淺談承重支撐架在大跨度鋼結構施工中的合理應用

許林峰

【摘 要】在進行大跨度空間的鋼結構施工時，如果使用高空拼接、分段吊裝的方式，在施工過程中承重支架是保證施工順利進行的關鍵措施。本文主要是以實際使用中的例子來對使用承重支撐架過程中的創新的方法和措施進行重點介紹，以期能夠為后續的相關操作和研究提供參考。

【關鍵詞】大跨度空間；承重支撐架；轉換結構

本文主要是以某市體育場中看臺的屋蓋結構作為研究對象，其屋蓋是鋼結構，主要包含屋蓋體系以及鋼拱體系。鋼拱體系中含有前拱、中拱、后拱以及高拱，各個拱都是由三角形的鋼管桁架而成的，其拱腳是相交的，被設計為固定的支座。使用變截面的三角形桁架，其是使用圓鋼管星湖貫通來實現節點的焊接的。

1 設計承重支撐架的要點

1.1 設計承重支撐架的影響因素

依據現場的條件以及結構的特點，確定工程的施工總體方案。依據中拱、后拱、前拱、高拱的分段桁架位置，設計承重的整體體系，承重支架一共需要46個，在進行承重支撐架設計時，需要對以下的問題進行考慮：

（1）因為屋蓋的結構為拱形，在進行吊裝時會在每個支架的頂部產生水平方向的推力，需要對支撐架的抗側力的設計進行考慮。

（2）由于支撐架的高度不同，最大高度達到64米，最小的高度只有2米，對支撐架的側向的支撐的設計方式會產生影響。

（3）進行鋼結構施工時，鋼屋蓋下方的土建看臺已經完成施工，需要依據桁架分段點，一部分支撐架需要穿透樓板或者碰撞到看臺的斜梁，需要進行轉換措施的設計，以在不破壞土建結構的基礎上，使支撐架的安全得到保證。

（4）安裝在后拱的7個承重支撐架，需要從經濟的角度考慮的同時，還要注意施工的方便，將其架空于土建的環梁上。因為承重支撐架具有1.2m左右的水平偏移，因而需要對構造措施進行合理的設計，使土建環梁以及支撐架的安全得到保證。

（5）桁架的截面寬度是3m，在初期設計中可以看出，在承載力條件得到滿足的情況下，桁架的截面寬度是大于支撐架截面的尺寸的。為了實現合理經濟的原則，在桁架和支撐架頂部接觸的區域，需要設計成“擴大頭”的操作平臺，在將支撐架的成本降低的同時也能夠將施工的需求滿足。

因而，本工程進行順利施工的一個關鍵因素就是設計承重支撐架，另外，設計承重支撐架需要因地制宜，進行合理的改進和創新，以更好的與施工的要求相適應。

2 設計承重支持加的主要內容

（1）支撐架使用的是四肢格構柱的形式，其材料的主體是是使用Q345B型高建鋼塔吊的標準節，標準節之間的平面尺寸是1.8*1.8m。

（2）針對后拱的支撐架以及操作平臺、轉換結構等，都是非標準的構件。依據構造特點、結構部位、現場條件等，使用角鋼、圓管、工字鋼等進行有針對的設計過程。

（3）設計側向支撐：因為支撐架的之間的高度差很大，同時土建看臺也對布置側向支撐具有影響。需要綜合考慮，決定支撐架的側向主要是使用拉設纜風繩的方式，依據支撐架的高度，設置纜風繩需要按照以下原則：

a.當支撐架高度≤15m時，無須在支撐架的側部設置纜風繩。

b.當支撐架高度在15m-30m之間時，需要在支撐架的四周和頂部各設置一道纜風繩。

c.當支撐架的高度為30m-45m時，需要在支撐架的側部設置兩道纜風繩，第一道在支撐架的中部高度布置，第二道在支撐架的頂部布置，需要都沿著四周進行布置。

d.當支撐架的高度達到45-64m時，需要將兩道纜風繩布置在支撐架的側部，第一道需要在支撐架的中部高度設置，第二道需要在支撐架的頂部布置，且需要沿著四周進行布置，對于纜風繩具有較高的要求。

（4）設置支撐架過程中其需要沿對角線方向，以使支撐架實現整體結構的穩固。

2 承重支撐架的構造設計

在對布置施工現場的支撐架情況進行總結后，依據是否進行獨立的基礎，可以將支撐架的情況分為兩類：

首先是在后拱環梁上共有7個支撐架，這些是不需要做獨立基礎的，支撐架能夠與后拱環梁進行直接的支撐。另一類是另外39個支撐架，其需要做獨立的基礎。其中22個支撐架需要將看臺的樓面穿透，進行回頂的設計構造，有四個是在看臺斜梁上設置的，需要進行轉換結構，另外13個是直接在體育場的地面上設置的。

2.1 獨立的基礎構造設計

在此工程中，最大的支撐架高度為64m，以最大受力的支撐架為研究對象，與施工現場的回填情況相結合實現基礎的設計。在計算的過程中，基礎的支撐架設計是：使用混凝土鋼筋的整體式作為獨立的基礎。在計算之后，設計支撐架基礎為：混凝土鋼筋作為整體的獨立式結構，其基礎面積是4.0*4.0m，基礎的高度是0.5m，混凝土具有的強度時C30，使用二級鋼作為受力鋼筋，混凝土中保護層的厚度是40mm。在基礎的底板下進行混凝土的墊層設置，其厚度為100mm，墊層使用等級為C15的混凝土，其埋深的基礎為0.5mm。

2.2 設計看臺樓面的回頂構造

在安裝鋼結構前，已經完成了鋼屋蓋下方的二層樓面的整體施工。依據設置支撐架的位置，需要有22個支撐架將混凝土樓面的穿透。這時需要實現樓面之間的連接，下部的四肢格構中的鋼管柱以及上部的支撐架具有相同的中心截面尺寸。

在進行實際操作時，需要將面層的混凝土破除，針對布置預應力的情況進行查看。因為在預應力筋之間具有600mm的間隙，如果將混凝土破除時能夠將預應力筋避開，就能夠進行直接開孔；如果在進行直接開孔時不能夠將預應力筋避開，就可以以及實際布置的預應力筋的情況，將橢圓槽開在回頂上的鋼管柱上，保證預應力筋能夠在槽內嵌入，并能夠在槽內實現上下移動的過程，可以將因而支撐架受力時在預應力筋上產生的壓迫避免。

2.3 設計看臺中斜梁部位的結構

在此工程中，在看臺斜梁的正上方有四個支撐架，其不能夠直接落在地面上。一般的做法是，依據斜梁的形狀，將具有“高低腳”的轉換的型式平臺安裝在支撐架的底部，經過轉換平臺能夠使支撐架放置于看臺斜面的上方，之后在斜梁的下方加固。這樣的做法主要的缺點是會有額外的施工荷載在看臺斜梁上施加，從半成品保護的方面考慮，相關單位不會同意這種做法。此工程中使用下述的設計構造加以解決：將四肢格構鋼管柱安裝與看臺的斜梁位置，使看臺斜梁能夠從格構鋼管柱的中心部位穿過，將轉換結構是指與格構鋼管柱的頂端，支撐架的上部是在轉換結構上支承的。在這種設計構造的基礎上，能將在進行鋼結構施工過程中看臺斜梁承擔的額外荷載減少。

2.4 設計后拱環梁

設置后拱桁架過程中，需要使用七個支撐架，這些支撐架需要與地面直接接觸，但是這樣會將經濟成本增加，支撐架的進行施工的整個過程會比較復雜。這就可以在后拱環梁上設置支撐架，這樣能夠在提升施工便利性的同時，節約施工成本。

3 結語

本文主要結合實際中的工程和理論知識，對支撐架承重在大跨度空間中進行鋼結構施工的使用狀態以及設計要點進行分析，介紹其各個節點的細節構造內容，以其為后續的施工提供一些參考。

【參考文獻】

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