淺談轉換層平行弦鋼管桁架單層支撐體系施工

唐清，楊春蘭

（重慶建工第三建設有限責任公司重慶400014）

淺談轉換層平行弦鋼管桁架單層支撐體系施工

唐清，楊春蘭

（重慶建工第三建設有限責任公司重慶400014）

1 工程概況

某32層公寓式住宅樓，結構類型為全現澆框架剪力墻結構，建筑工程安全等級為一級。主體結構1～3層為框架結構，4～32層為短肢薄壁柱結構。1～2層精裝作為售房部使用，續建工程從第三層開始，該層即為轉換層結構，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，轉換層的模板支撐架體只能搭設一層，即由第二層結構板承擔其上所有荷載，最大線荷載7.07t/m，遠遠超過設計許可范圍，如何選擇一種合適的支撐系統，將荷載分給豎向構件而不是直接傳至下層水平構件，是轉換層施工考慮的重點。

2 方案選擇

2.1 常規澆筑法

采用連續支撐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

應用疊合梁原理將轉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換層下的梁板的承載力，不需另增加支撐系統。但通過計算，第一階段梁自重及施工荷載仍遠超過下層梁板許可荷載30～45%，予以否定。

2.3 埋設型鋼法

在轉換層柱墻結構中埋設型鋼或鋼桁架，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，桁架制作非標模數尺寸多，通用性差，單就型鋼體系一次投入達30多萬元，且需埋設大量埋件并不可取出，施工速度慢，且極不經濟，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換層，但需在柱四面埋設豎向間距350～500，寬100、厚10的T型埋件。據統計，本工程需預埋鐵件13～15t，轉換層拆模后尚需對外露鋼板進行切割，柱外觀抹灰處理，此方案仍不經濟。通過從受力角度分析論證，決定將預埋型鋼埋件改為預埋短肢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，遂本工程轉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件（如柱、墻），充分利用現澆達到一定強度（≮80%）的柱墻梁承受巨大壓力，減小樓層梁板水平構件的荷載，從而達到安全的目的。

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→計算第一階混凝土施工時模板參數（本文主要介紹平行弦鋼管桁架支撐體系計算）→驗算轉換層下一層結構的承載力→驗算澆筑第二階梁時第一階梁的承載力→疊合面的處理。

4 計算要點

4.1 計算模型選取

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

4.2 框支主梁下架體搭設

1.05 m×2.0m梁下縱向設三榀桁架，榀間距400組成一組支撐系統，每榀桁架內的斜桿（腹桿）于上弦水平桿處間距800，沿斜桿長度方向以間距1000設水平系桿（圖2）。

圖2 轉換層大梁桁架支撐系統示意圖

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

圖3 桁架構造詳圖

4.3 驗算內容

斜桿強度和穩定性驗算，梁下小橫桿將荷載通過扣件傳遞給斜桿，按受壓構件計算并考慮扣件的抗滑力。

框柱上按豎向＠800的間距埋設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，驗算該撐桿鋼筋抗剪強度τ和柱面混凝土局部擠壓應力σc。

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

結合專業軟件計算對比，通過荷載變形模擬實驗顯示，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，從理論計算角度，該支撐體系穩定、牢固。

圖4 模擬變形圖

5 方案可行性驗證

為驗證桁架支撐方案的可行性，以及在實際架體搭設過程中，各個節點連接的可操作性、可靠度，分析實際施工過程中可能出現的異常情況，并找到相應的解決措施。選擇一框支主梁做荷載試驗，所加荷載為梁自重、模板自重、施工人員和機具并考慮荷載分項系數，最終以均布線荷載37.311kN/m,共計荷載28.14t布置。使架體受荷2天（如圖5所示），為真實掌握架體受荷后的變形情況，在架體上設置檢測點，采用SD3水準儀、5m鋼卷尺，通過永久水準點引測標高檢測（見圖6），共檢測5次，未發現梁底有下撓現象，斜撐桿根部與柱、墊木未見壓縮變形情況，鋼管壁未見變形、破壞等現象，架體水平縱橫向系桿無變形、所有扣件未見滑移或松動現象。事實證明該方案可行。

圖5 荷載試驗

圖6 變形檢測

6 方案組織實施

采用鋼管桁架支撐體系時，應考慮豎向構件混凝土等強時間，因此，應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，待其強度達85%以上時方能作為桁架的支撐受力構件。鋪框支梁底模前，應按設計的支撐架體（指主受力斜桿、桁架系桿、梁下大小橫桿）一次搭設到位，并梁底起拱2.5～3.5‰，讓架體主動受力。轉換第一階混凝土澆筑高度的確定應考慮框次梁對應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受力構件的承受力，第一階梁混凝土強度達100%時（以混凝土同條養護試件強度)，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件，疊合界面的處理也是關系到轉換層施工成敗的關鍵環節，因此，第一階梁應具有封閉的梁系特點，能抗彎、抗剪、防裂，常需配置界面抵抗負彎矩鋼筋、門型箍筋、梁底面、側面抗裂鋼筋網片等措施（見圖7D-KZx疊合梁大樣）。

圖7 D-KZX疊合梁大樣

7 效果檢查

轉換層采用鋼管桁架式支撐體系，從質量角度看，能避免對下層結構梁板的隱形破壞，并通過混凝土分次澆注，減小混凝土內部急劇發熱升溫，有利于混凝土散熱，特別適用于較大梁截面混凝土施工。對梁柱相交處鋼筋異常密集，采用分次澆注，能將這些“盲點”置于可控狀態，避免中心節點出現狗洞、蜂窩等不易發現的嚴重質量事故。從經濟角度分析，因其就地取材的通用性，避免資源浪費，而且單層支撐體系比傳統的多層連續滿堂支撐，既減少了人為地增加荷載，又減少人工費、節約架料租金。通過成本分析，本工程共節約23.7萬元。

圖8 轉換層梁柱節點、梁板混凝土成型質量

因此，鋼管平行弦桁架體系是一種非常經濟、適用、安全的支撐體系。

8 總結

通過工程實踐證明，采用鋼管桁架式支撐體系，應注意以下問題：

支撐架應主動受力。桁架體系/所有副桿應一步到位，形成桁架整體，而不應該按常規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，對架體全面檢查，扣件螺栓擰緊扭力矩不應小于40N·m且不應大于65N·m，桿件傳力線路清晰，不得混淆。

架體受荷試驗。

下層薄弱部位，梁下架體鋪設通長槽鋼分散荷載。

梁模板定位。梁側模主要靠絲杠和內撐定位，可采用Φ30鍍鋅鋼管并穿Φ12高強絲桿頂壓結合，能有效控制梁腹部側彎問題。

混凝土質量控制。混凝土應具有良好的工作性能、擴展度，緩凝時間要求。原材料（水泥、碎石、外加劑等）一次性備料充足，避免由材料變化導致前后兩次混凝土實際強度差異過大，對梁整體受力不利。

疊合面的處理。疊合面加負彎矩鋼筋、門型抗剪箍筋、防裂鋼筋網片；疊合面混凝土經振搗后，石子下沉，水泥砂漿上翻，強度偏低，應及時補充粗骨料。

嚴格控制下次結構施工時間。

[1]JGJ130-2001,建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].

[2]GB50009-2001,建筑結構荷載規范[S].

[3]GB50010-2002,混凝土結構設計規范[S].

[4]JGJ59-99,建筑施工安全檢查標準[S].

[5]GB15831-2006,鋼管腳手架扣件[S].

責任編輯：余詠梅

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

隨著多功能復合建筑的發展，復雜高層、超高層建筑帶轉換層、加強層結構成為普遍。本文主要闡述了在特定條件下，轉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、工藝簡單的鋼管平行弦支撐體系，可以安全、保質地完成轉換層結構施工。

轉換層；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，高級工程師，主要從事建筑施工技術管理工作。