塔吊标准节作为承重支撑架在建筑工程中的应用

赵 敏

(中国建筑第七工程局有限公司福建分公司， 福建 厦门 361000）

1 塔吊标准节支撑体系施工简述

塔吊标准节支撑体系安装完后，设置在超长超高超重的钢结构分段分块连接处，待钢结构相互拼接完后，将其拆卸，便可进行后续工艺施工。此做法减缩了施工周期，降低了临时支撑的施工风险，确保了施工过程中钢结构的安装精度，同时还减少临时支撑费用投入，安拆操作简单，便于施工。

1.1 原则

钢结构安装过程中临时支撑体系的设计按如下原则确定：

1.1.1 荷载有效传递性

在钢结构构件安装起至整体安装完并自身具备设计承载要求前，临时支撑架体承担钢结构构件安装过程中所有涉及荷载，并将其本身自重、钢结构构件荷载及施工荷载通过下部底座，最后全部传递并扩散在支撑工作面中。故在临时支撑体系设计时，需具备满足上述承载要求的强度。

1.1.2 整体结构变形可控性

临时支撑体系被应用在超长超高超重的钢结构中，因钢结构构件本身安装精度要求高（构件安装完后整体结构需满足设计要求，且安装误差在可控范围内）；加之，在支撑过程需临时支撑架体安装偏差及承载变形也要在可控范围内；故在临时支撑体系设计时，需具备满足上述变形要求的刚度。

1.1.3 支撑体系整体稳定性

因钢结构构件为分段分块体，为确保钢结构相互拼装精度，减少变形错位误差，在设计临时支撑体系时，除了按照钢结构设计规范需验算架体的承载、变形、应力外，还需考虑采取相关措施以确保支撑架体整体稳定性。故需在临时支撑架体之间，通过顶部设置连系固定杆来实现。

1.1.4 支撑体系安拆可操作性

临时支撑架体设计时，需考虑现场实际施工状况，满足支撑体安拆时，施工机械停机、吊运工作面需求，保证支撑体系安装的可操作性。

1.1.5 支撑架体设计经济性

临时支撑架体设计时，在满足荷载传递性、变形可控性、整体稳定性、底部可靠性及安拆可操作性要求后，还需从经济角度出发，降低临时支撑措施费用的投入，确保支撑体系设计的经济合理性。

1.2 原理

塔吊标准节支撑体系：下部转换结构（底座：增大底部受力面积，保护楼板）+标准节结构（塔吊标准节：支撑承载钢结构）、上部转换结构（连接板：连接标准节与调高支撑）+连系结构（固定杆：连接并稳固相邻支撑体系）+调高支撑结构（调节框：支撑并调节钢结构安装精度）组成。首先保证塔吊标准节支撑体系底部支撑面强度，架设过程中，注意控制支撑体系整体的垂直度、水平度和高度，以满足钢结构安装要求。

1.3 工法

（1）按照钢结构分段分块的深化图，将塔吊标准节支撑体系布设在拼接点处，架设完毕后，便可进行钢结构的拼装工作；安拆造作简单，有效缩短施工周期，提升施工效率。（2）支撑体系布设效果类似于框架柱结构，空间灵活，节省支撑材料，有利场区工作面最大化利用。（3）由角钢、弦杆、斜腹杆组成的塔吊标准节整体刚度和强度稳定，提高了钢结构拼装安全性，降低施工风险等级。（4）塔吊标准节支撑体系辅以的连系结构和调高支撑结构，确保了钢结构拼装精度，提高施工质量。（5）可回收循环使用的塔吊标准节，降低了临时支撑的施工成本。（6）应用范围广，可将其利用在超长超高超重的钢结构建筑中。

2 工程实例

某厂房项目的某栋楼层数3 层、规划高度23.90m。该栋楼分为左右两侧塔楼（西边为左侧塔楼、东边为右侧塔楼），左侧塔楼大屋面（结构标高为22.00m，最大钢梁跨度为29.4m）和右侧塔楼小屋面（结构标高为17.50m，最大钢梁跨度为33.6m）为钢结构梁+桁架楼承板体系。左侧钢梁安装支撑高度为11.05m（支撑穿过楼层为3F～大屋面，支撑标高为10.95～22.0m）；右侧钢梁安装支撑高度为11.55m（支撑穿过楼层为2 小屋面，支撑标高为5.95～17.5m）。为保证施工安全，满足钢结构安装精度等要求，应采用临时支撑体系进行施工操作。

3 方案设计

塔吊标准节支撑体系的标准节支撑截面尺寸为1600mm×1600mm，高度为10m 左右。弦杆为Φ140×12，直腹杆为Φ50×4，斜腹杆为Φ60×4，材质为Q235B（此为固定标准节）。顶部转换连接板300×300，材质为Q235B；下部转换底座规格为HW300×300，材质为Q235B；调节装置为钢材带有调节槽制品（通过调节螺栓与等间距螺纹孔相匹配实现）；塔吊标准节支撑架体与下部转换底座、转换连接板与调高杆之间焊接固定处理。调高杆起支撑并调节钢结构安装精度作用，各点支撑体系之间通过固定杆连接稳固。施工过程中控制支撑体系的垂直度和水平度，待安装完后，检查支撑体系安装高度[1-3]。

4 塔吊标准节支撑体系计算

塔吊标准节支撑体系设计过程中应请专业的设计人员对以下内容进行验算。

4.1 塔吊标准节受力验算

竖向力、倾覆力矩、位移、应力比、支座反力及塔吊标准节自身强度等方面的验算。

4.2 支撑体系所在支撑面验算

楼面梁和板承载验算、抗弯能力和剪切验算。

4.3 下部转换结构（底座）的受力验算

截面内力（轴力、弯矩、剪力）、强度（长细比、压缩、弯曲、剪切强度、轴向和弯曲应力）等方面验算。

4.4 调节装置结构验算

材料力学参数、弯矩、位移、应力比、强度等方面验算。

4.5 连系杆验算

材料力学参数等方面验算。

5 塔吊标准节支撑体系施工要点

5.1 钢结构深化设计

施工前，对于超长超高超重的钢结构，需先进行构件安装进行二次深化设计（将钢构件进行分段分块，此部分工作由专业分包设计单位完成，并提交工程设计单位确认）。钢结构的深化设计需考虑如下因素：交通运输情况、场地条件、构件尺寸重量、机械选型及吊装位置等。

5.2 确认支撑体系架设位置

根据钢结构深化图纸，在钢结构分段分块连接处，测量定位好架设位置，以满足钢结构安装要求。

5.3 塔吊标准节支撑体系制作

支撑体系中的塔吊标准节为成品钢制品，需要根据相关荷载验算选择相应规格的塔吊标准节；而调节装置和上下部转换结构为加工制作品（前者为加工场制作、后者为现场加工制作），需严格控制加工制品材料、规格、质量等方面；加工期间应专人专岗施工，电焊操作期间应控制操作人员质量，确保人员持证上岗。注意焊缝符合设计要求，相关隐蔽工序还需质量人员同加工人员一起做好验收工作。

5.4 塔吊标准节支撑体系安装

按照底座、塔吊标准节、连接板、调高框和固定杆，从下往上依次拼装。首先根据图纸定位安装底座，塔吊标准节与底座通过定位块相互焊接固定；后采用塔吊或汽车吊（提前安排好停机位）依次进行塔吊标准节吊装（标准节之间通过销轴固定），连接板与塔吊标准节之间通过连接板上四角开孔进行销轴固定，而调高框则与连接板之间焊接固定处理；四周支撑体系之间采用固定杆相互螺栓固定连接稳固。塔吊标准节支撑体系安装过程中，需经纬仪或全站仪对支撑体的垂直对进行严格控制，确保拼装精准，同时加强管理人员验收和检查。

5.5 塔吊标准节支撑体系拆除

与安装顺序相反，待钢结构拼装完结构整体满足设计要求后（先降调高框）再从上而下移依次除拆除支撑体。拆除过程中设专人指挥操作，避免拆除对钢结构成品扰动。

5.6 塔吊标准节支撑体系维保

塔吊标准节支撑体系属于可循环使用支撑装置，可以应用在不同楼层钢结构支撑安装施工中（通过调节框实现），因而需注意支撑体系的拆卸、堆放。在进入下一工作面施工前，应对支撑体系进行检查维护保养，对不符合要求的部位，及时进行换新处理。

6 施工过程质量控制

塔吊标准节拼装前，检查支撑面承载情况，尤其对于支撑在现浇结构楼板上，需待结构楼板混凝土强度符合承载要求后，方可架设支撑体系，以确保支撑体系整体稳定性，不因支撑面变形、破坏沉降而影响安装质量，同时也间接保护楼层板成品质量。支撑面混凝土强度可通过现场混凝土浇筑时，留置同条件试块进行抗压试验确认。

支撑体系拼装对测量精度要求高，故需施工前根据现有基准点、施工平面控制点的标高和坐标，建立测量控制网，并做好事前控制网的复核工作（测量仪器的选择也需严格把控），避免支撑体系因安装误差带来不良影响，确保支撑体拼装精度，以满足后续钢结构安装要求。每完成一次架体拼装后，必须对其整体进行一次校准复核，复核结果满足要求后方可进行下一次拼装。

支撑体系安装过程中，存在钢结构焊接施工工艺。派遣专业焊工进行钢结构施焊工作，施焊前必须进行试焊（焊工证上岗，做到人证合一）。加强过程中的焊缝检查与验收工作，确保其质量合格后再进入接下来的工序。

支撑体系的相关材料进场必须进行相关验收手续，严控钢材的强度、规格等参数，尤其是成品塔吊标准节，是否存在材质锈蚀、脱漆、变形等质量缺陷。避免因材料质量问题，影响支撑效果。

加强对塔吊标准节间、标准节与连接板间的插销固定检查，对调高框、固定杆螺杆拧固检查，以确保支撑体系整体稳固性。避免插销或螺栓因未完全拧固、松动而造成支撑体系整体失稳，造成安装人员伤亡和对工程结构的破坏。

控制安装高度、水平度与垂直度，让其符合实际安装要求，防止影响后续钢结构安装。

在临时支撑体系安装施工完之后，需在支撑架体上设置沉降观测点。随时监测钢结构构件拼装施工过程中及施工完之后，钢结构构件对临时支撑架体承载变形的影响，确保在拆卸临时支撑架体前，整个施工过程中荷载对支撑结构的沉降变形影响处于可控误差范围内。

施工过程中，随时关注施工天气状况。风量较大、雨天等天气停止支撑体系安装作业和钢结构拼装连接作业，避免影响临时支撑架体组装和钢结构安装精度，以保证整个施工过程中承载变形等在设计要求范围之内。

施工前做好支撑架体搭设和钢结构拼装施工的安全技术交底，设专人专岗全过程指导旁站监督施工；制定好相关安全质量问题应对解决措施，及时纠偏整改；落实施工过程中的“三检”制度，并做好相关隐蔽验收资料留存留档[4-5]。

7 结束语

在钢结构建筑施工过程中，超长超高超重的钢构件被大量地应用在建筑结构承重体系中。临时支撑体系作为钢构件安装必不可少的施工措施，起着不可或缺的作用。在进行临时支撑体系材料、形式选择时，需从支撑体荷载传递性、结构变形可控性、架体操作性、可靠性和经济性等角度综合考虑分析，以解决钢结构临时支撑问题，确保工程施工质量，提高施工效率；同时便于塔吊标准节这种新型支撑体在建筑工程中的推广应用。