高空大跨連廊結構支撐系統的設計與施工

代洪斌

1 工程概況

河南鄭州永和國際廣場工程，總建筑面積14萬m2，框架剪力墻結構，地下1層，地上21層，層高 3.5 m，建筑高度 85.7 m。工程整體設計在平面上呈H形布局，在兩主樓19層中間設置連廊結構，跨度約17 m，2層高，約12 m。

根據連廊結構特點可知其跨度大、高度高以及工程量大，這樣在支模施工中就面臨嚴峻考驗，如何在安全、質量、工期以及造價方面找到平衡點，模板支撐系統的合理選擇就顯得尤為重要。

2 支撐方案初定

工程中高模支架支撐體系一般采用落地鋼管承重架，但若在本項目中采用，搭設高度從地面到頂部達70 m，不僅需要大量鋼管、扣件等材料，耗資巨大，而且架體高度大，垂直度不易保證，容易失穩，安全隱患較多。此外，業主工期緊迫，要求2個月完成，傳統做法搭拆時間長。因此，必須設計新型的支撐系統。

借鑒型鋼懸挑腳手架結構，支撐系統初定鋼桁架形式，其具有施工簡潔、結構自重輕、經濟性好等特點。在鋼桁架結構設計中，可應用ANSYS有限元軟件進行數值建模，通過應力應變分析進行各組成構件的優化設計，支撐系統能夠控制安全性和經濟性。

3 支撐方案優化設計

鋼桁架支撐模板方案共有三種:1)鋼桁架(T形截面)+工字鋼支撐體系;2)鋼桁架(管形截面)+工字鋼支撐體系;3)斜拉鋼桁架支撐體系。各方案做法如下:

方案1施工做法:在18層(標高65.82 m)架設7榀平弦鋼桁架，在桁架梁上平鋪工字鋼梁，再在工字鋼梁架設混凝土結構支模架。該支撐系統剖面如圖1所示。

方案2施工做法:在18層(標高65.82 m)架設7榀平弦鋼桁架，在桁架梁上沿橫向平鋪工字鋼梁，再在工字鋼梁架設混凝土結構支模架。該支撐系統平面圖及桁架剖面圖如圖2所示。

方案3施工做法:兩根鋼桁架呈兩端支撐形式設置在18層混凝土柱上，在各組鋼桁架之間設置聯系鋼支撐，至少4根桁架斜拉吊筋，兩邊對稱地斜吊拉在鋼桁架和建筑物主體之間;工字鋼固定在鋼桁架上方，鋼管腳手架模板支撐則搭設在鋼平臺上，支撐系統平面如圖3所示。

將三種方案的優缺點進行匯總，如表1所示。

表1 各方案特點分析及評估

經對上述三種方案的分析論證與評估打分，方案1得最高分21分，因此優選其為支撐系統方案。

4 支撐體系施工控制

支撐體系設計與施工流程如下:

有限元軟件建模→加載分析→初步設計→結構驗算→深化設計→鋼桁架放樣制作→各構件拼焊→型鋼平臺組裝→鋼管承重支模架搭設→上部結構混凝土澆筑→承重架拆除→鋼平臺拆解。

在上述流程中，施工階段尤為關鍵，其主要環節控制如下:

1)鋼桁架放樣制作。考慮制作場地的平整性，首先地面上按照鋼桁架施工圖放出大樣圖，在鋼桁架鐵板節點處先找平并焊上一塊鐵板，以保證鋼桁架制作時，桁架上、下弦在同一水平位置，鋼桁架角鐵材料、長度、起拱要求嚴格按照大樣圖尺寸施工。焊接及焊縫質量標準必須符合設計要求和有關標準的規定，并在焊接完成后進行驗收。2)吊裝及拼焊。首先鋼桁架用塔吊吊裝就位、安裝第一榀鋼桁架時，在松開吊鉤前初步校正;對準屋架支座中心線或定位軸線就位，調整屋架垂直度，并檢查鋼架側向彎曲，將鋼架一端與牛腿預埋鐵電焊，另一端用槽鋼臨時固定，第二榀屋架用同樣方法吊裝就位后，不要松鉤，用千斤頂與第一榀鋼架固定、校正，使第一榀屋架與第二榀屋架形成一個具有空間剛度和穩定的整體;重復上述步驟將三組雙肢角鋼桁架組成JL鋼桁架，安裝JL鋼桁架側板，安裝牛腿預埋鐵板 M2，M3的角鐵與JL支座側板焊牢，待7榀JL鋼桁架全部安裝完成后，安裝鋼桁架的下弦水平支撐及最外兩榀鋼桁架的斜撐，鋼桁架安裝、焊接完成(見圖4)。3)鋼平臺拆解。拆除應在梁板混凝土強度達到100%時方可進行;拆除順序是先拆承重結構支模架及外腳手架，再進行鋼平臺面層拆除，最后氣割鋼桁架。在整個拆除過程中，工作人員必須系好安全帶及其他安全防護措施。

5 結語

本工程高空大跨連廊結構采用鋼桁架支撐體系，在混凝土澆筑施工過程中定期觀測其豎向與側向變形，變形量均滿足設計要求。此外，工期提前 15 d，實際造價 53萬元，較傳統高支模費用節省35萬元，綜合效益較顯著。

[1] GB 50017-2003，鋼結構設計規范[S].

[2] JGJ 162-2008，建筑施工模板安全技術規范[S].

[3] JGJ 81-2002，建筑鋼結構焊接技術規程[S].

[4] GB 50205-2001，鋼結構工程施工質量驗收規范[S].