房建土建工程高空大跨施工方案優化設計

洪彩燕

（廈門魯班源房屋營造有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

房建土建工程內置的結構多為復合形式，穩定性強，占地面積較大，且施工過程中通常難以控制，尤其是高空大跨施工環節，對工程所設計結構的安全性要求極高[1]。當前高空大跨結構多為固定的建設形式，雖然可以實現預期的施工目標，但是常常受到外部環境及特定因素的影響，導致最終的施工結果無法達到預期的標準[2]。不僅如此，單一的高空大跨土建工程建設還存在一個較大的弊端，便是工程框架搭接并不緊密，在外力的沖擊或者作用下，支撐結構容易出現斷裂、沉降甚至塌陷等問題，一定程度上阻礙了房建土建工程的建設，為此需要對房建土建工程中高空大跨施工方案進行完善和優化。

高空大跨施工方案的完善和優化重點在于對高空鋼結構連廊的關聯以及下設支撐結構的搭接。此外，多層支座疊加和外部沖擊等問題也會給高空大跨施工建設帶來較大影響，所以，在設計過程中，逐步構建更為靈活、多元的施工結構，在復雜的施工背景下，提升高空鋼結構連廊的關聯面積，綜合BIM 技術，增強該項技術的兼容性、包容性，優化對應的設計形式，進一步積累制作安裝、提升就位和安全監控等方面的實踐經驗，強化該項施工方案的實際應用價值[3]。本文結合案例工程對房建土建工程中高空大跨施工方案的優化設計進行分析。

1 工程概況

選定達達物流園（二、三期）房建工程作為測試的主要目標對象，工程位于廈門市集美區海翔大道以北、瑤山溪以西，總用地面積約19295.982m2，總建筑面積43305.70m2,其中地上建筑面積43305.70m2，工程造價7850萬元，A-2號樓為高層丙類2項物流倉儲，共5層，A-3 號樓為多層丙類2 項倉庫[4]，共5 層，其中1～5 層為倉儲區。

該建筑結構的內置支撐框架為復合式結構，具有較強的穩定性與安全性，鋼結構自身主要由鋼管主桁架、支撐桁架和屋面架構鋼筋等組成，主桁架的安裝形式大致呈現出倒等腰三角形[5]。房間工程的上方設定是高空大跨結構，跨越長度為25m，高空的支撐距離長達45m，跨越的方向呈拱形，具體如圖1所示。

圖1 高空大跨支撐結構

根據圖1，完成對高空大跨支撐結構的設計。綜合實際的建設需求及標準的變化，將鋼管主桁架的設定間距控制在2.5～3.5m 之間即可[6]。鋼管的規格為299×14×245×12×133×6，完成主桁架的設定之后，進行次桁架的安裝，并施作對應的支撐土柱，采用吊車直接將鋼管主桁架吊裝就位。完成對達達物流園（二、三期）房建工程基礎概況的分析和研究之后，綜合實際的建設需求，進行房建土建工程高空大跨施工方案的設計[7]。

2 房建土建工程高空大跨施工技術方案的優化設計

2.1 支撐模板搭設

所謂支撐模板的搭設，主要是針對房建土建工程內置結構的穩定性與可靠性設定的，一般采用扣件式鋼管滿堂腳手架，對工程內部的結構進行定點處理。首先完成基礎性的標記，選擇桿件型號，選定Ф48mm×2.5mm鋼管，再選擇50mm×250mm的木板對腳手架進行多維輔助。支撐模板的間距為25mm，跨度梁的寬度為32.5mm。為提高該工程的穩定性與安全性，需要加密立桿，使立桿與下方的梁底保持垂直狀態即可，并測算出支撐模板的荷載值，見公式（1）所示。

式中：

G——支撐模板荷載值；

U——立桿的覆蓋范圍；

β——支撐模板立桿的實際數量；

δ——單元荷載值；

t——支撐點位。

根據上述方法，完成對支撐模板荷載值的計算。綜合實際的建設施工需求及標準，利用搭設的腳手架對支撐模板進行整平、夯實處理，并對實際的搭設指標參數作出調整，如表1所示。

表1 支撐模板實際搭設指標參數調整

根據表1，完成對支撐模板實際搭設指標參數的調整及設定，綜合實際的高空大跨施工的落點位置，搭建對應的加固施工場所。

2.2 主桁架多層級吊裝及軌道設計

完成支撐模板搭設后，依據建設的要求和標準的變化，進行主桁架吊裝，并設計大跨度的滑行軌道。首先，需要在工程的下方設定支撐鋼結構柱，并將鋼柱利用鋼絲繩進行捆綁加固。但需要注意的是，吊裝鋼絲繩需要滿足兩個條件：一是載荷強度高；二是使用壽命較長。完成加固處理之后，需要對跨度結構進行最大工作靜拉力的計算，如公式（2）所示。

式中：

H——最大工作靜拉力；

m——預測安全系數；

n——實測安全系數；

y——鋼絲繩的長度。

根據上述方法，完成對最大工作靜拉力的計算，以此為基礎，進行主桁架的吊裝。需要先確定主桁架的設置點位，并調整好對應的間距，確保該區域處于較為安全及穩定的環境之下，利用塔吊將主桁架吊動，考慮動荷值的變化，需要在主桁架的下方設定一個輔助架子，用來緩解主桁架在吊裝過程中對下方的房間結構造成的沖擊力，具體如圖2所示。

圖2 主桁架吊裝結構示意圖

根據圖2，完成對主桁架吊裝結構的設計。以此為基礎，進行定向高空大跨度軌道的設計。一般情況下，利用專業的設備進行跨度施工的輔助，通常為運送材料、搭建輔助架子等。設計的軌道可以采用滑落的方式進行材料的運送，在節省成本的同時，可以更好地滿足施工要求。

2.3 析架底座加固

完成主桁架吊裝及軌道的設計之后，依據高空大跨度的要求，進行析架底座加固，增加工程的穩定性和安全性。析架底座的設定對于高空大跨度結構的設定具有較大的影響，所以，可以先將析架底座放置在預設的軌道上，在輔助架子上設置兩側擋板，可以根據實際的加固需求，隨時拆卸，通過滑移梁進行跨度連接，形成可承壓的壓板，如圖3所示。

圖3 承壓壓板結構

根據圖3，完成對可承壓壓板結構的設計。在承壓壓板之上進行加固，并計算出預設的承載力，如公式（3）所示。

式中：

L——預設承載力；

τ——析架底座總面積；

W——定向覆蓋距離；

J——絞接交叉承壓區域；

?——中心線距軌道間距。

根據上述方法，完成對預設承載力的計算。得出的預設承載力設定為對應的極限承壓標準，并修改析架底座的加固指標參數，如表2所示。

表2 析架底座加固指標參數設定

根據表2，完成對析架底座加固指標參數的設定，基于此，調整析架底座加固的環境，逐步形成一個完整的高空大跨度處理結構，實現析架底座的加固。

2.4 獨立抱桿拼接及高空大跨結構關聯

實現析架底座的加固之后，以此為基礎，可以先在支撐模板之上設定一個219mm×5mm×4500mm 的獨立抱桿，在模板的頂柱上安裝預埋板，搭接一個穩定的定向滑輪。高空大跨度施工可以通過手拉葫蘆配合處理，將桁架吊起，加固兩端的抱桿，形成穩定的施工建設結構。但是需要注意的是，拼接的獨立抱桿必須確保在同一個水平線上，且拼接的范圍也是固定的，這樣才能進一步強化房建工程的建設質量。之后，還需要進行高空大跨結構的搭接和關聯，使用主弦桿設定兩端的加固鋼支托，通過滑輪進行具體跨度點位的進一步固定、找正。待主桁架穩定之后，采用焊接的方式將內置的結構關聯在一起，連成一個整體的承壓框架，完成房建工程高空大跨度技術的設計與應用。

3 施工測試結果分析

針對達達物流園（二、三期）房建工程的施工需求，最終選定4個位置進行承壓值的計算，如式（4）所示：

式中：

N——承壓值；

?——總荷載值；

ω——最大拉應力；

a——可覆蓋范圍；

s——承壓鋼柱；

ψ——支撐定值。

根據上述方法，完成對最終測試結果的分析，如表3所示。

表3 測試結果對比分析表

根據表3，對測試結果進行分析：經過對4個房建位置的測定，最終得出的結構承壓值均在220MPa以上，說明該施工方案的應用效果較好，針對性更強，工程的質量得到了極大提升，具有實際應用價值。

4 結束語

綜上所述，以達達物流園（二、三期）房建工程作為實際施工建設案例，針對高空大跨施工過程中存在的問題，逐步構建一個更為靈活、多變、穩定的施工建設結構，對鋼結構連廊、支撐結構搭接、地基承壓加固等環節作出進一步的優化處理。實踐證明，對房建土建工程中高空大跨施工方案進行優化設計，不僅可以提高房建土建工程的穩定性與安全性，還能夠大大縮短工期，提高工程的總質量。