一種預制陽臺承插式可折疊支撐架

周澤安 侯景強 張 沖 吳 迪 朱 鈺 符華利

中國建筑第二工程局有限公司 廣東 深圳 518048

裝配式建筑現已在建筑行業成為一種主流趨勢，它是指把傳統建造方式中的大量現場作業工作轉移到工廠進行，在工廠加工制作好建筑需要的預制構件和配件，再運輸到建筑施工現場，通過可靠的連接方式在現場裝配安裝而成的建筑。

常見的預制構件有預制陽臺、預制凸窗、預制樓梯、預制條板墻及預應力疊合板。其中預制陽臺懸挑于結構中，其支撐加固方式成為重中之重[1-3]。

本文介紹一種新型承插式可折疊支撐架，由單元式架體組裝成形，用于預制陽臺底部支撐，達到綠色施工、提高施工效率及節約施工成本的目的。

1 工程概況

以長圳公共住房及其附屬工程項目中的8 棟52 層超高層住宅樓、2層商業裙房、2層地下車庫（以下簡稱“本項目”）為例，對預制陽臺承插式可折疊支撐架的應用進行介紹。

本項目占地面積5.7 萬 m2，建筑面積42.19 萬 m2。8棟塔樓采用的預制構件包含預制凸窗、預制陽臺、預制樓梯和預應力疊合板4 種預制構件。

預制陽臺是指按照設計規格在工廠預先制成的鋼筋混凝土陽臺構件，預留外伸鋼筋，現場通過與梁和板面鋼筋搭接后澆筑混凝土進行連接。本項目標準層塔樓大部分預制陽臺型號尺寸為3 550 mm×1 410 mm×500 mm，質量為2.3 t。

安裝預制陽臺前需搭設獨立的臨時支撐架，將支撐架高度調整好后，吊裝預制陽臺擱置在臨時支撐架上，完成預制陽臺與主體結構的鋼筋連接后，澆筑混凝土將結構與構件連為一體。

2 承插式可折疊支撐架構造

常用的預制陽臺支撐系統為扣件式鋼管腳手架，為提高工作效率，加快施工進度，本項目研發了一種承插式可折疊支撐架作為預制陽臺的臨時支撐系統，相較于扣件式鋼管腳手架，承插式可折疊支撐架安拆更方便快捷，可提高施工效率。

支撐架標準節由4 根Q235 空心鋼管作為立柱，2 根方通作為交叉可折疊橫梁，兩頭與鋼管間用氣焊焊接，方通交叉點用高強螺栓連接，通過旋轉不同角度，調節架體4 根立柱的支撐位置。1 個架體為一個單元，兩個單元之間通過連接件連接，隨安裝高度調節單元個數，單個架體高度為1.2 m，上部架體可根據不同層高選擇標準節架體或定制節（圖1）?；诎踩紤]，架體搭設一般不超過3 節，架體總高度不超過4 m。

圖1 支撐架總體示意

3 承插式可折疊支撐架設計與加工

鋼管與方通均采用Q235 碳素鋼，立桿所用空心鋼管外直徑45 mm，壁厚3 mm，鋼管之間的水平連接件為4#方通，壁厚為2 mm，方通通過M10 螺栓連接。根據現場測量放線和深化設計，確定空心鋼管、方通和U 形可調頂托的實際規格和數量，提交專業工廠生產加工。

4 承插式可折疊支撐架承載力驗算

4.1 支撐架單元構件承載力建模分析

對恒載分項系數、活載分項系數進行取值，根據施工活荷載標準值、活荷載設計值及陽臺自重、面積，計算出實際作用于支撐架頂部的總荷載。

本工程鋼管、方通均為Q235 鋼材，鋼管壁厚3 mm，方通壁厚2 mm，陽臺板采用C30 混凝土，板厚200 mm，鋼管、水平方通及陽臺板均采用殼單元（SR4）。按照GB 50009—2012《建筑結構荷載規范》的相關規定，恒載分項系數取1.3，活載分項系數1.5，施工活荷載標準值2.0 kN/m2，活荷載設計值3.0 kN/m2。以質量2.5 t、面積5 m2的陽臺為例，考慮恒載分項系數1.3，板厚取260 mm，采用重力荷載進行加載，實際作用于支撐架頂部的荷載設計值為9.5 kN/m2。

4.2 支撐架組合結構承載力建模分析

通過鋼管、連接件架體擺放角度、施工總荷載等相關參數，計算支撐架鋼管柱軸向壓應力以及鋼管柱跨中最大鼓曲變形值，要求鋼管柱軸向壓應力小于鋼管強度設計值，跨中最大鼓曲變形值小于容許值，得出是否滿足設計要求。

1）兩個承插式可折疊支撐架（雙層）在豎向荷載作用下的應力云圖如圖2 所示，由于陽臺偏心于支撐架一側250 mm，偏心一側鋼管柱的軸向壓力較另外一側偏大，鋼管柱的最大軸向壓力值為23.75 MPa，該應力最大值出現在上下層支撐架連接的部位，但遠小于鋼材屈服強度，水平方通受力較小。

圖2 應力云圖

2）兩個承插式可折疊支撐架（雙層）在豎向荷載作用下的位移變形云圖如圖3 所示，整體模型的位移變形云圖如圖4 所示，整個支撐架向陽臺偏心一側傾斜，支撐架鋼管柱頂水平位移最大為0.320 mm，立柱跨中鼓曲0.182 mm，鋼管柱基本上保持豎向直立、穩定狀態，整個支架結構未發生明顯傾斜，保持豎向穩定狀態。

圖3 位移變形云圖

圖4 整體模型位移變形云圖

3）綜上所述，該承插式可折疊支撐架（雙層）在給定的陽臺質量及施工活荷載作用下，總荷載設計值為9.5 kN/m2，鋼管柱軸向壓應力最大值23.75 MPa，遠小于Q235 鋼材強度設計值215 MPa；鋼管柱跨中最大鼓曲變形值0.182 mm，遠小于規范要求的跨度的1/200 的容許值，支撐架結構的強度及穩定性均滿足要求，支撐架安全可靠。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程

地面清理、放線定位→擺放下部單元架體→安裝連接件→安裝上部單元架體→調節頂托與方木→吊裝陽臺→調平、檢驗驗收→澆筑混凝土→拆除支撐架

5.2 操作要點

5.2.1 清理、放線定位

首先要檢查地面基層，基層表面應平整、光潔、無雜物。檢查核對地面標高和墻體垂直度，均應符合設計要求。確認樓面所有區域高度變化，以便支撐架調整。使用紅外線水準儀在室內四周的墻面畫出標高控制水平線。

5.2.2 擺放下部單元架體

根據畫線位置，在地面上放上4 個木模板，將下部標準節單元架體4 根立柱根據所需長寬收縮折疊分別立于4個木模板上，確保底部架體穩定性。架體需平整，且高度需在同一水平高度上。安裝完成后，檢查其水平度和垂直度。

5.2.3 安裝連接件

將連接件插入鋼管中，安裝完成后檢驗其水平度。需保證4 個連接件插入后都處于同一水平面，防止下一個架體安裝時發生傾斜。

5.2.4 安裝上部架體

根據陽臺間高度，上部架體可選擇標準節和定制節架體。因本項目陽臺間高差為2.6 m，所以上部架體安裝選擇1.2 m 標準節。

架體安裝前將頂托插入架體上部鋼管內，然后再將單元架體安裝在連接件上。安裝完成后，要保證支架的垂直度與平整度，不得傾斜。

5.2.5 調節頂托與方木

根據現場測量標高結果，將頂托與方木調節至指定高度。調整完成后，微調支架的垂直度與平整度。

5.2.6 吊裝陽臺

用塔吊將預制陽臺吊到支撐架上，待預制陽臺與樓板鋼筋連接后，使架體上部頂托與方木和陽臺底部完全頂緊貼合。支撐架穩定牢靠后，塔吊方可脫鉤。

5.2.7 調平、檢驗驗收

安裝完畢后，須對支撐架穩定性、平整度、垂直度、高低差、收邊等進行全面檢查，組織監理驗收。驗收合格后，方可進行下一步工序。

5.2.8 澆筑混凝土連接預制陽臺

預制陽臺下排鋼筋插入結構梁內，上排鋼筋置于板面底筋與面筋中間，澆筑梁板混凝土，使預制陽臺與結構連接，形成整體。

5.2.9 拆除支撐架

混凝土澆筑完畢后12 h 內澆水養護，養護時間不少于7 d。待混凝土強度達到80%后，方可拆除支撐架。首先松開頂托，取下頂部方木，隨后依次取下上部架體、中間部位連接件，最后將底部架體收攏放平，并將所有構件從爬架與塔樓之間的間隙傳遞到頂部繼續施工。

6 質量控制措施

6.1 主控項目

1）安裝支撐架前，應對加工和購進的構配件及材料等進行全面的查核驗收。檢查驗收內容包括：原材料的檢驗，配件結構尺寸的核驗，支撐構件、配合件的各項功能的檢查，符合設計要求后，方可使用。

2）安裝支架前應對支架的平整度和垂直度進行驗收，防止支撐過程中出現偏位和不穩定因素，保證預制陽臺安裝的穩定性。

3）支撐架材質必須符合設計要求和規范規定，且應具有耐磨、防潮、阻燃、耐污染、耐老化等特點。

4）架空地板安裝、校正過程中，要嚴密觀察、精心操作，不得出現碰磕、摩擦、撞擊，以避免造成架空地板的碰缺、劃痕、裂縫等缺陷。

5）在拆裝過程中應輕拿輕放，堆疊整齊，避免在運輸過程中對貨物造成磨損或因擠壓造成構件的品質缺陷。

6.2 一般項目

1）安裝支撐架前，要保證地面的平整度，確保支撐架的定位和安裝完成后處于水平狀態。

2）安裝支撐架時，由于樓層高度大于單個支撐架高度，因此需要多個支撐架搭接，操作時要保證搭接處的間縫不得過大。

3）支撐架完成后，要保證支撐架與地面保持垂直狀態，不得傾斜。

7 效益分析

大陽臺底部面積為5 m2，支撐架搭設高度2.6 m。將2種不同陽臺支撐架實際搭設所消耗的費用進行對比：搭設鋼管支撐架，單個陽臺的支撐總共需要耗費445.9 元；使用承插式可折疊支撐架，搭設單個陽臺的支撐總共需要耗費348.4 元。

可見，使用承插式可折疊支撐架搭設單個陽臺可節省近百元費用，有效降低了項目成本。

8 結語

預制陽臺承插式可折疊支撐架施工技術適用于支撐架搭設高度不超過5.5 m、支撐質量不超過4.5 t、支撐架搭設長寬比不超過2 ∶1 的預制陽臺施工。

承插式可折疊支撐架可靈活展開或收攏，施工中可從爬架與塔樓結構之間的間隙傳遞，便于材料的轉移。安裝時只需要將工廠統一生產裝配好的單元式標準架體通過連接件連接起來，不需要額外的節點扣件，操作簡便快捷，對工人的技術要求較低，靈活度高，和傳統的鋼管支撐架相比，人工耗費量少，同時具備良好的安全穩定性，符合項目保證質量與安全、綠色施工、加快進度以及控制成本的施工要求，有利于裝配式建筑的更好發展，具有較好的推廣應用價值。