淺談承重支撐架在大跨度鋼結(jié)構(gòu)施工中的合理應用

許林峰

【摘 要】在進行大跨度空間的鋼結(jié)構(gòu)施工時，如果使用高空拼接、分段吊裝的方式，在施工過程中承重支架是保證施工順利進行的關(guān)鍵措施。本文主要是以實際使用中的例子來對使用承重支撐架過程中的創(chuàng)新的方法和措施進行重點介紹，以期能夠為后續(xù)的相關(guān)操作和研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】大跨度空間；承重支撐架；轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

本文主要是以某市體育場中看臺的屋蓋結(jié)構(gòu)作為研究對象，其屋蓋是鋼結(jié)構(gòu)，主要包含屋蓋體系以及鋼拱體系。鋼拱體系中含有前拱、中拱、后拱以及高拱，各個拱都是由三角形的鋼管桁架而成的，其拱腳是相交的，被設(shè)計為固定的支座。使用變截面的三角形桁架，其是使用圓鋼管星湖貫通來實現(xiàn)節(jié)點的焊接的。

1 設(shè)計承重支撐架的要點

1.1 設(shè)計承重支撐架的影響因素

依據(jù)現(xiàn)場的條件以及結(jié)構(gòu)的特點，確定工程的施工總體方案。依據(jù)中拱、后拱、前拱、高拱的分段桁架位置，設(shè)計承重的整體體系，承重支架一共需要46個，在進行承重支撐架設(shè)計時，需要對以下的問題進行考慮：

（1）因為屋蓋的結(jié)構(gòu)為拱形，在進行吊裝時會在每個支架的頂部產(chǎn)生水平方向的推力，需要對支撐架的抗側(cè)力的設(shè)計進行考慮。

（2）由于支撐架的高度不同，最大高度達到64米，最小的高度只有2米，對支撐架的側(cè)向的支撐的設(shè)計方式會產(chǎn)生影響。

（3）進行鋼結(jié)構(gòu)施工時，鋼屋蓋下方的土建看臺已經(jīng)完成施工，需要依據(jù)桁架分段點，一部分支撐架需要穿透樓板或者碰撞到看臺的斜梁，需要進行轉(zhuǎn)換措施的設(shè)計，以在不破壞土建結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，使支撐架的安全得到保證。

（4）安裝在后拱的7個承重支撐架，需要從經(jīng)濟的角度考慮的同時，還要注意施工的方便，將其架空于土建的環(huán)梁上。因為承重支撐架具有1.2m左右的水平偏移，因而需要對構(gòu)造措施進行合理的設(shè)計，使土建環(huán)梁以及支撐架的安全得到保證。

（5）桁架的截面寬度是3m，在初期設(shè)計中可以看出，在承載力條件得到滿足的情況下，桁架的截面寬度是大于支撐架截面的尺寸的。為了實現(xiàn)合理經(jīng)濟的原則，在桁架和支撐架頂部接觸的區(qū)域，需要設(shè)計成“擴大頭”的操作平臺，在將支撐架的成本降低的同時也能夠?qū)⑹┕さ男枨鬂M足。

因而，本工程進行順利施工的一個關(guān)鍵因素就是設(shè)計承重支撐架，另外，設(shè)計承重支撐架需要因地制宜，進行合理的改進和創(chuàng)新，以更好的與施工的要求相適應。

2 設(shè)計承重支持加的主要內(nèi)容

（1）支撐架使用的是四肢格構(gòu)柱的形式，其材料的主體是是使用Q345B型高建鋼塔吊的標準節(jié)，標準節(jié)之間的平面尺寸是1.8*1.8m。

（2）針對后拱的支撐架以及操作平臺、轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)等，都是非標準的構(gòu)件。依據(jù)構(gòu)造特點、結(jié)構(gòu)部位、現(xiàn)場條件等，使用角鋼、圓管、工字鋼等進行有針對的設(shè)計過程。

（3）設(shè)計側(cè)向支撐：因為支撐架的之間的高度差很大，同時土建看臺也對布置側(cè)向支撐具有影響。需要綜合考慮，決定支撐架的側(cè)向主要是使用拉設(shè)纜風繩的方式，依據(jù)支撐架的高度，設(shè)置纜風繩需要按照以下原則：

a.當支撐架高度≤15m時，無須在支撐架的側(cè)部設(shè)置纜風繩。

b.當支撐架高度在15m-30m之間時，需要在支撐架的四周和頂部各設(shè)置一道纜風繩。

c.當支撐架的高度為30m-45m時，需要在支撐架的側(cè)部設(shè)置兩道纜風繩，第一道在支撐架的中部高度布置，第二道在支撐架的頂部布置，需要都沿著四周進行布置。

d.當支撐架的高度達到45-64m時，需要將兩道纜風繩布置在支撐架的側(cè)部，第一道需要在支撐架的中部高度設(shè)置，第二道需要在支撐架的頂部布置，且需要沿著四周進行布置，對于纜風繩具有較高的要求。

（4）設(shè)置支撐架過程中其需要沿對角線方向，以使支撐架實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固。

2 承重支撐架的構(gòu)造設(shè)計

在對布置施工現(xiàn)場的支撐架情況進行總結(jié)后，依據(jù)是否進行獨立的基礎(chǔ)，可以將支撐架的情況分為兩類：

首先是在后拱環(huán)梁上共有7個支撐架，這些是不需要做獨立基礎(chǔ)的，支撐架能夠與后拱環(huán)梁進行直接的支撐。另一類是另外39個支撐架，其需要做獨立的基礎(chǔ)。其中22個支撐架需要將看臺的樓面穿透，進行回頂?shù)脑O(shè)計構(gòu)造，有四個是在看臺斜梁上設(shè)置的，需要進行轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，另外13個是直接在體育場的地面上設(shè)置的。

2.1 獨立的基礎(chǔ)構(gòu)造設(shè)計

在此工程中，最大的支撐架高度為64m，以最大受力的支撐架為研究對象，與施工現(xiàn)場的回填情況相結(jié)合實現(xiàn)基礎(chǔ)的設(shè)計。在計算的過程中，基礎(chǔ)的支撐架設(shè)計是：使用混凝土鋼筋的整體式作為獨立的基礎(chǔ)。在計算之后，設(shè)計支撐架基礎(chǔ)為：混凝土鋼筋作為整體的獨立式結(jié)構(gòu)，其基礎(chǔ)面積是4.0*4.0m，基礎(chǔ)的高度是0.5m，混凝土具有的強度時C30，使用二級鋼作為受力鋼筋，混凝土中保護層的厚度是40mm。在基礎(chǔ)的底板下進行混凝土的墊層設(shè)置，其厚度為100mm，墊層使用等級為C15的混凝土，其埋深的基礎(chǔ)為0.5mm。

2.2 設(shè)計看臺樓面的回頂構(gòu)造

在安裝鋼結(jié)構(gòu)前，已經(jīng)完成了鋼屋蓋下方的二層樓面的整體施工。依據(jù)設(shè)置支撐架的位置，需要有22個支撐架將混凝土樓面的穿透。這時需要實現(xiàn)樓面之間的連接，下部的四肢格構(gòu)中的鋼管柱以及上部的支撐架具有相同的中心截面尺寸。

在進行實際操作時，需要將面層的混凝土破除，針對布置預應力的情況進行查看。因為在預應力筋之間具有600mm的間隙，如果將混凝土破除時能夠?qū)㈩A應力筋避開，就能夠進行直接開孔；如果在進行直接開孔時不能夠?qū)㈩A應力筋避開，就可以以及實際布置的預應力筋的情況，將橢圓槽開在回頂上的鋼管柱上，保證預應力筋能夠在槽內(nèi)嵌入，并能夠在槽內(nèi)實現(xiàn)上下移動的過程，可以將因而支撐架受力時在預應力筋上產(chǎn)生的壓迫避免。

2.3 設(shè)計看臺中斜梁部位的結(jié)構(gòu)

在此工程中，在看臺斜梁的正上方有四個支撐架，其不能夠直接落在地面上。一般的做法是，依據(jù)斜梁的形狀，將具有“高低腳”的轉(zhuǎn)換的型式平臺安裝在支撐架的底部，經(jīng)過轉(zhuǎn)換平臺能夠使支撐架放置于看臺斜面的上方，之后在斜梁的下方加固。這樣的做法主要的缺點是會有額外的施工荷載在看臺斜梁上施加，從半成品保護的方面考慮，相關(guān)單位不會同意這種做法。此工程中使用下述的設(shè)計構(gòu)造加以解決：將四肢格構(gòu)鋼管柱安裝與看臺的斜梁位置，使看臺斜梁能夠從格構(gòu)鋼管柱的中心部位穿過，將轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)是指與格構(gòu)鋼管柱的頂端，支撐架的上部是在轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)上支承的。在這種設(shè)計構(gòu)造的基礎(chǔ)上，能將在進行鋼結(jié)構(gòu)施工過程中看臺斜梁承擔的額外荷載減少。

2.4 設(shè)計后拱環(huán)梁

設(shè)置后拱桁架過程中，需要使用七個支撐架，這些支撐架需要與地面直接接觸，但是這樣會將經(jīng)濟成本增加，支撐架的進行施工的整個過程會比較復雜。這就可以在后拱環(huán)梁上設(shè)置支撐架，這樣能夠在提升施工便利性的同時，節(jié)約施工成本。

3 結(jié)語

本文主要結(jié)合實際中的工程和理論知識，對支撐架承重在大跨度空間中進行鋼結(jié)構(gòu)施工的使用狀態(tài)以及設(shè)計要點進行分析，介紹其各個節(jié)點的細節(jié)構(gòu)造內(nèi)容，以其為后續(xù)的施工提供一些參考。

【參考文獻】

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