淺談轉(zhuǎn)換層平行弦鋼管桁架單層支撐體系施工

唐清，楊春蘭

（重慶建工第三建設(shè)有限責(zé)任公司重慶400014）

淺談轉(zhuǎn)換層平行弦鋼管桁架單層支撐體系施工

唐清，楊春蘭

（重慶建工第三建設(shè)有限責(zé)任公司重慶400014）

1 工程概況

某32層公寓式住宅樓，結(jié)構(gòu)類型為全現(xiàn)澆框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑工程安全等級(jí)為一級(jí)。主體結(jié)構(gòu)1～3層為框架結(jié)構(gòu)，4～32層為短肢薄壁柱結(jié)構(gòu)。1～2層精裝作為售房部使用，續(xù)建工程從第三層開始，該層即為轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)，面積約825.12m2，混凝土量約750m3（梁板混凝土），框支梁基本斷面為1.05m X1.8m，0.8X1600，跨度為9.9m，9.65m，7.2m等，基本跨7.2m。因此，轉(zhuǎn)換層的模板支撐架體只能搭設(shè)一層，即由第二層結(jié)構(gòu)板承擔(dān)其上所有荷載，最大線荷載7.07t/m，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)許可范圍，如何選擇一種合適的支撐系統(tǒng)，將荷載分給豎向構(gòu)件而不是直接傳至下層水平構(gòu)件，是轉(zhuǎn)換層施工考慮的重點(diǎn)。

2 方案選擇

2.1 常規(guī)澆筑法

采用連續(xù)支撐3～6層（甚至更多）滿堂架體支撐解決承載力問題，是目前常見的方案形式，但本工程不具備條件，能利用的空間體系只能在本層。否決該方案。

2.2 采用疊合梁施工工藝

應(yīng)用疊合梁原理將轉(zhuǎn)換梁分兩次或三次疊合成型，該方案利用第一次澆灌的混凝土形成的梁或板支承第二次澆灌的混凝土自重及施工荷載，該種方案主要考慮轉(zhuǎn)換層下的梁板的承載力，不需另增加支撐系統(tǒng)。但通過計(jì)算，第一階段梁自重及施工荷載仍遠(yuǎn)超過下層梁板許可荷載30～45%，予以否定。

2.3 埋設(shè)型鋼法

在轉(zhuǎn)換層柱墻結(jié)構(gòu)中埋設(shè)型鋼或鋼桁架，將型鋼或鋼桁架與模板連成一體，以承受全部大梁自重及施工荷載，大梁一次澆灌成形。但因房建中跨度尺寸較多，桁架制作非標(biāo)模數(shù)尺寸多，通用性差，單就型鋼體系一次投入達(dá)30多萬(wàn)元，且需埋設(shè)大量埋件并不可取出，施工速度慢，且極不經(jīng)濟(jì)，予以否定。

2.4 鋼管桁架體系，疊合梁施工

查閱資料顯示，在同類工程中，有利用鋼管平行弦桁架體系施工轉(zhuǎn)換層，但需在柱四面埋設(shè)豎向間距350～500，寬100、厚10的T型埋件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，本工程需預(yù)埋鐵件13～15t，轉(zhuǎn)換層拆模后尚需對(duì)外露鋼板進(jìn)行切割，柱外觀抹灰處理，此方案仍不經(jīng)濟(jì)。通過從受力角度分析論證，決定將預(yù)埋型鋼埋件改為預(yù)埋短肢Φ25鋼筋釘，利用其外露部分作為鋼管桁架定位支撐。此方案可解決框支主梁的施工，但次梁一次性施工的所有荷載下層樓板仍不能承擔(dān)，遂本工程轉(zhuǎn)換層施工采用鋼管桁架體系(圖1)加二次疊合的思路。其原理是：將豎向荷載通過桁架腹桿傳遞給豎向構(gòu)件（如柱、墻），充分利用現(xiàn)澆達(dá)到一定強(qiáng)度（≮80%）的柱墻梁承受巨大壓力，減小樓層梁板水平構(gòu)件的荷載，從而達(dá)到安全的目的。

圖1 鋼管桁架體系

3 方案思路

確定第一次混凝土澆灌的高度→計(jì)算第一階混凝土施工時(shí)模板參數(shù)（本文主要介紹平行弦鋼管桁架支撐體系計(jì)算）→驗(yàn)算轉(zhuǎn)換層下一層結(jié)構(gòu)的承載力→驗(yàn)算澆筑第二階梁時(shí)第一階梁的承載力→疊合面的處理。

4 計(jì)算要點(diǎn)

4.1 計(jì)算模型選取

取最大截面及跨度的框支梁1.05m×2.0m×8.325m（跨度），豎向構(gòu)件取最不利角柱，該柱在x.y方向同時(shí)受到桁架的壓彎作用。

4.2 框支主梁下架體搭設(shè)

1.05 m×2.0m梁下縱向設(shè)三榀桁架，榀間距400組成一組支撐系統(tǒng)，每榀桁架內(nèi)的斜桿（腹桿）于上弦水平桿處間距800，沿斜桿長(zhǎng)度方向以間距1000設(shè)水平系桿（圖2）。

圖2 轉(zhuǎn)換層大梁桁架支撐系統(tǒng)示意圖

將三榀桁架橫向連成整體，為計(jì)算簡(jiǎn)便和安全，忽略梁下大小橫桿連續(xù)梁對(duì)豎向荷載的重分布，將每根對(duì)應(yīng)的400× 800范圍內(nèi)梁系恒載和施工活載N全部由該腹桿承擔(dān)，450角（如圖3）。

圖3 桁架構(gòu)造詳圖

4.3 驗(yàn)算內(nèi)容

斜桿強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算，梁下小橫桿將荷載通過扣件傳遞給斜桿，按受壓構(gòu)件計(jì)算并考慮扣件的抗滑力。

框柱上按豎向＠800的間距埋設(shè)Φ25鋼筋撐桿（L=30d＋100）,以此支撐及定位斜桿，斜鋼管端部用50X50木枋緊貼柱面，驗(yàn)算該撐桿鋼筋抗剪強(qiáng)度τ和柱面混凝土局部擠壓應(yīng)力σc。

最不利位置角柱，因其非對(duì)稱受力，屬壓彎構(gòu)件，按偏心受壓構(gòu)件驗(yàn)算承載力，同時(shí)，柱根部受最大彎矩（按懸臂構(gòu)件計(jì)算），驗(yàn)算柱根部抗彎能力及頂端位移剛度。

結(jié)合專業(yè)軟件計(jì)算對(duì)比，通過荷載變形模擬實(shí)驗(yàn)顯示，從桁架變形圖中獲得柱頂端最大位移1mm)，見桁架變形圖（放大1000倍后，圖4），因此，從理論計(jì)算角度，該支撐體系穩(wěn)定、牢固。

圖4 模擬變形圖

5 方案可行性驗(yàn)證

為驗(yàn)證桁架支撐方案的可行性，以及在實(shí)際架體搭設(shè)過程中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接的可操作性、可靠度，分析實(shí)際施工過程中可能出現(xiàn)的異常情況，并找到相應(yīng)的解決措施。選擇一框支主梁做荷載試驗(yàn)，所加荷載為梁自重、模板自重、施工人員和機(jī)具并考慮荷載分項(xiàng)系數(shù)，最終以均布線荷載37.311kN/m,共計(jì)荷載28.14t布置。使架體受荷2天（如圖5所示），為真實(shí)掌握架體受荷后的變形情況，在架體上設(shè)置檢測(cè)點(diǎn)，采用SD3水準(zhǔn)儀、5m鋼卷尺，通過永久水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)標(biāo)高檢測(cè)（見圖6），共檢測(cè)5次，未發(fā)現(xiàn)梁底有下?lián)犀F(xiàn)象，斜撐桿根部與柱、墊木未見壓縮變形情況，鋼管壁未見變形、破壞等現(xiàn)象，架體水平縱橫向系桿無(wú)變形、所有扣件未見滑移或松動(dòng)現(xiàn)象。事實(shí)證明該方案可行。

圖5 荷載試驗(yàn)

圖6 變形檢測(cè)

6 方案組織實(shí)施

采用鋼管桁架支撐體系時(shí)，應(yīng)考慮豎向構(gòu)件混凝土等強(qiáng)時(shí)間，因此，應(yīng)提早施工柱墻第一次（扣除主梁鋼筋下錨高度）混凝土并錨入短肢支撐鋼筋，待其強(qiáng)度達(dá)85%以上時(shí)方能作為桁架的支撐受力構(gòu)件。鋪框支梁底模前，應(yīng)按設(shè)計(jì)的支撐架體（指主受力斜桿、桁架系桿、梁下大小橫桿）一次搭設(shè)到位，并梁底起拱2.5～3.5‰，讓架體主動(dòng)受力。轉(zhuǎn)換第一階混凝土澆筑高度的確定應(yīng)考慮框次梁對(duì)應(yīng)下層樓板的承受力以及將第一階混凝土梁作為二次混凝土施工時(shí)受力構(gòu)件的承受力，第一階梁混凝土強(qiáng)度達(dá)100%時(shí)（以混凝土同條養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度)，拆除梁下支撐體系。其次，疊合梁屬二階段受力疊合式受彎構(gòu)件，疊合界面的處理也是關(guān)系到轉(zhuǎn)換層施工成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，第一階梁應(yīng)具有封閉的梁系特點(diǎn)，能抗彎、抗剪、防裂，常需配置界面抵抗負(fù)彎矩鋼筋、門型箍筋、梁底面、側(cè)面抗裂鋼筋網(wǎng)片等措施（見圖7D-KZx疊合梁大樣）。

圖7 D-KZX疊合梁大樣

7 效果檢查

轉(zhuǎn)換層采用鋼管桁架式支撐體系，從質(zhì)量角度看，能避免對(duì)下層結(jié)構(gòu)梁板的隱形破壞，并通過混凝土分次澆注，減小混凝土內(nèi)部急劇發(fā)熱升溫，有利于混凝土散熱，特別適用于較大梁截面混凝土施工。對(duì)梁柱相交處鋼筋異常密集，采用分次澆注，能將這些“盲點(diǎn)”置于可控狀態(tài)，避免中心節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)狗洞、蜂窩等不易發(fā)現(xiàn)的嚴(yán)重質(zhì)量事故。從經(jīng)濟(jì)角度分析，因其就地取材的通用性，避免資源浪費(fèi)，而且單層支撐體系比傳統(tǒng)的多層連續(xù)滿堂支撐，既減少了人為地增加荷載，又減少人工費(fèi)、節(jié)約架料租金。通過成本分析，本工程共節(jié)約23.7萬(wàn)元。

圖8 轉(zhuǎn)換層梁柱節(jié)點(diǎn)、梁板混凝土成型質(zhì)量

因此，鋼管平行弦桁架體系是一種非常經(jīng)濟(jì)、適用、安全的支撐體系。

8 總結(jié)

通過工程實(shí)踐證明，采用鋼管桁架式支撐體系，應(yīng)注意以下問題：

支撐架應(yīng)主動(dòng)受力。桁架體系/所有副桿應(yīng)一步到位，形成桁架整體，而不應(yīng)該按常規(guī)的架體采用后加固做法。

柱面斜撐鋼管為面受力。在斜向撐桿根部與豎向鋼管鎖扣連接，加強(qiáng)架體的整體性，并增大斜壓桿管的接觸面。

架體檢查。模板安裝后，對(duì)架體全面檢查，扣件螺栓擰緊扭力矩不應(yīng)小于40N·m且不應(yīng)大于65N·m，桿件傳力線路清晰，不得混淆。

架體受荷試驗(yàn)。

下層薄弱部位，梁下架體鋪設(shè)通長(zhǎng)槽鋼分散荷載。

梁模板定位。梁側(cè)模主要靠絲杠和內(nèi)撐定位，可采用Φ30鍍鋅鋼管并穿Φ12高強(qiáng)絲桿頂壓結(jié)合，能有效控制梁腹部側(cè)彎問題。

混凝土質(zhì)量控制。混凝土應(yīng)具有良好的工作性能、擴(kuò)展度，緩凝時(shí)間要求。原材料（水泥、碎石、外加劑等）一次性備料充足，避免由材料變化導(dǎo)致前后兩次混凝土實(shí)際強(qiáng)度差異過大，對(duì)梁整體受力不利。

疊合面的處理。疊合面加負(fù)彎矩鋼筋、門型抗剪箍筋、防裂鋼筋網(wǎng)片；疊合面混凝土經(jīng)振搗后，石子下沉，水泥砂漿上翻，強(qiáng)度偏低，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充粗骨料。

嚴(yán)格控制下次結(jié)構(gòu)施工時(shí)間。

[1]JGJ130-2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[2]GB50009-2001,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[3]GB50010-2002,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]JGJ59-99,建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)[S].

[5]GB15831-2006,鋼管腳手架扣件[S].

責(zé)任編輯：余詠梅

Construction on M onolayer Supporting System of Transfer Story Parallel Chord SteelPipe Truss

隨著多功能復(fù)合建筑的發(fā)展，復(fù)雜高層、超高層建筑帶轉(zhuǎn)換層、加強(qiáng)層結(jié)構(gòu)成為普遍。本文主要闡述了在特定條件下，轉(zhuǎn)換層只能采用單層支撐體系的情況下，通過案例證明，采用取材方便、成本低廉、工藝簡(jiǎn)單的鋼管平行弦支撐體系，可以安全、保質(zhì)地完成轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工。

轉(zhuǎn)換層；平行弦鋼管桁架；單層支撐

With thedevelopmentofmultifunctional composite buildings,transfer storey,strengthened storey structure of complex high-rise and super high-rise buildings have become a commonplace.This paper mainly discusses that under such specified conditions,transfer storey can only adopt monolayer supporting system,caseshave proved thatsuch factors----steelpipeparallel chords supporting systemswith easy access,low costand simple crafts----can help finish the construction of transfer story structure in asafe,quality-guaranteedmanner.

transfer story;parallelchordssteelpipe truss;monolayer supporting

TU745

A

1671-9107（2011）09-0001-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2011.09.001

2011-05-26

唐清（1972-），女，本科，高級(jí)工程師，主要從事建筑施工技術(shù)管理工作。