大跨度变截面拱形混凝土结构支撑体系方案设计

王久军　李根喜

【摘 要】随着社会的进步发展以及科学技术的飞速前进，城市化进展日益加快，以前狭小的城市空间逐渐不能满足现代化建筑的需要，为了给城市内部的地上留够足够的空间，一些大型建筑逐渐转入地下。目前在城市的规划下，有一种全地下的车站，其建筑面积达到86168平米，为了满足地下车站行车和大型设备所需空间的需要，以及地上市政管道埋设等的需求，于家堡全地下车站一部分结构采用大跨度拱形钢筋混凝土结构。

【关键词】大跨度 变截面 拱形 支撑 设计

1、前言

对于这种大跨度变截面拱形混凝土结构形式，如何对底部的满堂架体搭设和面板的铺设是施工中的难点和重点。与一般的平梁板结构不同，这类结构跨度大，拱形结构，而且上部荷载比较大，采用传统的满堂架主龙骨次龙骨利用木方很难保证满堂架体的稳定性和拱形架体的拱形效果，从而达不到最终的设计效果。如果全部采用预制弧形钢，加工制作成本高，变截面处又无法重复利用。

2、工艺原理

（1）采用新型盘扣架体根据具体的拱形形式，搭设满堂架体，满堂架体严格按照盘扣架体相关施工规范进行搭设。其次两个弧角采用定型三角支架通过水平钢管与竖向盘扣架体进行固定，再其次根据拱形的跨度选择不同的弧形钢梁进行拼装，最后在弧形钢梁上面铺设木龙骨和面板。

（2）定型三角支架和弧形钢梁通过计算机建模，对钢梁进行受力分析计算，通过计算分析受力最薄弱环节，单独对薄弱环节进行加强处理，确保在满足弧形造型的同时，又能保证满堂架体的安全稳定。

（3）通过定性三角支架和不同长度的弧形钢梁的拼装组合与盘扣满堂架体进行结合，实现变截面三连拱钢筋混凝土结构形式的施工，

3、支撑体系设计要点

（1）根据钢筋混凝土弧形结构顶板的形式设计两端的定型弧形三角支架和中间弧形钢梁，如图1所示。

（2） 针对设计的定型三角支架和弧形钢梁通过计算机建模分析计算，看是否满足实际荷载安全和稳定性的要求，如图2所示。

（3） 根据三角支架和弧形钢梁以及钢筋混凝土楼板施工中的各种荷载设计满堂盘扣架搭设方案，之后根据设计方案进行搭设，如图3所示。

（4） 安装两侧定型三角支架，通过前期已经浇筑完成的侧墙里面预留的高强螺杆达到与前期的混凝土进行固定的目的，进一步加强了定型弧角三角架体的稳定性，如图4所示。

（5） 根据三连拱跨度的具体尺寸拼装中间弧形钢梁，弧形钢梁与下部U托连接不严密的部位用定做的三角斜木楔子进行固定，进一步保证受力传递均匀，达到弧形顶板的效果。在铺装完成的弧形钢梁上部安装主龙骨和面板，其中主龙骨采用100X100mm木方进行与钢梁通过铁丝进行固定，之后在木龙骨上铺设18mm厚的面板，用专用钉子进行固定。最后进行钢筋绑扎和混凝土的浇筑，其中混凝土的浇筑主要分两步进行浇筑，现浇筑弧脚部位混凝土，待此部位混凝土浇筑完成稳定后，在三跨同时从一个方向向另一方向均匀对称进行浇筑，确保浇筑过程中混凝土对架体的受力均匀，确保架體的稳定性和后期的拱形顶板的施工效果，如图5。

4、安全环保措施

严禁在支撑架上集中堆放任何超重物料。脚手架悬跨部位集中堆载不超过300kg/㎡，且悬跨部位最大堆载为2吨；主梁下落地架体上堆载不超过2吨/㎡，最大不超过20吨。

作业人员不得随意拆除支撑架的基本构件、整体性杆件、连接件、防护措施等。确因操作需要临时拆除的，必须经过技术部门同意后由专业人员拆除，并按照要求进行相应补强，在作业完成后及时恢复。

每次施工前必须对施工区域内的支撑架进行检查，发现问题及时提出，并由专业人员排除隐患，在确认无安全隐患后，方可继续施工作业。

支撑架上不得有任何超载荷施工作业，如果确实需要超载荷作业时，必须通过项目负责人或技术部门同意，签字后方可施工作业。

5、效益分析

该方案设计最大的优点首先采用定型弧形钢梁，根据变截面弧度的需求，设计成不同长度的弧段，通过不同长度的弧段之间的螺栓连接进行拼装达到最终弧形效果，可以完全进行周转使用，大大节约了周转材料的使用，节约变截面弧形钢梁设计40吨，节约成本20万元，同时采用新型盘扣架体，承载力高，搭设效率快，节约了工期和周转材料的周转时间，节约成本约15万元。