室内滑雪场超高、超限支撑体系设计与施工

□文/王全逵 许银凤 仇 健 裴金春

室内滑雪场超高、超限支撑体系设计与施工

□文/王全逵 许银凤 仇 健 裴金春

室内滑雪场作为一种新兴业态，在世界上处于蓬勃发展阶段。此类建筑中存在大量大体积现浇混凝土构件，其特点是浇筑块体积大、底部空间高，对模板体系的安全稳定要求高。某室内滑雪场雪道梁板构件形态各异，以双曲面、大台阶、斜面为主，高支模施工面积达4.3万m2；其中最大模板支撑高度达42 m，梁截面最大尺寸为700 mm×3 750 mm。超高、超限荷载对下部支撑架体构造、基础处理有较高要求。文章以42 m斜坡面超高及700 mm×3 750 mm超限为例，对室内滑雪场支撑体系的设计、施工进行详细的阐述。

室内滑雪场；超高；超限；支撑体系

1 工程概况

某室内滑雪场建筑面积8万m2，长487 m，最大跨度151 m，高度117.2 m，室内净高最大40 m。滑雪场高、中、低档共计6条雪道，坡度、形状各异，多为双曲面、大台阶、斜面板，施工难度大。高支模面积达4.3万m2，最高处42 m，梁最大截面700 mm×3 750 mm。滑雪场由西向东逐步升高，见图1-图3。

图1 雪道

图2 雪道结构剖面

图3 700 mm×3 750 mm梁剖面

2 支撑体系设计

2.1 方案选择

2.1.1 42 m超高支撑体系架体选择

针对高支模架体搭设施工，选定3种支撑方案：

1）钢管脚手架直接在夹层顶板上部搭设；

2）在3层设置转换层，搭设型钢梁（H350×175×7× 11），在其上部铺设10#槽钢，随后搭设脚手架；

3）采用贝雷梁设置转换层，在转换层上部搭设支撑架体。

考虑到施工过程中材料倒运，如采用转换梁施工难度大且后续拆除时无垂直运输，材料无法及时倒运出结构，施工成本投入过高，不利于成本控制，决定对夹层顶板进行加固，采用扣件式钢管脚手架直接在夹层顶板上进行施工。

2.1.2 3.75 m超限梁支撑体系架体选择

3.75 m主梁原为0.7 m×1.1 m预应力梁，由于滑雪道尺寸变化较大，主梁梁顶与雪道间距达2.65 m，为保证雪道顺利施工，设计时在梁上部增加U型受力筋，将梁加高，使上部荷载下传至主梁，最终形成3.75 m高截面梁。

目前房建施工中常用的支撑形式：钢构件支撑、扣件式钢管脚手架及碗扣式钢管脚手架、承插式钢管脚手架。考虑到上部为斜坡面板，施工中采用较为常规，工人操作娴熟，便于操作的扣件式钢管脚手架。

2.2 支撑架体材料选择

梁模板采用多层胶合板，厚度12 mm；次龙骨为45 mm×75 mm方木，立杆、主龙骨为φ48 mm×3.0 mm钢管。板模采用多层胶，合板厚度12 mm；次龙骨为45 mm×75 mm方木，主龙骨为85 mm×85 mm方木，立杆为φ48 mm×3.0 mm钢管，立杆根部垫50 mm厚250 mm宽脚手板，顶端可调U托为φ35 mm×450 mm，穿墙杆为M14。扣件：十字扣件、对接扣件、旋转扣件，水平兜网、安全网。

2.3 架体构造要求

1）42 m支撑体系构造。立杆间距布置横纵向900 mm、步距1 200 mm，支撑架在200 mm高处开始设置第一道水平杆（即扫地杆，横杆在下）；立杆伸出顶层水平杆中心线的长度不应超过300 mm，U拖外露长度≯200 mm。立杆底部铺设脚手板（50 mm厚）。对梁高≥1 m梁底设置4根立杆，其余梁底设置3根立杆。

考虑到雪道板为斜坡面板，施工中模板支设难度大。为保证模板施工顺利进行，根据楼板厚度、模板厚度、木方厚度调整好搁放木方的龙骨，然后铺模板。不同坡度板施工时，通过在主龙骨上钉木楔的方式来调整模板的角度。

竖向构件混凝土必须先浇筑，架体搭设过程中应与已浇筑完成框架柱进行拉结。

拉结从第一步开始，隔步设置。为保证架体沿字母轴方向稳定性，每跨增加抱梁箍3道，与支撑架体相连。同时将架体剪刀撑连接在梁箍上，架体与梁抱箍连接。由于楼层间存在7层拉梁，施工过程中需待拉梁施工完毕后，方可进行下一步架体施工，见图4和图5。

图4 立杆布置

图5 模板设计剖面

2）3.75 m梁支撑体系构造。梁标高为6.15 m，在梁底部每个断面支设4道立杆，立杆间距为600、300、600 mm；沿梁跨方向立杆间距为300 mm。水平杆步距为1 200 mm，第一步杆距地面200 mm。立杆伸出顶层水平杆中心线的长度不超过0.3 m，U拖外露长度≯200 mm。立杆底部铺设250 mm宽、50 mm厚脚手板。侧模板设置小梁24道（45 mm×75 mm），主梁为2根合抱钢管，间距450 mm。对拉螺杆距底部距离为200、600、1 000、1 400、1 800、2 200、2 600、3 000、3 500 mm，对拉螺杆水平间距同主梁间距。竖向构件混凝土必须先浇筑，架体搭设过程中应与已浇筑完成框架柱进行拉结，间距同42 m支撑架体。

3）其他构造。在架体外侧、周边及内部纵横向每5跨（4.5 m）设置竖向剪刀撑。在竖向剪刀撑顶部交点平面设置水平剪刀撑，水平剪刀撑在第一步水平杆、最顶一步水平杆上必须搭设，中间部分每4.8 m增设一道，竖向剪刀撑斜杆与地面的倾角应为45°～60°，水平剪刀撑与支架纵（或横）向夹角应为45°～60°。在操作层以下设置水平兜网，以后每隔两层且间距≯10 m设置一道安全网。

2.4 支撑体系验算

采用手算结合品茗安全计算软件、建科研安全设计与管理软件等进行验算。

1）42 m支撑体系验算。经核算，42 m支撑体系为可变荷载控制，荷载分项系数分别为永久荷载取值系数取1.2，可变荷载取值系数为1.4。斜板混凝土自重荷载取值为24 kN/m3，钢筋自重荷载取值为1.1 kN/m3，施工荷载为施工活荷载和混凝土振捣荷载，取值分别为2.5、2 kN/m2，模板及支架自重荷载取值为3.5 kN/m2，风荷载取值为0.35 kN/m2（按照10 a记取），风压高度变化系数0.9，风荷载体型系数0.8，不考虑地震荷载。

通过计算得知：架体主梁最大变形值为0.431 mm；主梁抗弯强度6.03 N/mm2，抗剪强度1.5 N/mm2。立杆稳定性验算：立杆长细比为114，立杆受压承载力为51.496 N/mm2。以上结果均符合规范要求,可调托座、次龙骨及模板经验算也满足要求。

2）3.75 m梁支撑体系验算。3.75 m梁荷载计算分项与42 m支撑体系计算相同。经核算3.75 m梁支撑体系为固定荷载控制，荷载分项系数分别为永久荷载取值系数为1.35，可变荷载取值系数为1.4。施工荷载及风荷载取值同42 m支撑体系。

通过计算得知：架体主梁最大变形值为0.205 mm；主梁抗弯强度91.463 N/mm2，抗剪强度18.725 N/mm2。立杆稳定性验算：立杆长细比为113，立杆受压承载力为67.098 N/mm2。以上结果均符合规范要求，可调托座、次龙骨及模板经验算也满足要求。

2.5 基础处理

对于夹层顶板以下回顶架体，尽量依据上部立杆布置位置进行回顶，回顶立杆间距为900 mm×900 mm。夹层架空层高度为2.2 m，夹层底部为三七灰土。回顶架体搭设时在底部铺设250 mm宽、50 mm厚脚手板。经验算，基础支撑体系满足要求。

3 支撑体系施工

施工流程见图6。

图6 支撑体系施工流程

3.1 搭设要求

由于搭设架体高度较高，要求相邻立杆的对接扣件不得在同一高度内，立杆上的对接扣件应交错布置。两根相邻立杆的接头不应设置在同步内，同步内隔一根立杆的两个相隔接头在高度方向错开的距离≮500 mm；各接头中心至主节点的距离不宜大于步距的1/3。

水平杆长度以6 m为主（其长度≮3跨），要用对接扣件连接，接头应交错布置，两根相邻横杆接头不能设在同步或同跨内且水平方向错开距离＞500 mm，各接头中心至最近的节点的距离不大于纵距的1/3，即500 mm，扫地杆距地面200 mm。

在框架柱上标示好标高后，根据楼板厚度、模板厚度、木方厚度调整好搁放木方的龙骨，然后铺模板。由于楼板多为倾斜状，板底次龙骨延字母轴方向铺设，主龙骨延数字轴方向铺设，主龙骨上用钉子钉木楔，保证与U型托紧密接触，见图7。

图7 斜板下部支撑节点

竖向构件混凝土必须先浇筑，架体搭设过程中应与已浇筑完成框架柱进行拉结。拉结从第一步开始，隔步设置，见图8。

图8 抱柱设置

3.2 架体监测

在浇筑过程中，由专职安全员、施工员及测量员对高支模体系进行检查、随时观测支撑体系的变形情况。发现隐患，及时停止施工，采取措施。

1）监测项目：支架沉降、位移和变形。

2）监测点布设：每个高支模范围内在各自区域设2个监测构件，每个被监测的构件应布置2个支架水平位移观测点和3个地基稳定性沉降观测点（底板中预埋8 mm钢筋）及3个支架沉降观测点，见图9。