自承式支撐體系在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑現(xiàn)澆樓板施工中的應(yīng)用

曹 靖 （安徽富煌鋼構(gòu)股份有限公司，安徽 合肥 238076）

0 前言

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑具有強度高、抗震性能良好、施工周期短等優(yōu)勢，在國家大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑的政策背景下，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑越來越多地被應(yīng)用到項目中。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中的樓板結(jié)構(gòu)通常需要澆筑而成，澆筑之前需要安裝模板支撐體系，目前傳統(tǒng)模板采用落地式腳手架的支撐形式，架體存在較大失穩(wěn)風(fēng)險，且操作層無操作空間，施工進度慢、施工成本高、安全風(fēng)險大，已無法滿足現(xiàn)場施工的需要。本文針對上述情況，設(shè)計并實施了一種可調(diào)節(jié)標高的自承式樓板支撐體系，結(jié)合合肥市某大型裝配式鋼結(jié)構(gòu)公建項目的工程實踐，對自承式支撐體系在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑現(xiàn)澆樓板施工中的應(yīng)用進行闡述。

1 工程概況

某大型裝配式鋼結(jié)構(gòu)公建項目位于合肥市經(jīng)開區(qū)，總建筑面積約7.05萬㎡（其中地上約5萬㎡，地下約2.05萬㎡）。項目由A、B兩座塔樓及裙樓組成，A座塔樓層數(shù)為22層，建筑高度為93.6m；B座塔樓層數(shù)為11層，建筑高度為47.4m；裙樓層數(shù)為5層，建筑高度為22.2m，地下室為2層，建筑高度為9.3m。工程地下采用型鋼混凝土柱+鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，地上采用鋼框架（H型鋼梁+箱型鋼管混凝土柱）支撐結(jié)構(gòu)+現(xiàn)澆混凝土板。

項目標準層層高4.2m，地上結(jié)構(gòu)樓板為120mm厚的現(xiàn)澆混凝土樓板。結(jié)構(gòu)鋼梁截面規(guī)格主要為H600×350×12×25（主梁），H400×180×6×8（次梁）。樓板結(jié)構(gòu)底面與主次鋼梁上翼緣頂平齊，鋼梁短向最大跨度2800mm。按照傳統(tǒng)樓板施工做法即搭設(shè)滿堂腳手支撐架，不僅施工工序繁雜，施工周期長，搭設(shè)腳手架費用高，且不符合裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工宗旨。本文結(jié)合項目地上主體結(jié)構(gòu)體系（鋼框架支撐結(jié)構(gòu)+純現(xiàn)澆混凝土樓板，鋼梁為H型鋼）的特點，設(shè)計并實施了一種新型的自承式現(xiàn)澆樓板支撐體系。

2 工藝原理

2.1 技術(shù)原理

自承式現(xiàn)澆樓板支撐體系充分利用已有的鋼梁作為支撐體系的著力點，通過在樓面鋼梁上依次設(shè)置支托、主龍骨、次龍骨及木模板，組成一個完整的受力體系，以此來起到支承樓板混凝土澆筑和施工荷載的作用。一般來說，主體結(jié)構(gòu)的鋼梁是按樓面鋼梁來設(shè)計的，其自身強度剛度比較大，在樓板自重和施工荷載作用下，鋼梁的強度和剛度完全能夠滿足設(shè)計需要。

2.2 自承式支撐體系技術(shù)簡介

自承式支撐體系充分利用鋼梁（H型鋼）的特點，通過在鋼梁下翼緣上布置可調(diào)托撐（包括托撐底座、可調(diào)頂托），托撐上安放工字鋼（主龍骨），通過可調(diào)頂托實現(xiàn)主龍骨的高度調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)整個支撐結(jié)構(gòu)水平面內(nèi)的整體可調(diào)。

2.3 自承式支撐體系的特點

①該自承式支撐體系通過螺帽可實現(xiàn)豎向微調(diào)，實現(xiàn)樓層標高的二次校核同時確保支撐體系與樓板接觸穩(wěn)定，提高了工程質(zhì)量和安全性。

②該自承式支撐體系仍能像組合樓板一樣體現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)快捷方便的施工特性，同時保證拆卸的便利性。

③通過模板的可重復(fù)利用體系，可大大減小鋼材的壓型鋼板浪費。

圖1 自承式支撐體系結(jié)構(gòu)組成剖面圖

圖2 自承式支撐體系結(jié)構(gòu)組成平面圖

④該種模板體系可以像混凝土結(jié)構(gòu)中現(xiàn)澆樓板一樣做成雙向板，合理利用樓板的兩個方向的受力性能，組合樓板一般按單向板計算。

⑤從經(jīng)濟角度看，可大大減少工程造價，這勢必會進一步推動鋼結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展，充分展現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)越性。

3 自承式支撐體系施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

如圖3所示。

3.2 操作步驟及要點

3.2.1 主要操作步驟

3.2.1.1 施工準備

①技術(shù)準備

自承式現(xiàn)澆樓板支撐體系施工前完成相關(guān)材料準備、技術(shù)準備及人員安全技術(shù)交底準備。進場材料需經(jīng)驗收合格方可投入使用，工字鋼、可調(diào)托撐的型號、材質(zhì)及尺寸需符合規(guī)范及設(shè)計方案的要求；編制專項施工方案、制作自承式支撐體系安拆施工演示視頻，對現(xiàn)場施工管理人員及操作工人進行三維可視化交底。

圖3 自承式現(xiàn)澆樓板支撐體系施工工藝流程圖

圖4 施工方案三維可視化技術(shù)交底

②材料準備

a.16#熱軋工字鋼：各種適宜長度的規(guī)格為16#Q235級熱軋工字鋼，并符合國家質(zhì)量標準要求，彎曲變形、銹蝕嚴重、端頭磨損、觀感偏舊的不得使用，嚴禁使用薄壁和非國標鋼管；

b.U型托撐：螺桿外徑不得小于25mm，直徑和螺距應(yīng)符合國家標準規(guī)定，可調(diào)托撐抗壓承載能力設(shè)計值不得小于40kN，U型頂托可采用符合規(guī)范的定型化產(chǎn)品，對于沒有滿足項目要求的U型托采用現(xiàn)場自制，焊縫采用角焊縫，焊縫寬度宜超過坡口每測2～3mm。支撐底板厚度不得小于10mm。

c.鋼管：采用國家標準中規(guī)定的Q235，規(guī)格為Φ48x3.5普通鋼管。

d.扣件：采用可鍛鑄鐵或鑄鋼制作，其質(zhì)量和性能應(yīng)符合國家標準規(guī)定。

e.模板：采用15mm 厚膠合板，模板不得有破損、起泡、開裂、剝落等觀感質(zhì)量不合格的不得使用。

f.方木：采用32mmx82mm，方木尺寸不得縮水，木料結(jié)實均勻，不得彎曲開裂；木工材料均應(yīng)符合相應(yīng)的國家質(zhì)量標準。

3.2.1.2 平面內(nèi)定位

通過結(jié)構(gòu)驗算確定不同跨度結(jié)構(gòu)框架內(nèi)主龍骨的最大布置間距，結(jié)合主龍骨一般沿著框架短邊方向布置以及兩側(cè)主龍骨距框架梁不超過200mm的原則，在結(jié)構(gòu)鋼梁下翼緣上畫出托撐底座的位置線。

3.2.1.3 安裝托撐底座及可調(diào)托撐并粗調(diào)標高

在結(jié)構(gòu)鋼梁下翼緣劃線位置對稱安放托撐底座并安裝可調(diào)托撐，計算確定可調(diào)托撐頂標高，通過旋轉(zhuǎn)蝶形螺母調(diào)整可調(diào)托撐至計算標高。

3.2.1.4 安裝主龍骨及緊固鋼管

依次將16#工字鋼安放于可調(diào)托撐頂部，并在主龍骨下方布置兩道垂直于主龍骨方向的緊固鋼管，緊固鋼管與工字鋼通過扣件扣牢夾緊，將主龍骨連接成整體，從而形成一個穩(wěn)定的支撐體系。

3.2.1.5 安裝模板體系及樓板鋼筋、水電預(yù)埋管線

圖5 自承式支撐體系現(xiàn)場實施照片

安裝模板體系：在16#工字鋼上按設(shè)計方案要求布置方木并鋪設(shè)木模板，兩側(cè)方木緊貼結(jié)構(gòu)鋼梁翼緣，木模板與鋼梁的接縫處粘貼密封膠條。

3.2.1.6 支撐體系標高精調(diào)并頂緊工字鋼

樓板鋼筋綁扎、水電管線預(yù)埋完成后，樓板混凝土澆筑前，根據(jù)標高線通過對每根工字鋼兩端可調(diào)托撐的蝶形螺母進行順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，精確控制支撐體系標高，接著在工字鋼兩端與結(jié)構(gòu)鋼梁腹板間隙處楔入木塞頂緊工字鋼。

3.2.1.7 支撐體系拆除

待樓板混凝土養(yǎng)護達到可拆模強度后，兩名操作人員利用小錘同步對稱敲擊可調(diào)托撐的蝶形螺母，降低可調(diào)托撐的高度，松動工字鋼，從而拆除整個框架內(nèi)的支撐體系構(gòu)件并繼續(xù)周轉(zhuǎn)使用。

3.3.2 施工注意要點

3.3.2.1 自承式支撐體系的安全防護措施——可移動式施工操作平臺

針對項目標準層層高4.2m的特點，為方便施工人員的安拆作業(yè)，保證作業(yè)安全，設(shè)計了一款可移動式的操作平臺，有別于傳統(tǒng)的門式腳手架，它既可以通過滾輪移動，四角還設(shè)計了制動裝置，該移動式操作平臺更安全、合理。

3.3.2.2 可調(diào)托撐定位

圖6 移動式操作平臺

自承式支撐體系中可調(diào)托撐定位應(yīng)保證兩側(cè)托撐頂標高一致，放置工字鋼時應(yīng)保證工字鋼縱向中心線與托撐中心線一致，防止偏心放置。

4 自承式支撐體系優(yōu)勢

項目實踐表明，自承式支撐體系相對于傳統(tǒng)的滿堂支模架具有全方位的優(yōu)勢：

①材料用量少，安裝速度快，大幅減少租賃及安裝成本；

②從施工安全角度，減少了施工安全隱患事故的發(fā)生，更利于施工安全管理；

③騰出了樓層范圍內(nèi)的施工空間，后期施工工序可提前進場，縮短了施工工期；

④更利于控制樓板混凝土施工質(zhì)量，樓板裂縫數(shù)量大幅較少。

5 總結(jié)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑自承式現(xiàn)澆樓板支撐體系施工便捷、重復(fù)利用率高，經(jīng)濟安全，具有廣泛的市場價值，能夠大幅提高鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆樓板的施工效率，降低施工綜合成本。適用于鋼框架和鋼框架支撐結(jié)構(gòu)體系建筑。該支撐體系實現(xiàn)整個支撐結(jié)構(gòu)水平面內(nèi)的整體可調(diào)，不僅加強了樓板支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還提高了樓板施工安裝速度。該支撐體系安裝構(gòu)件少，可循環(huán)利用，成本低，安裝及拆除方便，安全性高，對類似工程的實施具有借鑒意義。