濱海地區細肢高算結構支架設計分析

中圖分類號：U657文獻標識碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.062

文章編號：1673-4874（2025）01-0211-03

0 引言

隨著裝配式理念在建筑行業的日益推行，承插式盤扣支架憑借其高承載力、安裝方便、安全可靠的特點，越來越多地應用于公路水運、房建、橋梁結構等模板支撐體系中。但對于細肢高聳結構，其施工支架承受風荷載大，穩定性要求高。另外，對于需要進行上下多層支架體系設計時，如何保證標準化間距的盤扣支架能適應不同層高的施工要求，是支架設計時需考慮的難題。

1工程概況

某碼頭泊位廊道高 ，廊道底部永久支撐體系由柱體及柱間橫梁結構組成，柱體為方形柱，截面尺寸為0.9 m×0.9m，柱體設置于碼頭水上預制板梁結構上，柱體外緣于預制板梁邊緣最小距離為 0.2m. 柱間橫梁截面為矩形，尺寸為0. ，柱體斷面間距為 ，柱體及柱間橫梁為鋼筋混凝土結構。永久支撐體系斷面間距均一致，在立面支點位置編號共20個軸，其中8號軸支撐體系為高度最大的單排支點，高度為 。8號軸支點結構構造圖如圖1所示。

2支架設計難點

2.1支架穩定性要求高

依托工程位于濱海地區，風壓相對較大，需對其風荷載進行計算后，組合至支架承載力驗算中。另外，支架搭設高度大，縱向長度小，故支架長細比較大，需驗證支架整體穩定性滿足使用要求。

2.2柱間橫梁分層施工組織要求高

在柱體不同標高處設有柱間橫梁，柱間橫梁平面投影位置均重合，施工過程采用柱體與柱間橫梁交替施工的施工流程，詳見圖2。因此，如何設置通用型的柱間橫梁支架，保證下層柱間橫梁不影響上層橫梁施工，是保證整體施工工期的關鍵。

2.3部分支架無法落地難題

柱體一側外緣與基礎預制板梁邊緣距離最小僅為0.2m ，無法在柱體外側進行落地盤扣支架的布置，需采取其他措施對盤扣支架基礎處理，保證柱體外緣具備施工支架及平臺。

3支架設計

3.1支架布置及荷載計算

根據《建筑施工承插型盤扣式鋼管腳手架安全技術標準》（JGJ/T231一2021），采用盤扣支架作為支撐架時，需計算永久荷載及可變荷載1。永久荷載包括架體自重G 1、模板自重 G2 鋼筋混凝土結構自重 G3， 可變荷載包括施工（人員）荷載 1、水平（泵送）荷載 Q2 、風荷載Q3。

架體自重根據支架布置間距確定荷載集度。目前應用較多的橫桿為1.2m及0.9m兩種規格，故取 1.2m× 1.2m較大間距布置的不利工況進行驗算，若其驗收滿足要求，則可按1 m間距進行支架布置。

按1 .2m×1.2 m的平面間距及1.5m步距進行盤扣布置。支架平面布置時，需考慮支架銜接及柱體占用空間問題。

在斷面橫向柱體位置采用1.2m跨徑跨過柱體，在柱間橫梁底部采用1.2m和0.9m跨徑進行組合。在立面縱向，為解決單排柱體支架長細比過大的問題，縱向共布置4，在增加支架長細比的同時，還可兼作施工平臺。支架總體平面布置圖如圖3所示。

的支架荷載集度的經驗取值為4.75 ，故 。

模板自重按照規范取值，該工程模板采用木模板，模板自重 。

由于柱間橫梁截面尺寸為 ，寬度僅為0.5m ，并非為全部加載至1.2m范圍內的支架。此時，可進行等截面梁轉換，其等效梁高度按0.8m的一半進行取值， ，鋼筋混凝土容重為25. ，故鋼筋混凝土結構自重 。

施工（人員）荷載 Q1 取 ；水平（泵送）荷載 Q2 為鋼筋混凝土結構自重 G3 的 2% ，經計算后， 。

對于風荷載，需通過風壓高度變化系數、風荷載體型系數、基本風壓值來計算風荷載標準值2。風壓高度變化系數、基本風壓值可按規范附錄進行確定。對于風荷載體型系數，需按多桁架的類型進行計算。多桁架的風荷載體型系數需通過單桁架系數及桁架數來計算，其計算過程按式 進行，式（1）為風荷載標準值計算公式，式（2）為多品桁架風荷載體型系數計算公式，式（3）為單桁架風荷載體型系數計算公式：

3.3支架整體穩定性驗算

盤扣支架整體高度為25. 5m ，支架立面縱向長度為 ，支架整體高寬比 =25.5/4.2=6.07，gt;3（ 規范建議控制值），故需對支架進行抗傾覆穩定性驗算，并增設一定的抗傾覆措施。

進行整體抗傾覆穩定性驗算時，應按混凝土澆筑前和混凝土澆筑時兩種工況進行驗算，其計算原則為在設計荷載工況下的抗傾覆力矩應不小于傾覆力矩，驗算公式為 ，其中 。

在混凝土澆筑前，支架的傾覆力矩主要為風荷載作用于支架頂部的力矩，故傾覆力矩 25. 。支架的抗傾覆力矩主要為支架自重及模板重量的力矩，故抗傾覆力矩 （4.75+0.5）×1.2×4.2×25.5×0.5=337. 35 k N·m 抗傾覆力矩大于傾覆力矩，故混凝土澆筑前支架整體穩定性滿足要求。

在混凝土澆筑時，支架的傾覆力矩主要為風荷載及水平（泵送）荷載作用于支架頂部的力矩，故傾覆力矩

201.78 k N·m 支架的抗傾覆力矩主要為支架自重及模板重量的力矩，故抗傾覆力矩 1.2×4.2×25 抗傾覆力矩大于傾覆力矩，故混凝土澆筑時支架整體穩定性滿足要求。

支架整體抗傾覆穩定性均滿足要求，但為保證支架在使用過程的安全性，增強支架在濱海地區的抗陣風、抗臺風能力，采用在扣件支架設置抱柱附著的方法，每3個步距布置一層抱柱附著，將支架與施工完成的柱體進行連接，增強支架整體穩定性。

經計算，按 間距布置支架，支架立桿及整體穩定性均滿足要求，故設計的支架布置可行。

3.4柱間橫梁支撐設計與驗算

由于柱間橫梁均處于同一投影面，故將盤扣立柱設置于橫梁兩側及橫梁上，通過支架立柱上盤扣節點位置搭設雙拼槽鋼承載橫梁，在承載橫梁上設置頂托進行模板支撐，以此實現各層橫梁施工不受下層支架影響。柱間橫梁支撐設計布置如圖4所示。

承載橫梁采用雙拼C10槽鋼，槽鋼背靠背，中間間距為 ，保證能通過盤扣立桿。雙拼槽鋼之間使用1cm厚鋼板在頂底部進行連接加強，保證其整體穩定性。

為保證使用過程模板體系的穩定，需對承載橫梁及盤扣節點進行驗算。

雙拼C10槽鋼承載橫梁通過有限元軟件MidasCivil進行模擬驗算，以 m區域內的模板自重、鋼筋混凝土結構自重，施工（人員）荷載、風荷載進行組合，得出單根承載橫梁所承載荷載大小。

按極限荷載作用效應進行荷載組合： 1.2× 混凝土荷載 +1.4×人群荷載 風荷載，得出共需在單根承載橫梁加載15.75kN，轉換為0.5m范圍內的線荷載加載于承載橫梁有限元模型上。

經有限元模擬驗算，1.2m跨徑承載橫梁組合應力為39.0 MPa lt;205MPa（O235應力極限值），剪切應力為10.5MPa，lt;125MPa（O235剪力極限值），最大變形量為 0.244m m，lt;1200/400=3.0m ，均滿足要求。

對于盤扣節點，需進行節點焊縫剪應力驗算。根據承載橫梁有限元模型計算結果，支反力為 ，故節點剪應力為 ，焊縫剪應力滿足要求。

3.5部分無落地支架設計

柱體一側外緣與基礎預制板梁邊緣距離最小僅為0.2m ，無法在柱體外側進行落地盤扣支架的布置。為避免水中支架搭設，在預制板梁上設置雙拼I25a工字鋼進行懸挑，將外側盤扣立柱落于懸挑工字鋼上。懸挑工字鋼的錨固采用 10mm×100mm吊帶穿過預制板梁的間隙，在吊帶的上下兩端焊接C10槽鋼進行限位，防止懸挑工字鋼上翹。無落地懸挑支架設計布置如圖5所示。

對懸挑工字鋼進行有限元模擬驗算，根據前文計算 的立桿軸力 N=36.1kN ，將立桿軸力按節點荷載加載至 雙拼工字鋼有限元模型相應位置處。

經有限元模擬驗算，雙拼I25a工字鋼組合應力為97.4MPa， lt;205 MPa （Q235應力極限值），剪切應力為29.0 lt;125 MPa （Q235剪力極限值），最大變形量為 。均滿足要求。

4結語

本文以某碼頭泊位廊道盤扣支架為例，對依托工程支架設計的難點進行分析。針對濱海地區支架穩定性要求高的問題，通過對風荷載等各項參數進行計算，驗證支架設計的立桿穩定性及整體穩定性滿足要求；針對多層柱間橫梁施工組織難的問題，采用在盤扣節點上設置承載橫梁進行模板支撐，減少上下層柱間橫梁的相互影響；針對部分支架無法落地的問題，采用懸挑工字鋼進行支撐，避免了水中支架的施工；對承載橫梁、懸挑工字鋼均進行建模驗算，其承載力均滿足要求。依托工程已采用本文所述設計支架施工完成，方案安全可行，可為其他濱海地區高算細肢支架提供參考。

參考文獻

[1]南通新華建筑集團有限公司.建筑施工承插型盤扣式鋼管腳手架安全技術標準：JGJ/T231—2021S].北京：中國建筑出版社，2021：9.

[2]中國建筑科學研究院.建筑結構荷載規范：GB5009—2012[S].北京：中國建筑出版社，2012：18-19.