型鋼混凝土轉換結構施工技術管理探究

王龍偉（廣元市利州區城鄉建設發展集團有限公司，四川 廣元 628001）

型鋼混凝土轉換結構的施工，最大的技術管理難點就是保障支撐體系的強度和穩定性，本文以有關技術管理理論作為探究基礎，以某案例工程項目的理論創新和試驗實踐作為探究內容，開展型鋼混凝土轉換結構施工技術管理的理論和實踐研究，這對于型鋼混凝土轉換結構施工技術的發展具有積極促進意義。

1 型鋼混凝土轉換結構施工技術管理的理論基礎

要嚴格保障型鋼混凝土轉換結構的施工質量，首先需要理解掌握型鋼混凝土轉換結構施工技術管理的理論基礎。目前，在我國得到應用的型鋼混凝土轉換結構施工技術，其理論基礎主要為支撐體系計算基礎理論，支撐體系計算基礎理論又分為壓桿穩定理論和吊模支撐理論[1]。

1.1 壓桿穩定理論

型鋼混凝土轉換結構施工技術，其支撐體系多為落地式支撐，而落地式支撐又是典型的中心受壓桿件。因此，型鋼混凝土轉換結構的豎向穩定支撐極限承載力適用于歐拉公式，見式（1）：

式中x-型鋼混凝土轉換結構豎向穩定支撐的任一截面；

M(x)-型鋼混凝土轉換結構豎向穩定支撐任一截面處的彎矩；

Pcr-型鋼混凝土轉換結構所受的豎向壓力；

ω-型鋼混凝土轉換結構在豎向壓力作用下于橫向產生的撓度。

此外，根據材料力學理論臨界承載力近似微分方程對式（1）進行推演，可得出型鋼混凝土轉換結構施工期間的極限應力，見式（2）：

式中σcr-型鋼混凝土轉換結構所受的豎向極限壓力；

E-彈性模量；

λ-壓桿構件的柔度，即長細比。

由式（2）可知，影響型鋼混凝土轉換結構極限應力的因素中，π和E都是常數，λ為可變量。當π和E保持不變的情況下，λ越大，即型鋼混凝土轉換結構豎向支撐的長細比越大，其極限應力越小，長細比越小，其極限應力越大。因此基于施工技術管理層面，控制型鋼混凝土轉換結構豎向支撐的長細比非常關鍵，會直接影響施工質量和安全[2]。

在型鋼混凝土轉換結構施工技術的實際管理過程中，常用的五種理想支撐約束體系，如圖1 所示。在圖1中，從左至右，第1種為兩端鉸約束體系，其支撐體系長度系數μ=1.0；第2 種為一端固定一端懸臂約束體系，其支撐體系長度系數μ=2.0；第3 種為一端固定一端鉸接約束體系，其支撐體系長度系數μ=0.7；第4 種為兩端固定約束體系，其支撐體系長度系數μ=0.5；第5種為兩端固定可橫向位移約束體系，其支撐體系長度系數μ=1.0。因為支撐體系的長度系數越大，越容易失穩，因此，兩端固定約束體系的穩定性＞一端固定一段鉸接約束體系的穩定性＞兩端鉸約束體系的穩定性=兩端固定可橫向位移約束體系的穩定性＞一端固定一段懸臂約束體系的穩定性。由此也可以看出，型鋼混凝土轉換結構的豎向壓力Pcr受支撐體系桿端約束的影響很大，當桿端約束越大時，支撐體系的抗彎矩能力越佳；當桿端約束越小時，支撐體系的抗彎矩能力越弱[3]。在進行型鋼混凝土轉換結構豎向支撐體系的施工技術管理時，5種理想支撐約束體系的優選順序依次為兩端固定約束體系、一端固定一段鉸接約束體系、兩端鉸約束體系、兩端固定可橫向位移約束體系、一端固定一段懸臂約束體系。

圖1 型鋼混凝土轉換結構豎向支撐的五種理想支撐約束條件

1.2 吊模支撐理論

所謂吊模支撐，就是擺脫型鋼混凝土轉換結構構件的下部豎向支撐體系，憑借結構構件的形狀特點構造可以承擔模板重量、混凝土重量和施工配件耗材重量的傳力體系，與傳統的落地式支撐體系相比較，具備更好的承載能力。吊模支撐體系一般由模板、吊桿、吊架和支柱組成，其所受荷載的傳力途徑為模板-吊桿-吊架-支柱[4]。

在吊模支撐體系中，吊桿的拉力極限計算式見式（3）：

式中N-吊桿的拉力極限值；

A-吊桿的截面面積；

ftb-吊桿抗拉強度設計值。

在吊模支撐體系中，每一根吊桿所受的實際拉力計算式見式（4）：

式中Nl-支撐體系中每一根吊桿所受的實際拉力；

P-結構構件的荷載；

A-支撐體系中模板所受荷載面積；

a-吊桿在橫向上所負荷載的間距；

b-吊桿在縱向上所負荷載的間距。

因此，基于吊模支撐理論對型鋼混凝土轉換結構進行施工管理時，要保障施工的質量和安全，就需要通過技術措施和管理措施，確保每一根吊桿所受的實際拉力≤吊桿的拉力極限，即Nl≤N。

2 某工程項目對于型鋼混凝土轉換結構支撐體系技術管理的創新

如前文所述，壓桿穩定理論和吊模支撐理論是型鋼混凝土轉換結構施工技術管理的基礎。這兩種理論各有優勢，在某工程項目進行型鋼混凝土轉換結構施工時，施工技術管理部門通過對壓桿穩定理論和吊模支撐理論的結合，創新建立出一套組合式支撐體系。傳統的型鋼梁吊模支撐體系如圖2（a）所示，案例工程項目基于壓桿穩定理論和吊模支撐理論建立的型鋼梁組合式支撐體系如圖2（b）所示。

圖2 吊模支撐體系

圖2（b）所示的型鋼梁組合式支撐體系，其荷載的傳力方向為型鋼混凝土轉換結構梁自重-模板的面板-模板的內龍骨-槽鋼外龍骨；當荷載傳到槽鋼外龍骨之后，其中一部分荷載經由吊桿-鋼骨架梁傳至下部豎向受力構件，另一部分荷載經由豎向鋼管傳至下部樓面板。在對型鋼梁組合式支撐體系進行技術管理分析時，主要是針對吊模體系的整體承受荷載值進行把控。型鋼梁組合支撐體系的撓度極限值υ 和型鋼梁組合支撐體系的強度極限值fay中的較小值，作為型鋼梁組合支撐體系的穩定性控制值。

3 某工程項目型鋼混凝土轉換結構組合支撐體系施工技術管理措施

本文第2章所述的案例工程項目，基于型鋼梁轉換結構組合式吊模支撐體系的技術管理創新，在進行型鋼梁轉換結構施工時，其技術管理措施主要分為兩步：第一步為確定組合式吊模支撐體系材料規格，第二步為施工階段的撓度極限值和強度極限值控制[5]。

3.1 確定組合式吊模支撐體系材料規格

由于組合式吊模支撐體系屬于一種處于探索階段的技術管理創新措施，為了能夠有效保障組合式吊模支撐的安全性能，施工技術管理人員根據多年的型鋼梁壓桿體系施工經驗和吊模體系施工經驗，將組合式吊模體系的材料規格進行試驗設置，見表1，在確定了組合式吊模支撐體系的材料規格之后，再按照圖2（b）的組裝方式進行技術施工。

表1 組合式吊模體系的材料規格

3.2 組合式吊模支撐體系極限值的計算

3D3S design鋼結構設計軟件是一種廣泛用于鋼結構及其支撐體系的受力計算軟件。案例項目技術管理人員通過使用3D3S design 軟件，對型鋼梁組合式吊模體系進行三維建模，模型材料的規格參數與表1中的數據相同。通過軟件對于模型的計算，得出該試驗模型的支撐體系重量平均分布荷載為0.85kN/m，新澆筑的型鋼轉換結構混凝土構件的平均分布荷載為13.98kN/m，型鋼梁的重量平均分布荷載為2.92kN/m，施工人員在進行施工操作時對動荷載平均分布值為1.48kN/m，受自然環境影響下的風荷載平均分布值為0.425kN/m。又因為該模型在固定的時候采取的是壓桿穩定理論中的最佳約束體系-兩端固定約束體系（支撐體系長度系數μ=0.5），由此通過軟件得出該型鋼梁組合式支撐體系的荷載組合值為22.6kN/m，其體系最大撓度值為0.012m，其體系強度極限值為1.4N/mm2。經軟件綜合分析，0.012m 撓度境況下的支撐體系強度極限值大于1.4N/mm2，因此,取強度極限值為1.4N/mm2作為整個組合式支撐體系在施工過程中的技術管理控制目標值。

3.3 組合式吊模支撐體試件的技術控制

為確保施工階段的質量與安全，施工技術管理人員以1.4N/mm2作為整個組合式支撐體系在施工過程中的技術管理控制目標值，進行結構構件試驗施工。JCPC 軟件為建筑結構強度監測類常用軟件，在按照圖2（b）和表1 材料規格參數的型鋼混凝土轉換試驗構件澆筑施工時，利用JCPC軟件的測觸探頭對于整個支撐體系的強度進行監測，發現試驗構件在澆筑過程中，在保證澆筑質量和支撐體系穩定性的前提下，軟件監測到的強度極限最小值為1.42N/mm2＞1.4N/mm2。由此得出結論，當極限實際強度最小值為1.42N/mm2時都能保證試驗構件的澆筑質量和支撐體系穩定性，那么以1.4N/mm2作為案例項目型鋼混凝土轉換結構型鋼梁組合支撐體系的強度目標控制值是合理且可行的。

4 結語

本文以壓桿穩定理論的原理和函數計算式，以吊模支撐理論的原理和函數計算式作為型鋼混凝土轉換結構施工階段支撐體系的技術管理基礎，以某工程項目通過壓桿穩定理論和吊模支撐理論創新建立的型鋼梁組合支撐體系為切入點，分析型鋼梁組合式吊模支撐體系的構造特點，再分別從案例工程項目型鋼梁組合式吊模支撐體系材料規格的確定、組合式吊模支撐體系極限值的計算、組合式吊模支撐體試件的技術控制等層面對型鋼混凝土轉換結構施工階段支撐體系的技術管理控制目標等方面進行分析，從而為型鋼混凝土轉換結構的施工提供參考。