工程概況

河南鄭州永和國際廣場工程，總建筑面積14萬m2，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下1層，地上21層，層高 3.5 m，建筑高度 85.7 m。工程整體設(shè)計(jì)在平面上呈H形布局，在兩主樓19層中間設(shè)置連廊結(jié)構(gòu)，跨度約17 m，2層高，約12 m。

根據(jù)連廊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知其跨度大、高度高以及工程量大，這樣在支模施工中就面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)，如何在安全、質(zhì)量、工期以及造價(jià)方面找到平衡點(diǎn)，模板支撐系統(tǒng)的合理選擇就顯得尤為重要。

2 支撐方案初定

工程中高模支架支撐體系一般采用落地鋼管承重架，但若在本項(xiàng)目中采用，搭設(shè)高度從地面到頂部達(dá)70 m，不僅需要大量鋼管、扣件等材料，耗資巨大，而且架體高度大，垂直度不易保證，容易失穩(wěn)，安全隱患較多。此外，業(yè)主工期緊迫，要求2個月完成，傳統(tǒng)做法搭拆時間長。因此，必須設(shè)計(jì)新型的支撐系統(tǒng)。

借鑒型鋼懸挑腳手架結(jié)構(gòu)，支撐系統(tǒng)初定鋼桁架形式，其具有施工簡潔、結(jié)構(gòu)自重輕、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。在鋼桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，可應(yīng)用ANSYS有限元軟件進(jìn)行數(shù)值建模，通過應(yīng)力應(yīng)變分析進(jìn)行各組成構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，支撐系統(tǒng)能夠控制安全性和經(jīng)濟(jì)性。

3 支撐方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

鋼桁架支撐模板方案共有三種:1)鋼桁架(T形截面)+工字鋼支撐體系;2)鋼桁架(管形截面)+工字鋼支撐體系;3)斜拉鋼桁架支撐體系。各方案做法如下:

方案1施工做法:在18層(標(biāo)高65.82 m)架設(shè)7榀平弦鋼桁架，在桁架梁上平鋪工字鋼梁，再在工字鋼梁架設(shè)混凝土結(jié)構(gòu)支模架。該支撐系統(tǒng)剖面如圖1所示。

方案2施工做法:在18層(標(biāo)高65.82 m)架設(shè)7榀平弦鋼桁架，在桁架梁上沿橫向平鋪工字鋼梁，再在工字鋼梁架設(shè)混凝土結(jié)構(gòu)支模架。該支撐系統(tǒng)平面圖及桁架剖面圖如圖2所示。

方案3施工做法:兩根鋼桁架呈兩端支撐形式設(shè)置在18層混凝土柱上，在各組鋼桁架之間設(shè)置聯(lián)系鋼支撐，至少4根桁架斜拉吊筋，兩邊對稱地斜吊拉在鋼桁架和建筑物主體之間;工字鋼固定在鋼桁架上方，鋼管腳手架模板支撐則搭設(shè)在鋼平臺上，支撐系統(tǒng)平面如圖3所示。

將三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行匯總，如表1所示。

表1 各方案特點(diǎn)分析及評估

經(jīng)對上述三種方案的分析論證與評估打分，方案1得最高分21分，因此優(yōu)選其為支撐系統(tǒng)方案。

4 支撐體系施工控制

支撐體系設(shè)計(jì)與施工流程如下:

有限元軟件建?！虞d分析→初步設(shè)計(jì)→結(jié)構(gòu)驗(yàn)算→深化設(shè)計(jì)→鋼桁架放樣制作→各構(gòu)件拼焊→型鋼平臺組裝→鋼管承重支模架搭設(shè)→上部結(jié)構(gòu)混凝土澆筑→承重架拆除→鋼平臺拆解。

在上述流程中，施工階段尤為關(guān)鍵，其主要環(huán)節(jié)控制如下:

1)鋼桁架放樣制作。考慮制作場地的平整性，首先地面上按照鋼桁架施工圖放出大樣圖，在鋼桁架鐵板節(jié)點(diǎn)處先找平并焊上一塊鐵板，以保證鋼桁架制作時，桁架上、下弦在同一水平位置，鋼桁架角鐵材料、長度、起拱要求嚴(yán)格按照大樣圖尺寸施工。焊接及焊縫質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)必須符合設(shè)計(jì)要求和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并在焊接完成后進(jìn)行驗(yàn)收。2)吊裝及拼焊。首先鋼桁架用塔吊吊裝就位、安裝第一榀鋼桁架時，在松開吊鉤前初步校正;對準(zhǔn)屋架支座中心線或定位軸線就位，調(diào)整屋架垂直度，并檢查鋼架側(cè)向彎曲，將鋼架一端與牛腿預(yù)埋鐵電焊，另一端用槽鋼臨時固定，第二榀屋架用同樣方法吊裝就位后，不要松鉤，用千斤頂與第一榀鋼架固定、校正，使第一榀屋架與第二榀屋架形成一個具有空間剛度和穩(wěn)定的整體;重復(fù)上述步驟將三組雙肢角鋼桁架組成JL鋼桁架，安裝JL鋼桁架側(cè)板，安裝牛腿預(yù)埋鐵板 M2，M3的角鐵與JL支座側(cè)板焊牢，待7榀JL鋼桁架全部安裝完成后，安裝鋼桁架的下弦水平支撐及最外兩榀鋼桁架的斜撐，鋼桁架安裝、焊接完成(見圖4)。3)鋼平臺拆解。拆除應(yīng)在梁板混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%時方可進(jìn)行;拆除順序是先拆承重結(jié)構(gòu)支模架及外腳手架，再進(jìn)行鋼平臺面層拆除，最后氣割鋼桁架。在整個拆除過程中，工作人員必須系好安全帶及其他安全防護(hù)措施。

5 結(jié)語

本工程高空大跨連廊結(jié)構(gòu)采用鋼桁架支撐體系，在混凝土澆筑施工過程中定期觀測其豎向與側(cè)向變形，變形量均滿足設(shè)計(jì)要求。此外，工期提前 15 d，實(shí)際造價(jià) 53萬元，較傳統(tǒng)高支模費(fèi)用節(jié)省35萬元，綜合效益較顯著。

[1] GB 50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JGJ 162-2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范[S].

[3] JGJ 81-2002，建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程[S].

[4] GB 50205-2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].