大跨度型钢支撑体系在高空混凝土独立梁施工中的应用

李峻

摘 要：独立梁因具有较强的立体感，被广泛应用于建筑屋架。采用传统支撑体系对高空独立梁进行搭设，具有搭设费用高、危险性大和对锚固场地要求高的特点。本文对新型大跨度型钢支撑进行了验算，并将其应用于融信平潭外滩工程项目5#楼独立梁搭设中，以验证该支撑体系的安全可靠性。

关键词：大跨度;独立梁;模板;支撑体系

Abstract：  Independent beams are widely used in building roof trusses because of their strong three-dimensional sense. The traditional supporting system is used to erect the high-altitude independent beam， which has the characteristics of high cost， high risk and high requirement for anchorage site. In this paper， a new type of large-span steel support was checked and applied to the erection of the 5 # building independent beam of Rongxin Pingtan Bund Project to verify the safety and reliability of the support system.

Keywords： large span;independent beam;formwork;support system

1 研究背景

近年来，建筑行业大力发展，建筑物造型不再是方方正正，而是具有层次感，其中屋顶的创新更为突出。高空混凝土独立梁是建筑师常用的屋顶造型之一，通过悬空梁使建筑物呈现出一种立体感，从而使建筑造型美观[1-3]。

对于高空混凝土独立梁的搭设，传统工艺采用落地满堂扣件式钢管支撑架或者型钢悬挑扣件式钢管脚手架进行搭设。落地满堂扣件式钢管支撑架要从地面开始搭设，对底层的钢管稳定性要求高，造价昂贵，危险性较大[4-6]。型钢悬挑扣件式钢管脚手架适用于高空建筑物的支撑搭设，对锚固场地有一定要求，悬挑梁悬挑长度应按设计确定，固定段长不小于悬挑段长度的1.25倍。近年来，一些建筑物顶层外悬挑梁离主楼较远，整个主楼俯视图类似槽钢横断面。传统施工工艺不能满足这类建筑搭设的需求，因此，很有必要提出一种新型的搭设支撑体系。

融信平潭外滩工程项目5#楼中顶层四层处两侧塔楼间布置一条跨度为16.850m的独立梁（300m×1 200m），位于楼层25层（层高为72.9mm），两端搭设在楼梯间，与主楼净间距为3.55m。与独立梁邻近主楼的区域为悬挑1.6m宽的板。构造物位于72.9m处，超过50m，为搭设四条梁的模板。采用落地满堂扣件式钢管支撑架，这必然不经济且危险性很大。而采用型钢悬挑扣件式钢管脚手架，需要悬挑长度过长，且锚固场地不满足。本单位经过研究，确定新型大跨度型钢支撑体系，该体系较为适用于这种类型的建筑物。

2 高空混凝土独立梁施工技术原理

本方案是在主楼两侧的楼梯间休息平台和电梯井前室楼板上搭设两道56c工字钢，通过预埋16号U型螺栓来固定这两道工字钢，其上均匀布设16#工字钢。随之，在16#工字钢上搭设模板支撑体系，再进行混凝土浇筑。浇筑采用分层浇筑，减少施工荷载对支撑体系的影响。

3 高空混凝土独立梁施工技术及其流程

3.1 施工流程

主体结构浇筑→大跨度型钢支撑架设计→大跨度型钢支撑架施工方法→模板脚手架施工方法→混凝土浇筑→支撑体系拆除→支撑体系检查与验收。

3.2 大跨度型钢支撑架设计

大跨度型钢支撑架设计参数如表1所示。

通过品茗V12计算软件，分别对模板支撑强度和稳定承载力进行计算，进而对大跨度型钢支撑架（主梁和次梁）的受弯强度和面外失稳承载力进行验算。

3.3 大跨度型钢支撑架施工方法

待主体结构施工完毕后，再对本工程高空混凝土独立梁进行单独浇筑。

在24层主楼两侧的楼梯间休息平台和电梯井前室楼板预埋16号U型螺栓，与框架主梁主钢筋焊接，其间距为2 700mm，并在两侧楼梯剪力墙预留截面尺寸为500mm×700mm的预留洞。

在24层楼板混凝土达到要求的强度时，通过塔吊吊装18m长的56c工字钢，使一根搭在主楼两侧的楼梯间休息平台上，另外一根搭设在电梯井前室楼板上，通过U型螺栓与楼板进行固定。

在大跨度型钢支撑架旁边且靠近主楼一侧搭设临时施工平台，沿着主梁跨度方向均匀铺设次梁16#工字钢，并通过两侧满焊与主梁连接。主次梁交接处设置角撑，增加次梁面外稳定性，大跨度型钢支撑体系施工平面图如图1所示。

3.4 模板脚手架设计及其施工方法

梁的底模与侧模均采用18mm厚膠合板，梁底小梁采用50mm×50mm×3mm方钢，平行于梁跨度方向布置，小梁50mm×50mm×3mm方钢均分梁底共2根，梁底主梁采用50mm×50mm×3mm方钢双拼，梁底立杆横向间距为300mm，沿梁跨度方向的纵向间距为1 200mm;支撑采用扣件式钢管支撑架，立杆的步距为1 200mm，梁中心线距两侧支撑板底立杆的距离为300mm，大跨度型钢支撑体系平面布置见图2。

本工程梁跨度为17.080m。《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2015）中规定，当跨度大于或等于4m时，梁起拱值为跨度的1/1 000，施工工程要严格控制起拱值。

大跨度型钢支撑体系剖面布置图见图3。在大跨度型钢支撑架次梁上焊接200mm长、外径为40mm的钢管，立杆套入其中，并距离次梁200mm处设置扫地杆。同时，为加强模板支撑体系的整体稳定性，沿主梁方向布设竖向剪刀撑，每道剪刀撑宽度为2 400mm，通过扣件与立杆进行固定，夹角为45°～60°。水平剪刀撑在扫地杆和顶部杆的附近布设，每道剪刀撑宽度为1 800mm。

3.5 混凝土浇筑

浇筑采用分层浇筑，减少施工荷载。独立梁分层浇筑示意图如图4所示。第一层浇筑至独立梁270mm处，第二层浇筑至独立梁420mm处，第三层浇筑至独立梁570mm处，第四层浇筑至梁顶处。每层混凝土浇筑7d后，才能进行下一层的混凝土浇筑。

在浇筑混凝土过程中，对立杆顶水平位移、支架整体水平位移进行实时监测，直至混凝土终凝，监测频率不宜超过20～30min/次，本工程独立梁监测预警值为10mm。发现问题应立即停止停止浇捣，疏散人员，并进行加固处理。

3.6 支撑体系拆除

3.6.1 梁模板拆除顺序。拆除部分水平拉杆→敲架体限位销→降下顶托→拆除楞木→拆除面板→拆除水平拉杆→清理修整模板→转运下一工作面。

3.6.2 大跨度型钢支撑架拆除顺序。第一步，先用钢丝绳拉住角撑与斜撑，钢丝一端拉在结构墙柱上，并用塔吊钢丝绳绑住上下部两端斜撑，以防切割角撑槽钢摇晃、坠落。第二步，在22层、23层、24层用钢丝绳绑住斜撑拉在旁边的墙柱上，先切割24层斜撑与工字焊连接部位，然后再切割23层、22层位置斜撑，切割完毕后，由人工在22层、23层解开绑在结构墙柱上的钢丝绳牵引角撑与斜撑桁架系统，使其配合塔吊吊到地面。在施工过程中，应做好防火安全措施。

拆除16#工字钢时，用塔吊绑住其两端，切割16#工字钢与56c的焊接部位，再通过塔吊将其吊至地面。

拆除56c工字钢时，待独立梁达到强度，用其绑住56c工字钢，切割56c工字钢与预埋件的焊接部位，通过切割方式使56c工字钢划分为两段，逐一通过塔吊将其吊至地面。

4 质量、安全控制措施

4.1 质量控制措施

①制度方面，建立完善的质量保证体系和质量管理制度，在项目部，严格落实工程质量责任制。

②材料进场方面，检查材料的产品合格证、第三方质量检验报告、表观质量，并及时进行抽样检查。

③施工工程方面，模板轴线标高放样后，由专人进行技术复核，无误后再支模;支模时拉水平、竖向通线，并设竖向总垂直度控制线，以保证模板水平、竖向位置准确;当梁跨度大于或等于4m时，梁模板中间起拱，当设计无具体要求时，起拱高度为全跨度的1/1 000，当跨度大于或等于7m时，梁起拱值为跨度的2/1 000;在封模前，应将模内垃圾清除;混凝土浇注时，浇注要均匀、对称下料，控制一次浇灌高度在施工规范允许范围之内，防止过度振捣引起模板变形，防止在板面卸料过高。

4.2 安全控制措施

4.2.1 高空吊装安全控制措施。①参加起重吊装的作业人员包括司机、信号工、电焊工等，其均属特殊作业人员，必须是经过专业培训、考核取得合格证、并经体检确认可经高处作业的人员。②作业前必须检查作业环境、吊锁具及防护用品，确保吊装区域内无闲散人员，障碍已排除，且保证吊索具无缺陷、捆绑正确牢固、被吊物与其他物体无连接，确认安全后方可作业。③作业时必须确认吊装区域，并设警示标志，必要时派专人监护。④穿绳、挂绳、摘绳应当符合规定操作。⑤吊绳应当套挂牢固，起重机缓慢上升，将吊绳绷紧稍停，起升不得过高。试吊中，信号工、司机工及挂钩工等必须协调配合。

4.2.2 钢构件焊接安全控制措施。①电焊机应处于通风良好、干燥的环境中，并单独设置开关箱，遇到下雨天必须停止作业。②严禁在无防坠落措施的位置施焊。③对于积留雨水的开口，焊接前必须保证开口干燥且干净。④地线不得搭在易燃、易爆和带有热源的物品上，接地线不得连在建筑金属构件上，接地电阻不得大于4Ω。⑤更换场地导致移动电焊机时，必须切断电源。⑥高空电焊时，必须系好安全带，周围应备有消防设备。

4.2.3 其余安全控制措施。①模板施工采用的电压电源要低于36V。②高空作业时，相关配件放在工具箱内或工具袋内，严禁放在模板或脚手架上。③装拆施工时，上下有人接应，随拆随运转，并把活动部件固定牢靠，严禁堆放在脚手架上或抛掷。④设防雷击措施。⑤安装墙柱模板时，随支撑固定，防止倾覆。⑥预拼模板的安装，边就位、边校正、边安设连接件，并加设临时支撑稳固。⑦拆除承重模板，设临时支撑，防止突然整块塌落。⑧安装整块柱模板，不得将柱子钢筋代替临时支撑。⑨吊装模板时，必须在模板就位并连接牢固后方可脱钩，并严格遵守吊装机械使用安全有关规定。

5 结语

与传统落地满堂扣件式钢管支撑架、型钢悬挑扣件式钢管支撑架相比较，新型大跨度型钢支撑体系更适用于高空建筑物的支撑搭设，且对锚固场地要求低，具有加强的可行性。

参考文献：

[1]邹鑫，孙春娥.高空大跨度悬挑梁结构施工技术[J].建筑施工，2016（11）：1542-1545.

[2]任建華.高空大跨度悬挑钢筋混凝土构架施工技术的应用[J].江西建材，2015（13）：85，89.

[3]宋洁人，程鹏.高空大悬挑预应力混凝土结构模架支撑平台施工技术[J].浙江建筑，2012（6）：37-39.

[4]骆骏，余政兵.高空大跨度悬挑脚手架在某高层住宅施工中的应用[J].重庆建筑，2011（5）：39-42.

[5]申凌云.高空大跨度悬挑模架支撑体系[J].中外建筑，2009（5）：245-246.

[6]谭波，吴亦红.高空大跨梁施工方案[J].国外建材科技，2005（1）：73-74，80.