大跨度装饰梁型钢悬挑组合式支撑体系的施工

谢晓岚 于春辉 刘 庆 李智慧

广厦建设集团有限责任公司 浙江 杭州 310005

目前，比较常见的高空大跨度梁支撑体系主要有落地脚手架和工字钢搭设悬挑钢平台支撑体系。落地脚手架支撑体系，其优点是施工成本低、工艺成熟可靠，但是也存在一些缺点，比如需要的周转材料比较多、耗费大量的人力物力、搭设时间长且搭设高度受限等。对于本工程，由于施工场地受限，故该方案不适用。采用工字钢搭设悬挑钢平台，在工字钢上方设置斜拉杆，再在工字钢平台上搭设满堂支撑架和外防护架的体系，虽可同步施工，质量也可保证，但拉结材料消耗较大。本工程采用工字钢作为悬空的操作平台，工字钢下方做三角形钢架支撑，在安全操作平台上搭设钢管支撑架体。该体系具有较高的强度、刚度和稳定性，并且采用一种施工安全性监控技术，提高工程施工的安全性，相对于常规的支撑体系，在安全施工方面具有显著优势[1-4]。

1 工程概况

绿城新兴·玉园一标段工程项目位于西安市灞桥区柳新路与柳烟路十字东南角，工程总建筑面积为35 000 m2。7#楼、8#楼地上25层，地下1层，建筑高度79.1 m，均为剪力墙结构。7#楼、8#楼北侧屋顶层81.95 m标高处各有1条13.8 m大跨度梁，梁尺寸300 mm×745 mm，混凝土强度等级为C30。

该梁混凝土浇筑量为3.1 m3，重约7.5 t。模板工程支模难度大，梁下部无支撑结构，跨度13.8 m，外架无法正常搭设。梁结构自重大，梁及梁柱节点处钢筋密集，混凝土振捣难度大。主梁体积大，混凝土水化热高，加上浇筑时间为10月份，早中晚温差大，浇筑后内外温差控制、养护措施要求高，易出现裂缝。

2 支撑体系设计

结合梁截面尺寸、板厚度以及梁跨度，决定采用50c#工字钢作为钢平台骨架，工字钢纵向间距0.8 m（由梁下方立杆验算得知），在横向贯通次梁下方设置5根长2 m、间距2.6 m的10#槽钢与纵向50c#工字钢连接作为钢平台框架，工字钢与主体结构采用三角形支撑和预埋钢板进行刚性焊接。

50c#工字钢上焊接长约150 mm的φ25 mm钢筋头，支撑体系立杆位于焊接的钢筋头上。操作支撑架搭设采用3排立杆，立杆纵横间距分别为1.6、0.8 m，步距为1.5 m，架体总高度为9.90 m，架体设置扫地杆、纵横剪刀撑与连墙件。架体底部工字钢梁上面沿梁长度方向采用木方设置成全封闭，防止掉落物体，确保施工安全。另在已完成的操作平台下方沿工字钢梁长度方向（宽度为架体宽度）设置双层安全兜网，防止掉落物体。脚手架要满挂全封闭式的密目安全网。密目网采用1.5 m×6 m的规格，用网绳绑扎在大横杆外立杆里侧。为确保架体整体稳定，在施工第1道装饰梁时，在梁上部中间位置按水平间距1.6 m设置架体连接杆，使支撑架体和装饰梁连接成一个整体。另外，在架体竖直方向设置3道连墙件，水平间距为1.6 m，以确保支撑结构稳定和施工安全。支撑体系如图1所示。

图1 型钢支撑体系剖面

3 支撑体系结构验算

3.1 受力传力体系

受力传递路径为：上部荷载和结构自重→梁底模→木楞→横向水平钢管→竖向钢管立杆→工字钢梁→主体结构。

3.2 工字钢受力分析

在荷载作用下，木楞、水平横杆会产生弯曲变形，钢管立杆会产生竖向压缩变形。一旦杆件变形过大，轻则对混凝土构件的质量产生影响，重则使架体受力不均导致失稳坍塌，这要求杆件有足够的刚度来抵抗变形。支撑架体和基础工字钢梁要有足够的强度、刚度和稳定性，50c#基础工字钢按单跨梁进行受力计算，要有足够的强度来支撑模板体系、钢筋混凝土及人员设备自重和施工活荷载。

3.3 验算内容

1）50c#工字钢：主要对其进行承载力计算，抗弯、抗剪、挠度验算。

2）三角形支撑：撑杆稳定性、截面强度验算。

3）预埋件：抗剪强度验算。

4）钢构件焊缝：工字钢与预埋件焊缝、工字钢与钢牛腿焊缝、方钢与预埋件焊缝验算。

5）50c#工字钢上起吊环及焊接验算。

6）钢管φ48 mm×3.0 mm、支撑架体系及梁侧模板验算。

经验算，以上内容均满足要求。

4 施工要点

4.1 施工流程

施工流程为：主体结构上安放预埋件→验收→浇筑混凝土→预埋件位置焊接三角支撑和钢牛脚→验收→安装50c#型钢梁→验收→固定安全生命绳（14 mm钢丝绳）→ 50c#型钢梁上焊接10#槽钢连接成整体→50c#型钢梁上铺设木方→50c#型钢梁上画支撑架立杆定位线→焊接立杆定位钢筋头→50c#型钢梁下固定安全兜网→支撑架立杆搭设→架体连墙件设置→架体验收→大跨度梁支模施工及混凝土浇筑完成→梁混凝土强度等级达到设计要求→搭设第2道梁的支模架。

4.2 BIM深化设计

通过BIM技术对各个构件进行深化设计和碰撞校核，保证其加工精度，为保证后续构件焊接质量做准备。尤其是对于拼装场地受限的结构施工，通过预拼装，可进一步缩短施工工期。

4.3 预埋件设置

在主体结构上预先埋置焊接钢板，用于工字钢、三角支撑与主体结构连接，可避免在主体结构上直接预留孔洞，减少因预留孔洞对主体结构强度、稳定性等造成的影响，后期也可避免对孔洞进行封堵，有利于缩短工期。

4.4 工字钢安装

由于50c#工字钢型钢梁单根长度为12.0 m和11.2 m，按12.0 m长度计算，其质量逾1 t。安装型钢梁中心点到塔吊的距离为30 m，根据塔吊起重性能曲线表，得知在此范围塔吊可以起吊2 300 kg，满足塔吊起重量要求，故可以用现场塔吊进行50c#工字钢型钢梁单根安装和拆除。在型钢设计和安装阶段，采用一种施工安全定位监控技术，该技术可以快速识别型钢在安装过程中的精确性和安全性，相对于常规的支撑体系，在安全施工方面具有显著优势。

4.5 变形观测

为确保模板支撑体系的安全和混凝土结构施工的顺利进行，应掌握模板支撑体系在搭设、钢筋安装、混凝土浇捣过程中及混凝土终凝前后的受力与变形状况，确保模板支撑体系在各种施工工况及荷载作用下的实际变形数据符合设计要求。主要对立杆顶水平位移、支架整体水平位移及立杆的基础沉降进行监测。

5 安全保证措施

1）该工程结构为高空大跨度施工，存在立体交叉作业，应尽量避免下方有人在施工，否则应做好相应防护措施，保证安全施工。

2）支撑系统在安装过程中必须设置防倾覆的可靠临时设施。另外，施工现场应搭设工作梯，工作人员不得爬模上下。

3）脚手架搭设应由专业持证人员安装；安全责任人应向作业人员进行安全技术交底，并做好记录及签证。

4）应在已完成的操作平台下方沿工字钢梁长度方向（宽度为架体宽度）设置双层安全兜网，防止物体掉落。

5）架体底部工字钢梁上面沿梁长度方向采用木方设置成全封闭，防止掉落物体，确保施工安全。

6 效益分析

1）社会效益：本工艺不占用施工场地，不必对基础进行加固处理，减少相应的工期费用等；型钢材料采用塔吊吊装，安拆方便，降低了劳动强度，且施工过程中噪声小。

2）经济效益：本工艺不受场地影响，型钢虽为一次性投入，但前期做好相关方案设计，可避免不必要的浪费；型钢材料可周转使用，用量较少，且可同步施工，缩短工期，施工质量也易于保证。

7 结语

型钢悬挑组合式支撑体系适用范围广，采用一种施工安全定位监控技术进行型钢安拆，精确安全可靠；采用BIM技术对型钢等材料进行深化设计，节省材料，降低施工成本，相比传统落地满堂支撑体系缩短了工期。

同时，因为型钢不伸入建筑内，主体结构墙面不用预留洞口，面层施工时无需再次修补，所以对楼层内部后续作业的楼面施工不产生影响，在避免洞口渗水这一质量通病的同时，也再次缩短了工期。

通过工程实际的成熟应用，认为该工艺完全适用于高空大跨度结构施工，尤其适用于外立面造型简单的高层住宅楼，值得进一步推广。