傾斜桁架合攏結(jié)構(gòu)臨時支撐系統(tǒng)應(yīng)用分析

胡志華 楊亞輝 胡一心

0 引言

我國建筑行業(yè)不斷發(fā)展，高層以及超高層建筑越來越多，建筑形式也更加復(fù)雜，近些年更是涌現(xiàn)出各種各樣造型的建筑。為了設(shè)計師異形復(fù)雜的建筑理念能更好落地實現(xiàn)，鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用日趨增多。鋼結(jié)構(gòu)支撐系統(tǒng)的應(yīng)用在大跨度、傾斜桁架結(jié)構(gòu)施工中不可或缺，如何采用一種快速、高效、更加節(jié)能環(huán)保的鋼結(jié)構(gòu)臨時支撐體系是施工管理人員必須思考和解決的問題。

1 工程概況

某商務(wù)樓項目建筑基底面積5 347.5m，總建筑面積約為45 869.21m，建筑高度106.46m。該建筑由兩棟反對稱布置的樓棟組成，從一層開始12 榀傾斜桁架結(jié)構(gòu)對稱布置，在13 層位置傾斜桁架開始合攏，直至18 層兩棟樓合二為一，形成一個擁有四個平面、兩個傾斜面組成的類似金字塔造型的建筑，結(jié)構(gòu)整體造型如圖1 所示。

圖1 某商務(wù)樓結(jié)構(gòu)形式簡圖

2 臨時支撐架體系設(shè)計

該商務(wù)樓的巨型斜桁架下部凈空，無支撐體系，施工時，桁架采用分段散拼法進(jìn)行施工。故需在結(jié)構(gòu)下部設(shè)置可靠的臨時支撐架體系，并且在臨時支撐架下方與土建樓面接觸部位的處理，對于支撐體系來講也顯得尤為重要。臨時支撐體系圖如圖2、圖3 所示。

圖2 臨時支撐架體系三維軸側(cè)圖

圖3 臨時支撐架體系平面圖

支撐架設(shè)計為四立桿鋼管桁架結(jié)構(gòu)體系，支撐架柱截面尺寸為2.0m×2.0m，支撐柱立桿采用Φ245mm×16 鋼管、腹桿采用Φ114mm×4 鋼管。支撐梁截面尺寸為2.0m×1.5m，支撐梁的弦桿采用Φ140mm×4、腹桿采用Φ114mm×4 鋼管，與結(jié)構(gòu)相連的桿件采用Φ159mm×7 鋼管，材質(zhì)為Q345B。

3 臨時支撐架體系施工方法

3.1 臨時支撐架體系布置原則

3.1.1 汽車吊及進(jìn)行詳細(xì)受力分析，滿足設(shè)計設(shè)計受力分析

本工程巨型斜桁架的臨時支撐架體系吊裝和拆除過程中，需要采用100t 汽車吊和50t 汽車吊上到地下室頂板面進(jìn)行吊裝作業(yè)，汽車吊作業(yè)時，對地下室頂板有行走和吊裝時的兩種工況，需根據(jù)施工圖及設(shè)計總說明提供的參數(shù)對吊機(jī)上地下室頂板進(jìn)行相應(yīng)驗算。

傾斜桁架根據(jù)塔吊、汽車吊吊重分析，在進(jìn)場安裝前按重量要求進(jìn)行分段，確保現(xiàn)場吊裝可以順利實施。臨時支撐架支撐點布置盡量避開分段斜桁架連接處，靠近梁柱牛腿位置，進(jìn)而確定合理的臨時支撐平面位置。

3.1.2 鋼結(jié)構(gòu)臨時支撐系統(tǒng)應(yīng)盡量減少對土建結(jié)構(gòu)的影響，對有影響部位采取加固措施。

本工程臨時支撐架全部布設(shè)在地下室混凝土頂板（-0.250m標(biāo)高）樓面上，施工中根據(jù)受力分析將每個支撐架底部設(shè)置轉(zhuǎn)換鋼梁。根據(jù)臨時支撐架的布置，1#樓的支撐架底部設(shè)置轉(zhuǎn)換鋼梁全部落在混凝土柱子上，2#樓的支撐架底部設(shè)置轉(zhuǎn)換鋼梁有3 處落在混凝土框架梁上，經(jīng)分析驗算，需回頂?shù)挠? 處。回頂時采用點對點回頂方式?；仨斒┕r按要求放線定位，在施工過程中派專人進(jìn)行觀察、監(jiān)測，確保安全。

3.1.3 充分保證安全性

臨時支撐架的布置要充分考慮場地布置條件，為其他專業(yè)正常施工留出通道，臨時支撐布置盡可能選擇起吊方便及人員便于操作處，施工時四周設(shè)置警戒線。

3.2 臨時支撐架體系布置形式

該商務(wù)樓的傾斜桁架臨時支撐架體系采用四根立桿組成桁架結(jié)構(gòu)體系，臨時支撐架立柱截面尺寸為2m×2m，支撐柱立桿采用Φ245mm×16 鋼管、腹桿采用Φ114mm×4 鋼管。支撐梁截面尺寸為2.0m×1.5m，支撐梁的弦桿采用Φ140mm×4、腹桿采用Φ114mm×4 鋼管，臨時支撐架與主體結(jié)構(gòu)采用Φ159mm×7 鋼管連接，材質(zhì)為Q345B。

4 臨時支撐架體系安裝

4.1 臨時支撐架安裝方法

根據(jù)臨時支撐架形式和現(xiàn)場施工條件分析，支撐架無法在現(xiàn)場組裝，為此采取在工廠內(nèi)分段加工好后運到現(xiàn)場，現(xiàn)場采用塔吊進(jìn)行分段吊裝、高空對接組裝的方式安裝。

4.2 臨時支撐架施工步驟和順序

4.2.1 臨時支撐架施工流程

預(yù)埋件安裝→底部轉(zhuǎn)換鋼梁安裝→安裝第1 段臨時支撐柱→纜風(fēng)繩設(shè)置→安裝下一段臨時支撐柱→上下兩節(jié)支撐柱對接連接檢查→安裝臨時支撐梁→支撐梁與鋼柱、核心筒、支撐柱連接節(jié)點檢查→安裝頂部轉(zhuǎn)換鋼梁→轉(zhuǎn)換鋼梁連接節(jié)點檢查→待上部結(jié)構(gòu)合攏后拆除臨時支撐架。

4.2.2 臨時支撐架安裝順序

臨時支撐架與臨時支撐架之間設(shè)連接支撐梁，并與對面的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行拉結(jié)，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全。臨時支撐架總體安裝呈對稱布置展開實施，安裝方向、順序步驟：1#樓臨時支撐架體系總體安裝方向、順序由A 軸→D 軸逐步進(jìn)行施 工。即：ZC1、ZC2、ZC3 →ZC4、ZC5 →ZC6 →ZC7。2# 樓臨時支撐架體系總體安裝方向、順序由M 軸→G軸逐步進(jìn)行施工。即：ZC8、ZC9、ZC10 →ZC11、ZC12 →ZC13 →ZC14。

4.3 臨時支撐柱吊裝

4.3.1 吊裝前準(zhǔn)備

臨時支撐柱在工廠內(nèi)分段加工好后運到現(xiàn)場，現(xiàn)場采用塔吊進(jìn)行分段吊裝、高空對接組裝。吊裝開始前向施工人員進(jìn)行施工圖交底、方案交底、技術(shù)交底，使之了解和掌握相關(guān)要求，并履行簽字手續(xù)。

4.3.2 臨時支撐柱吊裝吊點、爬梯的設(shè)置

在臨時支撐柱吊裝之前在臨時支撐柱上裝好小爬梯和施工操作平臺，用以臨時支撐柱吊裝就位之后，方便施工人員上下通行。爬梯與支撐柱連接牢固，爬梯采用Φ16mm 的圓鋼焊接做成，爬梯與用鐵絲或麻繩與鋼柱進(jìn)行綁扎牢固、可靠，豎向綁扎點不少于5 道。每天上下班前，施工人員對爬梯進(jìn)行安全檢查，如發(fā)現(xiàn)問題及時進(jìn)行加固。

4.3.3 第一節(jié)支撐柱吊裝

支撐柱采用四點吊裝，吊索一端與耳板連接牢固，另一端直接掛入塔吊吊鉤內(nèi)。正式吊裝前先進(jìn)行試吊，先將支撐柱吊裝至離地面50cm，暫停吊裝作業(yè)，安排專人對吊裝構(gòu)件和各個吊具連接點安全性進(jìn)行檢查，是否安全可靠，確定沒有安全隱患后再繼續(xù)進(jìn)行吊裝。當(dāng)支撐柱吊裝高于安裝位置20cm 時，采用對講機(jī)指揮作業(yè)人員緩慢下降就位，調(diào)整支撐柱位置至精確定位后與轉(zhuǎn)換鋼梁進(jìn)行焊接固定，支撐柱就位后采用纜風(fēng)繩進(jìn)行拉結(jié)穩(wěn)固，確保安全后方可松開吊鉤。繼續(xù)按此法吊裝其余所有支撐柱。

4.3.4 第二節(jié)支撐柱吊裝

第二節(jié)支撐柱的安裝與第一支撐柱采用法蘭形式進(jìn)行固定連接。吊裝開始前，要先清理下節(jié)支撐柱頂面和本節(jié)支撐柱底面的雜物和浮銹，保證上下兩節(jié)支撐柱對接面接觸牢靠。

4.3.5 支撐柱校正

支撐柱的校正工作主要復(fù)核平面位置、標(biāo)高以及垂直度是否滿足安裝精度要求。支撐柱垂直度校正：采用兩臺經(jīng)緯儀在兩個相互垂直的方向?qū)χ沃拇怪倍冗M(jìn)行檢測、調(diào)整。支撐柱軸線垂直度調(diào)整：支撐柱兩個方向的垂直度均使用纜風(fēng)繩進(jìn)行調(diào)整。支撐柱進(jìn)場時，要求支撐柱上需標(biāo)示鋼柱的中心線等，方便現(xiàn)場測量，測量儀器使用經(jīng)緯儀。

4.4 臨時支撐梁吊裝

臨時支撐梁加工長度控制在12m 左右，分段臨時支撐梁運至現(xiàn)場后搭設(shè)胎架進(jìn)行對接拼裝成整榀后用塔吊吊裝就位。支撐梁吊裝前向施工人員進(jìn)行施工圖交底、方案交底、技術(shù)交底，使之了解和掌握相關(guān)要求，并履行簽字手續(xù)。支撐梁采用四點吊裝，吊索與支撐梁采用綁扎固定連接，另一端直接掛入塔吊吊鉤內(nèi)。當(dāng)支撐梁吊離地面50cm 時，暫停吊裝作業(yè)，安排專人對吊裝構(gòu)件和各個吊具連接點安全性進(jìn)行檢查，是否安全可靠，確定沒有安全隱患后再繼續(xù)進(jìn)行吊裝。支撐梁靠近安裝位置時，通過對講機(jī)指揮構(gòu)件緩慢就位，固定牢固后松開吊鉤，繼續(xù)按此法吊裝其余所有支撐梁。

5 臨時支撐架體系安裝安全保證措施及注意事項

臨時支撐架體系現(xiàn)場安裝時全部用塔吊吊裝至設(shè)置位置。分段安裝時，臨時支撐架與臨時支撐架之間設(shè)連接支撐梁，并設(shè)置纜風(fēng)繩，并與對面的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行拉結(jié)，確保結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全，防止傾覆。為確保結(jié)構(gòu)及臨時支撐架體系安全，施工時應(yīng)注意以下幾點：

（1）臨時支撐架體系搭設(shè)及鋼結(jié)構(gòu)施工作業(yè)前對所有施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，履行簽字手續(xù)。在安全質(zhì)量上做到人人把關(guān)、事事安全，必須全體作業(yè)人員都了解、熟悉施工過程的各種安全要求。

（2）試吊：先將吊車吊鉤與臨時支撐架吊耳鋼絲繩連接牢固，吊車緩慢起吊，當(dāng)支撐架提升離地約60cm 后，暫停吊裝，間隔5min 檢查機(jī)械設(shè)備及繩索是否存在異常，檢查吊點U 型卡是否牢固，吊耳有無異常變形等，確定一切正常后才能繼續(xù)起吊。

（3）遇到6 級以上大風(fēng)、大霧或雨雪天氣時，應(yīng)停止支撐架的吊裝施工。

（4）臨時支撐架體系吊裝應(yīng)由專人負(fù)責(zé)監(jiān)督檢查。特種作業(yè)人員必須持證上崗。

（5）臨時支撐架體系施工時應(yīng)盡量避開立體交叉作業(yè)，如無法避開時要采取安全可靠的防護(hù)措施，確保交叉作業(yè)安全實施。嚴(yán)格按照施工方案及相應(yīng)的安全規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)施工。控制好吊裝桿件的水平度和垂直度，確保各個桿件定位符合吊裝精度要求。

（6）臨時支撐架體系吊裝過程中，應(yīng)在地面應(yīng)拉設(shè)安全警戒線，設(shè)置醒目標(biāo)志，并安排專人看守，非專業(yè)施工人員不得入內(nèi)。

（7）臨時支撐架搭設(shè)前，應(yīng)根據(jù)圖紙并結(jié)合現(xiàn)場實際情況，利用全站儀將支撐區(qū)域的所有混凝土柱、主、次梁等在地下室頂板上面標(biāo)示清楚，標(biāo)示時必須利用墨線或油漆，將混凝土柱、梁的中心線精確地在混凝土樓板上畫出，并在周圍做好維護(hù)標(biāo)示，防止人員隨意踩踏導(dǎo)致模糊不清。

（8）支撐柱頂部型鋼轉(zhuǎn)換平臺鋼梁及支撐體系必須安全牢固，并與結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)焊接連接，確保支撐架的整體穩(wěn)定性；

（9）臨時支撐架底部構(gòu)造措施。該項目臨時支撐架全部布設(shè)在地下室混凝土頂板樓面上，施工中將每個支撐架底部設(shè)置轉(zhuǎn)換鋼梁，轉(zhuǎn)換鋼梁兩端通過支托與預(yù)埋件進(jìn)行焊接連接，預(yù)埋件設(shè)置在主體結(jié)構(gòu)混凝土梁柱交接點。轉(zhuǎn)換鋼梁、支托均采用焊接箱型鋼，轉(zhuǎn)換主鋼梁截面規(guī)格為620mm×370mm×25mm，支托截面規(guī)格為400mm×400mm×30mm，次梁截面規(guī)格為400mm×350mm×20mm、400mm×250mm×20mm，材質(zhì)均為Q345B。

7 臨時支撐架纜風(fēng)繩穩(wěn)固措施

該項目臨時支撐架高度較高，支撐架最高約50.2m，支撐架高度低于40m 的設(shè)置3 道纜風(fēng)繩，每道設(shè)置4 根纜風(fēng)繩。支撐架高于40m 的設(shè)置4 道纜風(fēng)繩，每道拉設(shè)4 根纜風(fēng)繩。即：支撐架組合體系必須按要求拉設(shè)纜風(fēng)繩，在裝設(shè)支撐架時考慮四個方向隨高度增加設(shè)置四道纜風(fēng)繩（四個高度12m、24m、36m 和48m）。纜風(fēng)繩底部錨固點設(shè)在鋼柱底部和混凝土柱、梁處，錨固點用臨時耳板，耳板采用16mm 厚鋼板，纜風(fēng)繩上部錨固點設(shè)在吊裝臨時耳板處。

8 臨時支撐架體系拆除

8.1 臨時支撐架體系拆除前準(zhǔn)備工作

臨時支撐架拆除前應(yīng)對每個支撐點位置進(jìn)行測量，統(tǒng)一編號記錄好。所有臨時支撐架與巨型桁架支撐點采用氧氣切割的方式同時進(jìn)行卸載，分三次切割，每次切割高度5mm，每次切割完成后靜置30min，觀察巨型桁架與臨時支撐是否脫離。所有施工人員應(yīng)熟悉臨時支撐卸載、拆除順序及拆除過程中可能出現(xiàn)問題的應(yīng)急處理措施?，F(xiàn)場由項目經(jīng)理、安全員、監(jiān)理工程師等組成安全監(jiān)督小組，每個支撐點操作人員配備對講機(jī)，項目經(jīng)理統(tǒng)一指揮臨時支撐的卸載、拆除工作。

8.2 臨時支撐架體系拆除階段劃分

A 軸～D 軸、M 軸～J 軸臨時支撐架體系拆除時，總體拆除順序為由上往下逐步進(jìn)行拆除。臨時支撐柱頂部分配梁和頂部節(jié)段離巨型桁架結(jié)構(gòu)垂直距離太近，汽車吊無法伸臂，為此頂部分配梁和頂部節(jié)段采用手拉葫蘆進(jìn)行拆除，臨時支撐架拆除重點考慮按重量大小進(jìn)行分段拆除。

第一階段：依次拆除E 軸～H 軸支撐梁，拆除時采用卷揚機(jī)配合滑車進(jìn)行拆除。

第二階段：拆除1#樓（A 軸～D 軸）、2#樓（J 軸～M 軸）的臨時支撐架、支撐梁，拆除時分別各用1 臺100t 汽車吊、1臺50t 汽車吊進(jìn)行拆除吊裝。

9 結(jié)語

通過對該項目巨型斜桁架臨時支撐系統(tǒng)的設(shè)置安裝和卸載拆除實例分析，得出如下結(jié)論：臨時支撐架系統(tǒng)在鋼結(jié)構(gòu)施工過程中屬于至關(guān)重要的技術(shù)措施，臨時支撐系統(tǒng)的應(yīng)用有利于造型更復(fù)雜、跨度更大、甚至各種異型建筑結(jié)構(gòu)形式得以實現(xiàn)。相較于常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)的胎架支撐系統(tǒng)，臨時支撐系統(tǒng)有著制作周期更短、拼裝精度更高、重復(fù)利用性更好、施工效率更高等明顯優(yōu)勢。拆除后的臨時支撐系統(tǒng)桿件，可重復(fù)利用至其他鋼結(jié)構(gòu)項目繼續(xù)組裝使用，較常規(guī)支撐系統(tǒng)更加綠色、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性突出。