四管柱在大空間模板支撐體系中的應(yīng)用*

李 燕，文 哲，李 強

(中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160)

1 工程概況

結(jié)合廣東太平嶺核島項目各廠房層高，四管柱高度主要為 1 270， 1 770，2 020，2 850mm等規(guī)格。采用φ48×3.5鋼管、4mm厚綴板、10mm厚端頭連接板、20mm厚上托撐、20mm厚下托撐、外徑90mm螺栓千斤頂、外徑120mm螺栓調(diào)節(jié)桿組裝成四管柱支撐體系(見圖1)。

圖1 四管柱三維結(jié)構(gòu)

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

首先采用綴板將4根φ48×3.5鋼管焊接形成柱身，柱身端頭采用10mm厚鋼板與柱身焊接形成整體，最后將加工完成的上托撐、下托撐、螺栓千斤頂、螺栓調(diào)節(jié)桿采用M16螺栓與柱身連接形成完整的四管柱支撐體系。四管柱組合使用滿足不同支撐高度，適當調(diào)整特殊部位四管柱高度以滿足施工需求。

3 穩(wěn)定性計算

1)根據(jù)GB 50017—2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》《建筑施工計算手冊》、GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(2015年版)對2 850mm高四管柱支撐進行驗算。四管柱性能參數(shù)如表1所示。

表1 四管柱性能參數(shù)

四管柱支撐可按兩端鉸接的軸心受壓構(gòu)件進行計算，計算可得其容許荷載為395kN。

2)整體穩(wěn)定性驗算 在不考慮鋼管連接加勁的情況下，四管柱支撐容許應(yīng)力為109.3N/mm2<215N/mm2，滿足強度要求。

3)格構(gòu)式軸心受壓構(gòu)件穩(wěn)定性驗算 綴件為綴板時，四管柱支撐容許應(yīng)力為109.3N/mm2<215N/mm2，滿足強度要求。

4 預(yù)壓荷載試驗

核島廠房設(shè)備間、設(shè)備引入通道及部分樓板需采用四管柱支撐體系。為驗證四管柱承載能力，采用4根四管柱，在合適場地進行荷載試驗。

4.1 試驗步驟

試驗場地選擇→試驗用構(gòu)配件驗收→試驗裝置安裝→試驗裝置檢查→荷載試驗→分級加載→加載完成靜止≥24h→測量變形→卸荷→拆除試驗裝置→工完場清。

1)為保證配重塊就位準確，在試驗裝置兩側(cè)搭設(shè)操作腳手架，腳手架搭設(shè)應(yīng)滿足《腳手架施工方案》要求，且不能與試驗裝置連接。

2)四管柱采用水平鋼管縱橫向連接成整體，豎向間距≤1m，底部水平桿距四管柱底盤高度≤200mm，頂部水平桿距四管柱頂盤≤200mm。

3)每根四管柱在頂部和底部單獨設(shè)置鋼管斜撐，模擬現(xiàn)場水平加固桿頂墻工況，防止側(cè)翻。2根工字鋼之間采用短鋼管連接成整體，模擬現(xiàn)場工字鋼之間鋼筋點焊加固工況，防止工字鋼側(cè)翻。

4.2 試驗要求

選用HG29D布料機配重塊作為加載配重，單個配重塊重4t，采用2 850mm高四管柱進行試驗。采用12個配重塊進行加載，實際荷載總重480kN。分3次加載，第1次加載至最大承載61.8%(7塊)，間隔12h后加載至最大承載80%(9塊)，再次間隔12h后加載至最大承載(12塊)，待全部加載完成24h后觀察四管柱變形，24h后沉降變形及水平變形≤10mm即為合格，荷載持續(xù)時間為2021-05-02 08:00—2021-05-04 18:00。

4.3 試驗結(jié)論

四管柱試驗裝置實際加載48t，持荷時間超過48h。試驗過程中裝置均能保持穩(wěn)定，無明顯變形、開裂等異?，F(xiàn)象，能滿足現(xiàn)場120kN的施工工況。

5 施工要點

5.1 施工工藝流程

四管柱材料準備→四管柱組裝→工字鋼組裝→樓板支撐架搭設(shè)→支撐架驗收→主、次龍骨鋪設(shè)→標高控制及調(diào)整→模板鋪設(shè)。

5.2 四管柱、工字鋼安裝

5.2.1四管柱

1)四管柱橫向間距≤2.2m(凈間距≤2.0m)、縱向間距≤2.4m(凈間距≤2.2m)。

2)四管柱安裝前，將底托底部混凝土面打磨平整，保證四管柱安裝后頂部托撐及工字鋼水平度偏差≤2mm，垂直度偏差控制在1/1 000H范圍內(nèi)且≤10mm。待混凝土澆筑完成7d后，可拆除四管柱間橫向加固鋼管及剪刀撐。

3)混凝土澆筑前，四管柱采用橫、縱向鍍鋅鋼管與周邊塔架或鋼管連接形成整體，鋼管豎向間距≤1.0m。 水平橫(縱)向加固桿與主框架橫桿或水平鋼管連接，水平加固桿最少連接3個四管柱。水平鋼管與四管柱單肢鋼管通過扣件連接，遇到綴板時，應(yīng)避開綴板，保證間距≤1.0m。通道端部四管柱采用鋼管頂托加木方撐在混凝土結(jié)構(gòu)上，防止四管柱側(cè)翻。四管柱調(diào)節(jié)底座和調(diào)節(jié)托座的調(diào)節(jié)螺桿伸出長度≤350mm，插入托撐內(nèi)的長度≥100mm。通道如圖2所示。

圖2 通道示意

4)沿通道長度方向在兩側(cè)搭設(shè)剪刀撐或八字撐，每道剪刀撐水平寬度為2～3個四管柱，剪刀撐斜桿與地面傾角為45°～60°。由于四管柱頂托影響，剪刀撐無法與工字鋼上部支撐架連接。

5)采用工字鋼(各房間尺寸不同，根據(jù)最新圖紙現(xiàn)場選用)作為塔架或樓板主梁下部支撐。相鄰工字鋼接頭部位應(yīng)在四管柱頂部，若無法滿足此要求，應(yīng)在接頭部位另外設(shè)置四管柱支撐。

5.2.2工字鋼

1)次梁工字鋼面部拉設(shè)通長直徑≥16mm、間距≤1 500mm鋼筋與工字鋼點焊，防止工字鋼側(cè)翻。焊腳高度≥6mm，焊縫應(yīng)飽滿，無夾渣。主梁與次梁之間也應(yīng)焊接，焊縫要求同上。

2)工字鋼上部塔架按如下要求單獨設(shè)置剪刀撐：2步以內(nèi)支撐架無須設(shè)置豎向斜桿或小剪刀撐；3步以上支撐架在架體縱向第1跨及架體內(nèi)部區(qū)域每隔不大于4個跨距、4個列距設(shè)置豎向斜桿或連續(xù)豎向剪刀撐，當支撐架體四周有圍護結(jié)構(gòu)加固時，可取消最外側(cè)豎向斜桿或豎向剪刀撐；每道剪刀撐或斜桿水平寬度為2～4榀塔架，設(shè)置連續(xù)剪刀撐斜桿水平寬度為6～10m，剪刀撐斜桿與地面傾角為45°～60°。

3)四管柱剪刀撐無法與工字鋼上部鋼管連接時，工字鋼上部支撐架按如下要求單獨設(shè)置剪刀撐：剪刀撐搭接長度應(yīng)≥1m，等間距設(shè)置3個旋轉(zhuǎn)扣件固定，端部扣件蓋板邊緣至搭接水平桿桿端距離應(yīng)≥100mm；樓板厚度≤300mm時，剪刀撐按普通型要求搭設(shè)：在架體外側(cè)周邊及內(nèi)部縱、橫向每5～8m 由底至頂設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐，剪刀撐寬度應(yīng)為5～8m；在豎向剪刀撐頂部交點平面設(shè)置連續(xù)水平剪刀撐。

4)當1 200mm≥樓板厚度≥400mm時，剪刀撐按加強型要求搭設(shè)：在架體外側(cè)周邊及內(nèi)部縱、橫向每5跨(且≥3m)，由底至頂設(shè)置連續(xù)豎向剪刀撐；在豎向剪刀撐頂部交點平面設(shè)置水平剪刀撐，掃地桿應(yīng)設(shè)置水平剪刀撐，水平剪刀撐至架體底平面距離與水平剪刀撐間距≤6m，剪刀撐寬度應(yīng)為3～5m。

5.3 四管柱拆除

1)拆除前，應(yīng)全面檢查支撐架扣件連接、連墻件、支撐體系等是否符合構(gòu)造要求。

2)拆除前需對施工人員進行交底，應(yīng)根據(jù)檢查結(jié)果在交底中補充完善拆除方案中描述的拆除順序和措施，審批后方可實施。

3)拆除前，應(yīng)清除支撐架和跳板上雜物及地面障礙物。

4)拆除塔架支撐時，必須由上而下逐層進行，嚴禁上、下同時作業(yè)。分段拆除高差>2步時，不應(yīng)拆除下部頂墻鋼管。

5)架體拆除作業(yè)應(yīng)設(shè)專人指揮，當有多人同時操作時，應(yīng)明確分工、統(tǒng)一行動，且應(yīng)具有足夠的操作面。

6)卸料時各構(gòu)配件嚴禁拋擲至地面；運至地面的構(gòu)配件應(yīng)及時檢查、整修和保養(yǎng)，并應(yīng)按品種、規(guī)格分別存放。

5.4 安全、質(zhì)量控制要點

5.4.1安全

1)建立以項目經(jīng)理為組長、項目生產(chǎn)經(jīng)理及安全總監(jiān)為副組長、各部門成員為組員的安全領(lǐng)導(dǎo)小組。

2)安監(jiān)部每周進行安全聯(lián)合檢查，組織各部門主要人員對現(xiàn)場主要施工部位進行安全、質(zhì)量等問題的檢查排查。

3)發(fā)現(xiàn)違反施工程序，不按設(shè)計圖紙、規(guī)范、規(guī)程施工，使用不符合質(zhì)量要求的原料、成品和設(shè)備時，各級質(zhì)檢人員有權(quán)制止，必要時向主管領(lǐng)導(dǎo)提出暫停施工進行整頓的建議。

4)搭設(shè)樓板支撐過程中，要足夠重視支撐體系材料的使用，搭設(shè)前檢查構(gòu)件破碎程度，禁止使用有焊接痕跡、開裂、銹蝕嚴重、彎曲現(xiàn)象的構(gòu)件。

5)支撐體系拆除需在混凝土強度達到設(shè)計要求后辦理拆模申請，經(jīng)批準后方可執(zhí)行拆模工作。模板支撐拆除時設(shè)置警戒區(qū)域，嚴禁無關(guān)人員進入，對于空間狹小房間，同時作業(yè)人員不得少于2人。拆除的材料應(yīng)安全、可靠地由上而下傳遞，嚴謹隨意向下拋擲。

6)搭設(shè)過程中使用的臨時工具應(yīng)放在工具袋內(nèi)，不得隨手放在跳板上，防止高空墜物傷人。

7)施工前，檢查施工人員所做防護措施是否完整可靠，根據(jù)現(xiàn)場實際情況深化三級交底。

8)在工字鋼、模板、四管柱等安裝、拆除過程中，施工人員應(yīng)注意工字鋼、四管柱等不得同設(shè)備發(fā)生碰撞，并應(yīng)設(shè)置監(jiān)護人員；為防止高空墜物傷人，應(yīng)在通道上部鋪滿木跳板或鋼跳板。

10)施工結(jié)束后，檢查并清理現(xiàn)場，清除松散構(gòu)件等。

5.4.2質(zhì)量

1)四管柱支撐與支撐架搭設(shè)前需進行定位放線，支撐平面位置必須準確，縱橫方向排列整齊；安裝完成后，利用水平尺檢查水平度，通過調(diào)節(jié)底座調(diào)節(jié)桿螺母使2個方向水平尺氣泡均居中，從而保證支撐架在豎向保持垂直，四管柱支撐垂直度可通過周邊支撐架垂直度進行調(diào)整。

2)使用樓板支撐材料前，對材料質(zhì)量進行檢查，禁止使用有破損、彎曲、裂痕的材料。搭設(shè)時需根據(jù)樓板情況適當調(diào)整，支撐架立桿避開套管、洞口。鋪設(shè)樓板底模主背楞時，需結(jié)合廠房結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)使用主、次背楞型號，嚴禁隨意切割主、次背楞。

3)四管柱加工完成后，應(yīng)組織相關(guān)部門進行驗收，合格后方可運至現(xiàn)場使用。由于單個高度較高，安裝后應(yīng)采用臨時加固措施，防止傾倒砸傷施工人員。安裝工字鋼前，應(yīng)調(diào)整托撐保證托撐面平整度≤2mm，當平整度不能滿足要求時，嚴禁布置工字鋼。主、次梁安裝完成后,應(yīng)組織相關(guān)人員對四管柱垂直度、平整度、尺寸及焊接連接等進行驗收，合格后方可繼續(xù)施工。

4)樓板底模搭設(shè)完畢后，對標高進行檢查調(diào)整。

6 結(jié)語

四管柱在核島大空間模板支撐體系中起著至關(guān)重要的作用，關(guān)系到設(shè)備的正常引入，且為人員通行提供保障。實踐表明，四管柱的應(yīng)用有效解決了設(shè)備在樓層內(nèi)轉(zhuǎn)運問題，保證了人員的正常通行。