濱海地區(qū)細(xì)肢高算結(jié)構(gòu)支架設(shè)計(jì)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U657文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.062

文章編號(hào)：1673-4874（2025）01-0211-03

0 引言

隨著裝配式理念在建筑行業(yè)的日益推行，承插式盤(pán)扣支架憑借其高承載力、安裝方便、安全可靠的特點(diǎn)，越來(lái)越多地應(yīng)用于公路水運(yùn)、房建、橋梁結(jié)構(gòu)等模板支撐體系中。但對(duì)于細(xì)肢高聳結(jié)構(gòu)，其施工支架承受風(fēng)荷載大，穩(wěn)定性要求高。另外，對(duì)于需要進(jìn)行上下多層支架體系設(shè)計(jì)時(shí)，如何保證標(biāo)準(zhǔn)化間距的盤(pán)扣支架能適應(yīng)不同層高的施工要求，是支架設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的難題。

1工程概況

某碼頭泊位廊道高 ，廊道底部永久支撐體系由柱體及柱間橫梁結(jié)構(gòu)組成，柱體為方形柱，截面尺寸為0.9 m×0.9m，柱體設(shè)置于碼頭水上預(yù)制板梁結(jié)構(gòu)上，柱體外緣于預(yù)制板梁邊緣最小距離為 0.2m. 柱間橫梁截面為矩形，尺寸為0. ，柱體斷面間距為 ，柱體及柱間橫梁為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。永久支撐體系斷面間距均一致，在立面支點(diǎn)位置編號(hào)共20個(gè)軸，其中8號(hào)軸支撐體系為高度最大的單排支點(diǎn)，高度為 。8號(hào)軸支點(diǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)造圖如圖1所示。

2支架設(shè)計(jì)難點(diǎn)

2.1支架穩(wěn)定性要求高

依托工程位于濱海地區(qū)，風(fēng)壓相對(duì)較大，需對(duì)其風(fēng)荷載進(jìn)行計(jì)算后，組合至支架承載力驗(yàn)算中。另外，支架搭設(shè)高度大，縱向長(zhǎng)度小，故支架長(zhǎng)細(xì)比較大，需驗(yàn)證支架整體穩(wěn)定性滿足使用要求。

2.2柱間橫梁分層施工組織要求高

在柱體不同標(biāo)高處設(shè)有柱間橫梁，柱間橫梁平面投影位置均重合，施工過(guò)程采用柱體與柱間橫梁交替施工的施工流程，詳見(jiàn)圖2。因此，如何設(shè)置通用型的柱間橫梁支架，保證下層柱間橫梁不影響上層橫梁施工，是保證整體施工工期的關(guān)鍵。

2.3部分支架無(wú)法落地難題

柱體一側(cè)外緣與基礎(chǔ)預(yù)制板梁邊緣距離最小僅為0.2m ，無(wú)法在柱體外側(cè)進(jìn)行落地盤(pán)扣支架的布置，需采取其他措施對(duì)盤(pán)扣支架基礎(chǔ)處理，保證柱體外緣具備施工支架及平臺(tái)。

3支架設(shè)計(jì)

3.1支架布置及荷載計(jì)算

根據(jù)《建筑施工承插型盤(pán)扣式鋼管腳手架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T231一2021），采用盤(pán)扣支架作為支撐架時(shí)，需計(jì)算永久荷載及可變荷載1。永久荷載包括架體自重G 1、模板自重 G2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重 G3， 可變荷載包括施工（人員）荷載 1、水平（泵送）荷載 Q2 、風(fēng)荷載Q3。

架體自重根據(jù)支架布置間距確定荷載集度。目前應(yīng)用較多的橫桿為1.2m及0.9m兩種規(guī)格，故取 1.2m× 1.2m較大間距布置的不利工況進(jìn)行驗(yàn)算，若其驗(yàn)收滿足要求，則可按1 m間距進(jìn)行支架布置。

按1 .2m×1.2 m的平面間距及1.5m步距進(jìn)行盤(pán)扣布置。支架平面布置時(shí)，需考慮支架銜接及柱體占用空間問(wèn)題。

在斷面橫向柱體位置采用1.2m跨徑跨過(guò)柱體，在柱間橫梁底部采用1.2m和0.9m跨徑進(jìn)行組合。在立面縱向，為解決單排柱體支架長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大的問(wèn)題，縱向共布置4，在增加支架長(zhǎng)細(xì)比的同時(shí)，還可兼作施工平臺(tái)。支架總體平面布置圖如圖3所示。

的支架荷載集度的經(jīng)驗(yàn)取值為4.75 ，故 。

模板自重按照規(guī)范取值，該工程模板采用木模板，模板自重 。

由于柱間橫梁截面尺寸為 ，寬度僅為0.5m ，并非為全部加載至1.2m范圍內(nèi)的支架。此時(shí)，可進(jìn)行等截面梁轉(zhuǎn)換，其等效梁高度按0.8m的一半進(jìn)行取值， ，鋼筋混凝土容重為25. ，故鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重 。

施工（人員）荷載 Q1 取 ；水平（泵送）荷載 Q2 為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重 G3 的 2% ，經(jīng)計(jì)算后， 。

對(duì)于風(fēng)荷載，需通過(guò)風(fēng)壓高度變化系數(shù)、風(fēng)荷載體型系數(shù)、基本風(fēng)壓值來(lái)計(jì)算風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值2。風(fēng)壓高度變化系數(shù)、基本風(fēng)壓值可按規(guī)范附錄進(jìn)行確定。對(duì)于風(fēng)荷載體型系數(shù)，需按多桁架的類(lèi)型進(jìn)行計(jì)算。多桁架的風(fēng)荷載體型系數(shù)需通過(guò)單桁架系數(shù)及桁架數(shù)來(lái)計(jì)算，其計(jì)算過(guò)程按式 進(jìn)行，式（1）為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算公式，式（2）為多品桁架風(fēng)荷載體型系數(shù)計(jì)算公式，式（3）為單桁架風(fēng)荷載體型系數(shù)計(jì)算公式：

3.3支架整體穩(wěn)定性驗(yàn)算

盤(pán)扣支架整體高度為25. 5m ，支架立面縱向長(zhǎng)度為 ，支架整體高寬比 =25.5/4.2=6.07，gt;3（ 規(guī)范建議控制值），故需對(duì)支架進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算，并增設(shè)一定的抗傾覆措施。

進(jìn)行整體抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，應(yīng)按混凝土澆筑前和混凝土澆筑時(shí)兩種工況進(jìn)行驗(yàn)算，其計(jì)算原則為在設(shè)計(jì)荷載工況下的抗傾覆力矩應(yīng)不小于傾覆力矩，驗(yàn)算公式為 ，其中 。

在混凝土澆筑前，支架的傾覆力矩主要為風(fēng)荷載作用于支架頂部的力矩，故傾覆力矩 25. 。支架的抗傾覆力矩主要為支架自重及模板重量的力矩，故抗傾覆力矩 （4.75+0.5）×1.2×4.2×25.5×0.5=337. 35 k N·m 抗傾覆力矩大于傾覆力矩，故混凝土澆筑前支架整體穩(wěn)定性滿足要求。

在混凝土澆筑時(shí)，支架的傾覆力矩主要為風(fēng)荷載及水平（泵送）荷載作用于支架頂部的力矩，故傾覆力矩

201.78 k N·m 支架的抗傾覆力矩主要為支架自重及模板重量的力矩，故抗傾覆力矩 1.2×4.2×25 抗傾覆力矩大于傾覆力矩，故混凝土澆筑時(shí)支架整體穩(wěn)定性滿足要求。

支架整體抗傾覆穩(wěn)定性均滿足要求，但為保證支架在使用過(guò)程的安全性，增強(qiáng)支架在濱海地區(qū)的抗陣風(fēng)、抗臺(tái)風(fēng)能力，采用在扣件支架設(shè)置抱柱附著的方法，每3個(gè)步距布置一層抱柱附著，將支架與施工完成的柱體進(jìn)行連接，增強(qiáng)支架整體穩(wěn)定性。

經(jīng)計(jì)算，按 間距布置支架，支架立桿及整體穩(wěn)定性均滿足要求，故設(shè)計(jì)的支架布置可行。

3.4柱間橫梁支撐設(shè)計(jì)與驗(yàn)算

由于柱間橫梁均處于同一投影面，故將盤(pán)扣立柱設(shè)置于橫梁兩側(cè)及橫梁上，通過(guò)支架立柱上盤(pán)扣節(jié)點(diǎn)位置搭設(shè)雙拼槽鋼承載橫梁，在承載橫梁上設(shè)置頂托進(jìn)行模板支撐，以此實(shí)現(xiàn)各層橫梁施工不受下層支架影響。柱間橫梁支撐設(shè)計(jì)布置如圖4所示。

承載橫梁采用雙拼C10槽鋼，槽鋼背靠背，中間間距為 ，保證能通過(guò)盤(pán)扣立桿。雙拼槽鋼之間使用1cm厚鋼板在頂?shù)撞窟M(jìn)行連接加強(qiáng)，保證其整體穩(wěn)定性。

為保證使用過(guò)程模板體系的穩(wěn)定，需對(duì)承載橫梁及盤(pán)扣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)算。

雙拼C10槽鋼承載橫梁通過(guò)有限元軟件MidasCivil進(jìn)行模擬驗(yàn)算，以 m區(qū)域內(nèi)的模板自重、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重，施工（人員）荷載、風(fēng)荷載進(jìn)行組合，得出單根承載橫梁所承載荷載大小。

按極限荷載作用效應(yīng)進(jìn)行荷載組合： 1.2× 混凝土荷載 +1.4×人群荷載 風(fēng)荷載，得出共需在單根承載橫梁加載15.75kN，轉(zhuǎn)換為0.5m范圍內(nèi)的線荷載加載于承載橫梁有限元模型上。

經(jīng)有限元模擬驗(yàn)算，1.2m跨徑承載橫梁組合應(yīng)力為39.0 MPa lt;205MPa（O235應(yīng)力極限值），剪切應(yīng)力為10.5MPa，lt;125MPa（O235剪力極限值），最大變形量為 0.244m m，lt;1200/400=3.0m ，均滿足要求。

對(duì)于盤(pán)扣節(jié)點(diǎn)，需進(jìn)行節(jié)點(diǎn)焊縫剪應(yīng)力驗(yàn)算。根據(jù)承載橫梁有限元模型計(jì)算結(jié)果，支反力為 ，故節(jié)點(diǎn)剪應(yīng)力為 ，焊縫剪應(yīng)力滿足要求。

3.5部分無(wú)落地支架設(shè)計(jì)

柱體一側(cè)外緣與基礎(chǔ)預(yù)制板梁邊緣距離最小僅為0.2m ，無(wú)法在柱體外側(cè)進(jìn)行落地盤(pán)扣支架的布置。為避免水中支架搭設(shè)，在預(yù)制板梁上設(shè)置雙拼I25a工字鋼進(jìn)行懸挑，將外側(cè)盤(pán)扣立柱落于懸挑工字鋼上。懸挑工字鋼的錨固采用 10mm×100mm吊帶穿過(guò)預(yù)制板梁的間隙，在吊帶的上下兩端焊接C10槽鋼進(jìn)行限位，防止懸挑工字鋼上翹。無(wú)落地懸挑支架設(shè)計(jì)布置如圖5所示。

對(duì)懸挑工字鋼進(jìn)行有限元模擬驗(yàn)算，根據(jù)前文計(jì)算 的立桿軸力 N=36.1kN ，將立桿軸力按節(jié)點(diǎn)荷載加載至 雙拼工字鋼有限元模型相應(yīng)位置處。

經(jīng)有限元模擬驗(yàn)算，雙拼I25a工字鋼組合應(yīng)力為97.4MPa， lt;205 MPa （Q235應(yīng)力極限值），剪切應(yīng)力為29.0 lt;125 MPa （Q235剪力極限值），最大變形量為 。均滿足要求。

4結(jié)語(yǔ)

本文以某碼頭泊位廊道盤(pán)扣支架為例，對(duì)依托工程支架設(shè)計(jì)的難點(diǎn)進(jìn)行分析。針對(duì)濱海地區(qū)支架穩(wěn)定性要求高的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)風(fēng)荷載等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證支架設(shè)計(jì)的立桿穩(wěn)定性及整體穩(wěn)定性滿足要求；針對(duì)多層柱間橫梁施工組織難的問(wèn)題，采用在盤(pán)扣節(jié)點(diǎn)上設(shè)置承載橫梁進(jìn)行模板支撐，減少上下層柱間橫梁的相互影響；針對(duì)部分支架無(wú)法落地的問(wèn)題，采用懸挑工字鋼進(jìn)行支撐，避免了水中支架的施工；對(duì)承載橫梁、懸挑工字鋼均進(jìn)行建模驗(yàn)算，其承載力均滿足要求。依托工程已采用本文所述設(shè)計(jì)支架施工完成，方案安全可行，可為其他濱海地區(qū)高算細(xì)肢支架提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]南通新華建筑集團(tuán)有限公司.建筑施工承插型盤(pán)扣式鋼管腳手架安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：JGJ/T231—2021S].北京：中國(guó)建筑出版社，2021：9.

[2]中國(guó)建筑科學(xué)研究院.建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范：GB5009—2012[S].北京：中國(guó)建筑出版社，2012：18-19.