大跨度型鋼支撐體系在高空混凝土獨立梁施工中的應用

李峻

摘 要：獨立梁因具有較強的立體感，被廣泛應用于建筑屋架。采用傳統支撐體系對高空獨立梁進行搭設，具有搭設費用高、危險性大和對錨固場地要求高的特點。本文對新型大跨度型鋼支撐進行了驗算，并將其應用于融信平潭外灘工程項目5#樓獨立梁搭設中，以驗證該支撐體系的安全可靠性。

關鍵詞：大跨度;獨立梁;模板;支撐體系

Abstract：? Independent beams are widely used in building roof trusses because of their strong three-dimensional sense. The traditional supporting system is used to erect the high-altitude independent beam， which has the characteristics of high cost， high risk and high requirement for anchorage site. In this paper， a new type of large-span steel support was checked and applied to the erection of the 5 # building independent beam of Rongxin Pingtan Bund Project to verify the safety and reliability of the support system.

Keywords： large span;independent beam;formwork;support system

1 研究背景

近年來，建筑行業大力發展，建筑物造型不再是方方正正，而是具有層次感，其中屋頂的創新更為突出。高空混凝土獨立梁是建筑師常用的屋頂造型之一，通過懸空梁使建筑物呈現出一種立體感，從而使建筑造型美觀[1-3]。

對于高空混凝土獨立梁的搭設，傳統工藝采用落地滿堂扣件式鋼管支撐架或者型鋼懸挑扣件式鋼管腳手架進行搭設。落地滿堂扣件式鋼管支撐架要從地面開始搭設，對底層的鋼管穩定性要求高，造價昂貴，危險性較大[4-6]。型鋼懸挑扣件式鋼管腳手架適用于高空建筑物的支撐搭設，對錨固場地有一定要求，懸挑梁懸挑長度應按設計確定，固定段長不小于懸挑段長度的1.25倍。近年來，一些建筑物頂層外懸挑梁離主樓較遠，整個主樓俯視圖類似槽鋼橫斷面。傳統施工工藝不能滿足這類建筑搭設的需求，因此，很有必要提出一種新型的搭設支撐體系。

融信平潭外灘工程項目5#樓中頂層四層處兩側塔樓間布置一條跨度為16.850m的獨立梁（300m×1 200m），位于樓層25層（層高為72.9mm），兩端搭設在樓梯間，與主樓凈間距為3.55m。與獨立梁鄰近主樓的區域為懸挑1.6m寬的板。構造物位于72.9m處，超過50m，為搭設四條梁的模板。采用落地滿堂扣件式鋼管支撐架，這必然不經濟且危險性很大。而采用型鋼懸挑扣件式鋼管腳手架，需要懸挑長度過長，且錨固場地不滿足。本單位經過研究，確定新型大跨度型鋼支撐體系，該體系較為適用于這種類型的建筑物。

2 高空混凝土獨立梁施工技術原理

本方案是在主樓兩側的樓梯間休息平臺和電梯井前室樓板上搭設兩道56c工字鋼，通過預埋16號U型螺栓來固定這兩道工字鋼，其上均勻布設16#工字鋼。隨之，在16#工字鋼上搭設模板支撐體系，再進行混凝土澆筑。澆筑采用分層澆筑，減少施工荷載對支撐體系的影響。

3 高空混凝土獨立梁施工技術及其流程

3.1 施工流程

主體結構澆筑→大跨度型鋼支撐架設計→大跨度型鋼支撐架施工方法→模板腳手架施工方法→混凝土澆筑→支撐體系拆除→支撐體系檢查與驗收。

3.2 大跨度型鋼支撐架設計

大跨度型鋼支撐架設計參數如表1所示。

通過品茗V12計算軟件，分別對模板支撐強度和穩定承載力進行計算，進而對大跨度型鋼支撐架（主梁和次梁）的受彎強度和面外失穩承載力進行驗算。

3.3 大跨度型鋼支撐架施工方法

待主體結構施工完畢后，再對本工程高空混凝土獨立梁進行單獨澆筑。

在24層主樓兩側的樓梯間休息平臺和電梯井前室樓板預埋16號U型螺栓，與框架主梁主鋼筋焊接，其間距為2 700mm，并在兩側樓梯剪力墻預留截面尺寸為500mm×700mm的預留洞。

在24層樓板混凝土達到要求的強度時，通過塔吊吊裝18m長的56c工字鋼，使一根搭在主樓兩側的樓梯間休息平臺上，另外一根搭設在電梯井前室樓板上，通過U型螺栓與樓板進行固定。

在大跨度型鋼支撐架旁邊且靠近主樓一側搭設臨時施工平臺，沿著主梁跨度方向均勻鋪設次梁16#工字鋼，并通過兩側滿焊與主梁連接。主次梁交接處設置角撐，增加次梁面外穩定性，大跨度型鋼支撐體系施工平面圖如圖1所示。

3.4 模板腳手架設計及其施工方法

梁的底模與側模均采用18mm厚膠合板，梁底小梁采用50mm×50mm×3mm方鋼，平行于梁跨度方向布置，小梁50mm×50mm×3mm方鋼均分梁底共2根，梁底主梁采用50mm×50mm×3mm方鋼雙拼，梁底立桿橫向間距為300mm，沿梁跨度方向的縱向間距為1 200mm;支撐采用扣件式鋼管支撐架，立桿的步距為1 200mm，梁中心線距兩側支撐板底立桿的距離為300mm，大跨度型鋼支撐體系平面布置見圖2。

本工程梁跨度為17.080m。《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB 50204—2015）中規定，當跨度大于或等于4m時，梁起拱值為跨度的1/1 000，施工工程要嚴格控制起拱值。

大跨度型鋼支撐體系剖面布置圖見圖3。在大跨度型鋼支撐架次梁上焊接200mm長、外徑為40mm的鋼管，立桿套入其中，并距離次梁200mm處設置掃地桿。同時，為加強模板支撐體系的整體穩定性，沿主梁方向布設豎向剪刀撐，每道剪刀撐寬度為2 400mm，通過扣件與立桿進行固定，夾角為45°～60°。水平剪刀撐在掃地桿和頂部桿的附近布設，每道剪刀撐寬度為1 800mm。

3.5 混凝土澆筑

澆筑采用分層澆筑，減少施工荷載。獨立梁分層澆筑示意圖如圖4所示。第一層澆筑至獨立梁270mm處，第二層澆筑至獨立梁420mm處，第三層澆筑至獨立梁570mm處，第四層澆筑至梁頂處。每層混凝土澆筑7d后，才能進行下一層的混凝土澆筑。

在澆筑混凝土過程中，對立桿頂水平位移、支架整體水平位移進行實時監測，直至混凝土終凝，監測頻率不宜超過20～30min/次，本工程獨立梁監測預警值為10mm。發現問題應立即停止停止澆搗，疏散人員，并進行加固處理。

3.6 支撐體系拆除

3.6.1 梁模板拆除順序。拆除部分水平拉桿→敲架體限位銷→降下頂托→拆除楞木→拆除面板→拆除水平拉桿→清理修整模板→轉運下一工作面。

3.6.2 大跨度型鋼支撐架拆除順序。第一步，先用鋼絲繩拉住角撐與斜撐，鋼絲一端拉在結構墻柱上，并用塔吊鋼絲繩綁住上下部兩端斜撐，以防切割角撐槽鋼搖晃、墜落。第二步，在22層、23層、24層用鋼絲繩綁住斜撐拉在旁邊的墻柱上，先切割24層斜撐與工字焊連接部位，然后再切割23層、22層位置斜撐，切割完畢后，由人工在22層、23層解開綁在結構墻柱上的鋼絲繩牽引角撐與斜撐桁架系統，使其配合塔吊吊到地面。在施工過程中，應做好防火安全措施。

拆除16#工字鋼時，用塔吊綁住其兩端，切割16#工字鋼與56c的焊接部位，再通過塔吊將其吊至地面。

拆除56c工字鋼時，待獨立梁達到強度，用其綁住56c工字鋼，切割56c工字鋼與預埋件的焊接部位，通過切割方式使56c工字鋼劃分為兩段，逐一通過塔吊將其吊至地面。

4 質量、安全控制措施

4.1 質量控制措施

①制度方面，建立完善的質量保證體系和質量管理制度，在項目部，嚴格落實工程質量責任制。

②材料進場方面，檢查材料的產品合格證、第三方質量檢驗報告、表觀質量，并及時進行抽樣檢查。

③施工工程方面，模板軸線標高放樣后，由專人進行技術復核，無誤后再支模;支模時拉水平、豎向通線，并設豎向總垂直度控制線，以保證模板水平、豎向位置準確;當梁跨度大于或等于4m時，梁模板中間起拱，當設計無具體要求時，起拱高度為全跨度的1/1 000，當跨度大于或等于7m時，梁起拱值為跨度的2/1 000;在封模前，應將模內垃圾清除;混凝土澆注時，澆注要均勻、對稱下料，控制一次澆灌高度在施工規范允許范圍之內，防止過度振搗引起模板變形，防止在板面卸料過高。

4.2 安全控制措施

4.2.1 高空吊裝安全控制措施。①參加起重吊裝的作業人員包括司機、信號工、電焊工等，其均屬特殊作業人員，必須是經過專業培訓、考核取得合格證、并經體檢確認可經高處作業的人員。②作業前必須檢查作業環境、吊鎖具及防護用品，確保吊裝區域內無閑散人員，障礙已排除，且保證吊索具無缺陷、捆綁正確牢固、被吊物與其他物體無連接，確認安全后方可作業。③作業時必須確認吊裝區域，并設警示標志，必要時派專人監護。④穿繩、掛繩、摘繩應當符合規定操作。⑤吊繩應當套掛牢固，起重機緩慢上升，將吊繩繃緊稍停，起升不得過高。試吊中，信號工、司機工及掛鉤工等必須協調配合。

4.2.2 鋼構件焊接安全控制措施。①電焊機應處于通風良好、干燥的環境中，并單獨設置開關箱，遇到下雨天必須停止作業。②嚴禁在無防墜落措施的位置施焊。③對于積留雨水的開口，焊接前必須保證開口干燥且干凈。④地線不得搭在易燃、易爆和帶有熱源的物品上，接地線不得連在建筑金屬構件上，接地電阻不得大于4Ω。⑤更換場地導致移動電焊機時，必須切斷電源。⑥高空電焊時，必須系好安全帶，周圍應備有消防設備。

4.2.3 其余安全控制措施。①模板施工采用的電壓電源要低于36V。②高空作業時，相關配件放在工具箱內或工具袋內，嚴禁放在模板或腳手架上。③裝拆施工時，上下有人接應，隨拆隨運轉，并把活動部件固定牢靠，嚴禁堆放在腳手架上或拋擲。④設防雷擊措施。⑤安裝墻柱模板時，隨支撐固定，防止傾覆。⑥預拼模板的安裝，邊就位、邊校正、邊安設連接件，并加設臨時支撐穩固。⑦拆除承重模板，設臨時支撐，防止突然整塊塌落。⑧安裝整塊柱模板，不得將柱子鋼筋代替臨時支撐。⑨吊裝模板時，必須在模板就位并連接牢固后方可脫鉤，并嚴格遵守吊裝機械使用安全有關規定。

5 結語

與傳統落地滿堂扣件式鋼管支撐架、型鋼懸挑扣件式鋼管支撐架相比較，新型大跨度型鋼支撐體系更適用于高空建筑物的支撐搭設，且對錨固場地要求低，具有加強的可行性。

參考文獻：

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