浅谈承重支撑架在大跨度钢结构施工中的合理应用

许林峰

【摘 要】在进行大跨度空间的钢结构施工时，如果使用高空拼接、分段吊装的方式，在施工过程中承重支架是保证施工顺利进行的关键措施。本文主要是以实际使用中的例子来对使用承重支撑架过程中的创新的方法和措施进行重点介绍，以期能够为后续的相关操作和研究提供参考。

【关键词】大跨度空间；承重支撑架；转换结构

本文主要是以某市体育场中看台的屋盖结构作为研究对象，其屋盖是钢结构，主要包含屋盖体系以及钢拱体系。钢拱体系中含有前拱、中拱、后拱以及高拱，各个拱都是由三角形的钢管桁架而成的，其拱脚是相交的，被设计为固定的支座。使用变截面的三角形桁架，其是使用圆钢管星湖贯通来实现节点的焊接的。

1 设计承重支撑架的要点

1.1 设计承重支撑架的影响因素

依据现场的条件以及结构的特点，确定工程的施工总体方案。依据中拱、后拱、前拱、高拱的分段桁架位置，设计承重的整体体系，承重支架一共需要46个，在进行承重支撑架设计时，需要对以下的问题进行考虑：

（1）因为屋盖的结构为拱形，在进行吊装时会在每个支架的顶部产生水平方向的推力，需要对支撑架的抗侧力的设计进行考虑。

（2）由于支撑架的高度不同，最大高度达到64米，最小的高度只有2米，对支撑架的侧向的支撑的设计方式会产生影响。

（3）进行钢结构施工时，钢屋盖下方的土建看台已经完成施工，需要依据桁架分段点，一部分支撑架需要穿透楼板或者碰撞到看台的斜梁，需要进行转换措施的设计，以在不破坏土建结构的基础上，使支撑架的安全得到保证。

（4）安装在后拱的7个承重支撑架，需要从经济的角度考虑的同时，还要注意施工的方便，将其架空于土建的环梁上。因为承重支撑架具有1.2m左右的水平偏移，因而需要對构造措施进行合理的设计，使土建环梁以及支撑架的安全得到保证。

（5）桁架的截面宽度是3m，在初期设计中可以看出，在承载力条件得到满足的情况下，桁架的截面宽度是大于支撑架截面的尺寸的。为了实现合理经济的原则，在桁架和支撑架顶部接触的区域，需要设计成“扩大头”的操作平台，在将支撑架的成本降低的同时也能够将施工的需求满足。

因而，本工程进行顺利施工的一个关键因素就是设计承重支撑架，另外，设计承重支撑架需要因地制宜，进行合理的改进和创新，以更好的与施工的要求相适应。

2 设计承重支持加的主要内容

（1）支撑架使用的是四肢格构柱的形式，其材料的主体是是使用Q345B型高建钢塔吊的标准节，标准节之间的平面尺寸是1.8*1.8m。

（2）针对后拱的支撑架以及操作平台、转换结构等，都是非标准的构件。依据构造特点、结构部位、现场条件等，使用角钢、圆管、工字钢等进行有针对的设计过程。

（3）设计侧向支撑：因为支撑架的之间的高度差很大，同时土建看台也对布置侧向支撑具有影响。需要综合考虑，决定支撑架的侧向主要是使用拉设缆风绳的方式，依据支撑架的高度，设置缆风绳需要按照以下原则：

a.当支撑架高度≤15m时，无须在支撑架的侧部设置缆风绳。

b.当支撑架高度在15m-30m之间时，需要在支撑架的四周和顶部各设置一道缆风绳。

c.当支撑架的高度为30m-45m时，需要在支撑架的侧部设置两道缆风绳，第一道在支撑架的中部高度布置，第二道在支撑架的顶部布置，需要都沿着四周进行布置。

d.当支撑架的高度达到45-64m时，需要将两道缆风绳布置在支撑架的侧部，第一道需要在支撑架的中部高度设置，第二道需要在支撑架的顶部布置，且需要沿着四周进行布置，对于缆风绳具有较高的要求。

（4）设置支撑架过程中其需要沿对角线方向，以使支撑架实现整体结构的稳固。

2 承重支撑架的构造设计

在对布置施工现场的支撑架情况进行总结后，依据是否进行独立的基础，可以将支撑架的情况分为两类：

首先是在后拱环梁上共有7个支撑架，这些是不需要做独立基础的，支撑架能够与后拱环梁进行直接的支撑。另一类是另外39个支撑架，其需要做独立的基础。其中22个支撑架需要将看台的楼面穿透，进行回顶的设计构造，有四个是在看台斜梁上设置的，需要进行转换结构，另外13个是直接在体育场的地面上设置的。

2.1 独立的基础构造设计

在此工程中，最大的支撑架高度为64m，以最大受力的支撑架为研究对象，与施工现场的回填情况相结合实现基础的设计。在计算的过程中，基础的支撑架设计是：使用混凝土钢筋的整体式作为独立的基础。在计算之后，设计支撑架基础为：混凝土钢筋作为整体的独立式结构，其基础面积是4.0*4.0m，基础的高度是0.5m，混凝土具有的强度时C30，使用二级钢作为受力钢筋，混凝土中保护层的厚度是40mm。在基础的底板下进行混凝土的垫层设置，其厚度为100mm，垫层使用等级为C15的混凝土，其埋深的基础为0.5mm。

2.2 设计看台楼面的回顶构造

在安装钢结构前，已经完成了钢屋盖下方的二层楼面的整体施工。依据设置支撑架的位置，需要有22个支撑架将混凝土楼面的穿透。这时需要实现楼面之间的连接，下部的四肢格构中的钢管柱以及上部的支撑架具有相同的中心截面尺寸。

在进行实际操作时，需要将面层的混凝土破除，针对布置预应力的情况进行查看。因为在预应力筋之间具有600mm的间隙，如果将混凝土破除时能够将预应力筋避开，就能够进行直接开孔；如果在进行直接开孔时不能够将预应力筋避开，就可以以及实际布置的预应力筋的情况，将椭圆槽开在回顶上的钢管柱上，保证预应力筋能够在槽内嵌入，并能够在槽内实现上下移动的过程，可以将因而支撑架受力时在预应力筋上产生的压迫避免。

2.3 设计看台中斜梁部位的结构

在此工程中，在看台斜梁的正上方有四个支撑架，其不能够直接落在地面上。一般的做法是，依据斜梁的形状，将具有“高低脚”的转换的型式平台安装在支撑架的底部，经过转换平台能够使支撑架放置于看台斜面的上方，之后在斜梁的下方加固。这样的做法主要的缺点是会有额外的施工荷载在看台斜梁上施加，从半成品保护的方面考虑，相关单位不会同意这种做法。此工程中使用下述的设计构造加以解决：将四肢格构钢管柱安装与看台的斜梁位置，使看台斜梁能够从格构钢管柱的中心部位穿过，将转换结构是指与格构钢管柱的顶端，支撑架的上部是在转换结构上支承的。在这种设计构造的基础上，能将在进行钢结构施工过程中看台斜梁承担的额外荷载减少。

2.4 设计后拱环梁

设置后拱桁架过程中，需要使用七个支撑架，这些支撑架需要与地面直接接触，但是这样会将经济成本增加，支撑架的进行施工的整个过程会比较复杂。这就可以在后拱环梁上设置支撑架，这样能够在提升施工便利性的同时，节约施工成本。

3 结语

本文主要结合实际中的工程和理论知识，对支撑架承重在大跨度空间中进行钢结构施工的使用状态以及设计要点进行分析，介绍其各个节点的细节构造内容，以其为后续的施工提供一些参考。

【参考文献】

[1]姜和平，李秀杰，张航硕.轮扣式支撑架应用新技术[J].建筑施工，2016（04）.

[2]许尧芳，虞功平.转换层超大截面梁支撑架施工例析[J].建筑，2012（11）.endprint