大盤扣式腳手架托梁轉(zhuǎn)換施工技術(shù)

張翟楊，姚傳勤，白 蓉，李光燦

（1.安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院，淮南 232001；2.中國建筑第四工程局有限公司，廣州 510665；3.中建四局第五建筑工程有限公司，深圳 518000）

0 引言

近年來，隨著建筑業(yè)新技術(shù)的推廣應(yīng)用，盤扣式腳手架在建筑工程施工中得到了更廣泛的應(yīng)用.然而，在對(duì)軸網(wǎng)間距大、層高超高的大空間結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行支撐時(shí)，傳統(tǒng)的扣件式腳手架支撐體系分片多，整體穩(wěn)定性較差、施工方案不經(jīng)濟(jì)；同時(shí)，梁底立桿間距小、操作不方便、施工效率低、工期長、成本大.為了解決這些施工技術(shù)難題，在柱軸線間距大、樓層高、梁柱截面面積大的多層大空間工業(yè)廠房中，采用大盤扣式腳手架托梁轉(zhuǎn)換支撐體系，可以有效擴(kuò)大梁底立桿間距，方便操作.一些研究表明，在大空間結(jié)構(gòu)體系的建筑施工中，采用托梁轉(zhuǎn)換支撐體系，可以有效降低成本，提高工效，并且可以保證工程的安全性和質(zhì)量.此外，與傳統(tǒng)的扣件式腳手架相比，大盤扣式腳手架支撐體系分片少、結(jié)構(gòu)簡單，具有更好的整體穩(wěn)定性.但是，需要注意的是，在使用大盤扣式腳手架托梁轉(zhuǎn)換支撐體系時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦碚撚?jì)算，以確保其安全性和穩(wěn)定性.

1 工程概況

順豐大灣區(qū)國際生鮮港項(xiàng)目位于廣州花都區(qū)花東鎮(zhèn)龍港路，本工程擬建物流倉庫2 棟，宿舍樓1棟、門衛(wèi)房1 棟，主體最高高度為23.9 m.二、三層結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋面為混凝土排架柱+輕鋼屋面，基礎(chǔ)埋深為2.2 m.該工程倉庫內(nèi)及倉庫與匝道相交處的模板支撐體系均屬于高大模板的范疇，高支模的最大高度11.5 m，梁的最大跨度12 m，梁最大截面尺寸500 mm×1900 mm，板最大厚度220 mm，柱子設(shè)計(jì)高度10 m 以上.由于自重最大，在所有梁模中危險(xiǎn)系數(shù)較大，對(duì)架體穩(wěn)定性要求高，模板架體搭設(shè)難度大，施工工藝要求高，故本文只針對(duì)最大截面梁的施工方法進(jìn)行介紹［1］.

2 托梁轉(zhuǎn)換技術(shù)特點(diǎn)

大盤扣式腳手架托梁支撐體系與常見的盤扣式腳手架支撐體系相似，只是對(duì)梁底模板支撐方式做了一些改進(jìn)，采用槽鋼作為支撐轉(zhuǎn)換托梁，以槽鋼直接承受施工荷載，槽鋼再連接梁兩側(cè)立桿進(jìn)行支撐，形成大盤扣式腳手架托梁支撐體系，不再由立桿從地面直至梁底直接承受荷載，有效擴(kuò)大了梁底的施工間距，方便工人操作.

2.1 適用范圍廣

大盤扣式腳手架托梁支撐體系適用于框架結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)體系下支模，適用于軸網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、軸網(wǎng)間距大、層高普通模板、高大支模的模板支撐體系，通過起步件的設(shè)置可以在如匝道類標(biāo)高起伏的部位使用.

2.2 整體穩(wěn)定性好

大盤扣式腳手架托梁支撐體系采用固定模數(shù)搭設(shè)，在梁截面積≤0.78 m2的梁下立桿縱橫間距可增大到1.5 m×1.5 m，支模架體立桿的間距、步距均勻，梁板共用模板支撐體系，架體橫平豎直，高寬比小，整體穩(wěn)定性好.針對(duì)層高超高的結(jié)構(gòu)，通過增加鋼管抱柱、水平剪刀撐等措施，仍可保證梁兩側(cè)立桿按1.5 m×1.5 m 的縱橫間距布置.

2.3 經(jīng)濟(jì)性好

大盤扣式腳手架托梁體系沒有零散構(gòu)件，與傳統(tǒng)扣件式鋼管腳手架梁底支撐相比，材料投入量少、損耗率低、周轉(zhuǎn)使用率高，且搭拆方便，勞動(dòng)力用工量少，施工速度快，經(jīng)濟(jì)性好.

3 托梁轉(zhuǎn)換操作要點(diǎn)

3.1 材料選型設(shè)計(jì)

采用承插型盤扣式腳手架搭設(shè)，立桿選用直徑為60×3.2 mm（Q345A）的盤扣式支架為支撐桿件，橫桿采用直徑48×2.5 mm（Q235），梁下采用雙10#槽鋼梁托架支撐，梁托架上頂托最大間距為600 mm.主梁采用方鋼通（100 mm×50 mm×3 mm），梁下順梁方向布置，板下沿長方向布置；次梁采用40 mm×90 mm 木枋，布置間距為150 mm.

3.2 轉(zhuǎn)換托梁布置

垂直于梁截面方向搭設(shè)轉(zhuǎn)換托梁，轉(zhuǎn)換托梁經(jīng)間距同梁跨度方向模板支撐架立桿間距.雙橫梁托梁是由兩根橫梁兩端擱置在立桿連接盤上并通過螺栓將兩根橫梁連接限位.為防止單根100 mm×50 mm×3mm 矩形鋼管在頂托上偏心受力，可在矩形鋼管兩邊各擺放一根40 mm×90 mm 方木，方木長度不小于1.5 m，即一根方木必須擺放在兩個(gè)頂托上.

3.3 可調(diào)頂托布置

在轉(zhuǎn)換托梁上布置起步件，起步件與轉(zhuǎn)換托梁扣接連接，起步件橫向采用600 mm 橫桿連接穩(wěn)定，在起步件內(nèi)布置可調(diào)托撐.如圖1 所示.

圖1 現(xiàn)場(chǎng)施工起步件布置圖

當(dāng)起步件長度不足時(shí)，加設(shè)立桿支撐.在梁截面寬度小于30 cm 或無法使用300 mm 模數(shù)橫桿連接工況下，橫向采用扣件式鋼管將起步件轉(zhuǎn)換至托梁上部梁底立桿與梁兩側(cè)立桿連接固定，縱向采用盤扣式配套橫桿連接固定.如圖2 所示.

圖2 現(xiàn)場(chǎng)施工起步件加高布置圖

3.4 梁底模搭設(shè)

梁截面尺寸500 mm×1900 mm 的模板支架高度為11.32 m，梁側(cè)樓板厚度為180 mm，梁底模板采用15 mm 厚膠合板，橫向次梁垂直與梁截面搭設(shè)，采用方鋼做主梁，提高主梁的承載力，減小主梁變形，梁底模板按3/1000 倍梁跨度起拱.經(jīng)計(jì)算可知截面尺寸500 mm×1900 mm 的梁兩側(cè)立竿間距1200 mm，梁底附加兩根托撐，按梁兩側(cè)立桿間距等分.具體模板體系設(shè)計(jì)如表1 所示.

表1 支撐體系設(shè)計(jì)

4 結(jié)果與分析

通過對(duì)托梁轉(zhuǎn)換施工技術(shù)進(jìn)行理論計(jì)算和模擬分析，可以驗(yàn)證其技術(shù)的合理性與安全性.

4.1 理論計(jì)算

在進(jìn)行主梁理論計(jì)算時(shí)，需要考慮恒荷載與活荷載，不考慮風(fēng)荷載的影響［2］.主梁設(shè)計(jì)參數(shù)如表2 所示，主梁彎矩圖與剪力圖如圖3、圖4所示.

表2 主梁設(shè)計(jì)參數(shù)

圖3 主梁彎矩圖（kN·m）

圖4 主梁剪力圖（kN）

圖5 主梁變形圖

（1）抗彎驗(yàn)算

（2）抗剪驗(yàn)算

（3）撓度驗(yàn)算

（4）支座反力

在承載能力極限狀態(tài)下支座反力依次為：

在正常使用極限狀態(tài)下支座反力依次為：

根據(jù)驗(yàn)算可知［3-4］，主梁的抗彎驗(yàn)算、抗剪驗(yàn)算與撓度驗(yàn)算均滿足要求.

4.2 模擬分析

4.2.1 計(jì)算模型的建立

按照實(shí)際工程情況，選取500 mm×1900 mm 下高支模體系設(shè)計(jì)信息建立有限元模.模型選用的是梁單元B31，邊界條件設(shè)置為下部固定.梁底支撐的材料選型和具體構(gòu)造已在第3 節(jié)中詳細(xì)介紹.模型示意圖如圖6～圖8 所示.

圖6 模型整體示意圖

圖7 橫截面模型圖

圖8 縱截面模型圖

4.2.2 荷載加載

根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果，將最不利荷載作用在底部橫桿上，并經(jīng)過軟件對(duì)模型的計(jì)算和處理，得到該模型橫、縱截面的Mises 應(yīng)力云圖以及橫、縱截面的位移云圖，如圖9～圖12 所示［5］.

圖9 橫截面Mises應(yīng)力分布圖

圖10 縱截面Mises應(yīng)力分布圖

圖11 橫截面位移圖

圖12 縱截面位移圖

經(jīng)過模型分析可得出，高支模支撐體系模型縱、橫截面的位移都很小，最大僅為1.79 mm，符合要求；橫截面Mises 應(yīng)力最大值為89.65 MPa，縱截面Mises 應(yīng)力最大值為89.65 MPa，均沒有超過Q345 鋼管的抗壓強(qiáng)度，可以判斷托梁轉(zhuǎn)換技術(shù)下的高支模體系結(jié)構(gòu)安全，不會(huì)發(fā)生破壞［6］.

5 模糊性綜合評(píng)價(jià)實(shí)例分析

以順豐大灣區(qū)國際生鮮港項(xiàng)目高支模托梁轉(zhuǎn)換施工為例，根據(jù)工程實(shí)際情況應(yīng)用模糊性綜合評(píng)價(jià).其評(píng)價(jià)方法能兼顧定性研究與定量研究，使得評(píng)價(jià)更為客觀、全面、科學(xué)，

5.1 確定評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集與權(quán)重集

結(jié)合10 位安全工程專家和高支模施工專家調(diào)查分析，最終確定從三個(gè)主要方面構(gòu)成評(píng)價(jià)因素集，分別是設(shè)計(jì)方案、現(xiàn)場(chǎng)施工和安全管理.并探究因素對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，確定模糊評(píng)判矩陣R.評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見表3.因素權(quán)重和矩陣R見表4.

表3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表4 因素權(quán)重和矩陣R

5.2 建立評(píng)價(jià)集

根據(jù)工程特點(diǎn)分為五個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，V={V1，V2，V3，V4，V5}={100，80，60，40，20}，其中Vj={優(yōu)秀［100，80），良好［80，60），中等［60，40），較差［40，20），極差［20，0）}，選取各等級(jí)分?jǐn)?shù)區(qū)間的最大值組成評(píng)價(jià)集.

5.3 模糊性綜合評(píng)價(jià)

將權(quán)重系數(shù)向量A和模糊判斷矩陣R代入下列公式進(jìn)行計(jì)算，得出模糊綜合評(píng)定結(jié)論B.

經(jīng)計(jì)算得出：一級(jí)綜合評(píng)價(jià)B1=（0.422 5，0.475，0.152 5，0，0），B2=（0.337 5，0.515，0.147 5，0，0），B3=（0.29，0.47，0.2，0，0）；二級(jí)綜合評(píng)價(jià)

結(jié)果表明，托梁轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用到該工程的高支模架施工中的安全性為優(yōu)秀［7］.

6 結(jié)論

本文介紹了托梁轉(zhuǎn)換技術(shù)在實(shí)際高支模工程中的應(yīng)用，并對(duì)托梁轉(zhuǎn)換搭設(shè)方式的穩(wěn)定性進(jìn)行理論計(jì)算，同時(shí)運(yùn)用數(shù)值模擬進(jìn)行分析，并結(jié)合模糊性綜合評(píng)價(jià)，得到以下結(jié)論：（1）經(jīng)過計(jì)算可知，在托梁轉(zhuǎn)換的搭設(shè)方式下，架體的穩(wěn)定性、強(qiáng)度、剛度均滿足要求.（2）通過模擬可知，縱截面與橫截面的位移都很小，且最大應(yīng)力值均小于鋼管的抗壓強(qiáng)度，架體搭設(shè)安全穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生破壞.（3）運(yùn)用模糊性綜合評(píng)價(jià)可知，高支模托梁轉(zhuǎn)換技術(shù)的安全性為優(yōu)秀.