新型承重支撑体系在北京大兴国际机场南航机库屋盖施工中的应用

高玉兰 王益民 董 巍 黄树青 杨 硕

北京建工集团有限责任公司 北京 100055

北京大兴国际机场南航机库屋盖采用混合网架结构体系，跨度达到405 m，进深100 m，为亚洲最大跨机库。项目在安装时需要使用大量的临时承重支撑，目前工程中应用较多的是格构式支撑，如果重新设计制作无疑会增大成本，且使用后如没有合适的工程周转，也将是极大的浪费；采用租赁的话，则支撑规格难以统一，且市场资源不足以满足现场的需要[1-4]。

鉴于上述分析，采用了常用于基坑支护的土工钢管支撑。这种钢管支撑规格统一（φ609 mm 16 mm，长度为1～6 m的整米数标准段），将其作为承重支撑的主要竖向受力构件，横向连接配以小直径钢管，组成模块化的标准单元段，然后通过端部节点将单元段接长，达到需要的长度。承重支撑使用后拆除时，只需将端部节点处的连接螺栓拆除，然后切掉横向连接钢管即可，实现了快速安拆。

土工钢管支撑采用租赁形式且市场货源充足，节省了材料购买和制作费用，节约工程成本。由于主要受力杆件、连接方法不同于以往的格构式支撑，故我们称之为新的承重支撑体系。

1 不同承重支撑体系的特点

随着国家基础设施建设规模和施工技术的发展，大跨度建筑结构施工用承重支撑体系所用材料、构件形式也随之发生变化，大跨度结构安装施工所用的临时承重支撑体系日益向专业化、定制化发展。不同类型的临时承重支撑体系特点不同，合理选用对于施工安全和质量的保证以及施工成本控制至关重要。

常用临时承重支撑体系的特点如表1所示。

由表1可见，由土工钢管支撑灵活组合而成的新型临时承重支撑体系优点突出，在工程应用中具有较强的实用性和适用性。

表1 常用临时承重支撑体系特点

2 新型支撑体系的原理

将常用于基坑支护的定型土工钢管支撑，经过组合、拼装成竖向的承重支撑。这种定型土工钢管支撑规格一般为φ609 mm 16 mm，长度为1～6 m的整米数，每根钢管 支撑的两端设有法兰盘（图1），可以将支撑的法兰盘使用螺栓连接起来，组成需要的长度。

图1 钢管支撑大样

除了单根接长使用外，也可以将其组合成需要的形式，比如三角形。即将φ 609 mm钢管支撑作为主杆，φ133 mm的钢管（需计算确定）作为腹杆，将其组成三角形单元体，长度根据需要进行接长（图2）。

图2 支撑体系平面示意

支撑体系根据承受的荷载通过计算确定，其截面设计条件如下：基础或结构下方钢筋混凝土梁、柱位置；上部结构的截面尺寸；上部荷载。

支撑体系拆除时，将法兰盘节点处的螺栓拆除、腹杆节点板切除即可。钢管支撑采用租赁，可周转多次使用。

3 新型支撑体系的应用

3.1 工程简介

北京大兴国际机场南航基地第一标段机务维修设施项目1号机库屋盖钢结构跨度为222 m＋183 m，进深100 m，屋盖顶标高38.5 m，为亚洲最大跨机库。屋盖结构是采用由沿进深方向设置的4道45°的斜向桁架、沿大门开口边设置的下沉式大门桁架、沿结构纵向设置的一字形桁架以及桁架之间的单层斜放四角锥网架组成的混合结构体系（图3、图4）。

图3 屋盖结构平面示意

图4 屋盖结构剖面示意

根据工程结构特点，四周的支承钢柱仅承受部分屋盖的荷载，无法作为提升点使用；而承受荷载的L形格构柱因柱顶空间较小，不适合用作提升点。因此，需设置独立的提升支架进行屋盖的提升。

屋盖面积达40 000 m2，且刚度不对称，提升支架的布置既要考虑满足施工安全要求，确保实施顺利，又要考虑经济性，以节约成本。

3.2 支撑体系设计

本工程中提升塔架采用了此种新型的支撑体系。根据使用部位的不同，分为2种形式：一种为先组成三角形支架，然后用4个三角形支架组成四边形支撑，用于大厅网架部位；另一种为四边形，用于门头桁架部位。

3.2.1 三角形支撑

将φ609 mm 16 mm钢管支撑组拼成三角形支架，每4个三角形支架组成1个提升塔架。塔架上端部之间设置圆管桁架，顶部设置双拼HN900 mm 300 mm的型钢作为提升梁。

塔架高度45 m，每个钢管支撑单元段长度为6 m，需要7个单元段和1个3 m段组合而成（图5）。

3.2.2 四边形支撑

将φ609 mm 16 mm钢管支撑组成四肢格构式。4根主管之间使用φ216 mm 6 mm的钢管进行拉结，组成格构式塔架（图6）。塔架顶部设置双拼HN900 mm 300 mm的型钢作为转换梁和提升梁。塔架高度42 m，每个钢管支撑单元段长度为6 m，需要7个单元段组合而成。

图5 三角形支撑示意

图6 四边形支撑示意

3.2.3 支撑计算

经过设计计算，不同形式支撑体系的承载力均满足受力要求，安全储备充足（图7）。在支撑底部还需设置混凝土基础，混凝土强度等级为C30，规格经计算确定。

图7 支撑体系设计计算

3.3 支撑体系拼装和拆除

土工钢管支撑按计划进场，在地面搭设拼装胎架，使用汽车吊将钢管支撑吊至胎架上。钢管支撑通过租赁获取，为确保管体无破坏，我们优化了连接节点。在支撑节点间增加钢板，在钢板上钻孔以便与钢管支撑进行连接，将所有连接的横向次管和斜向支撑管均焊接在连接钢板上，将钢板与钢管支撑的法兰盘穿入连接螺栓拧紧即可。

在胎架上拼装成模块化的单元体，拼装完成后依次拼装下一段（图8、图9）。

图8 支撑拼装现场

图9 提升塔架布置平面示意

在拆除承重支撑时，先将节点处的连接螺栓拆除，再使用吊车将单元体由上至下依次吊下，将租赁的钢管支撑归还。将横向连接钢管及斜向支撑管打包成捆，留作其他工程使用。

4 结语

将土工支撑（φ609 mm钢管）作为承重支撑的主要受力构件，组拼成新的承重支撑体系，并成功地应用于北京大兴国际机场南航机库屋盖结构施工中。本工程的应用结果表明：

1）目前常用的格构式钢管支撑，需要采购钢管进行制作或租赁市场上的塔吊标准节，其外形尺寸固定，使用受限于相应的结构，或在使用后不便于拆除成散件，不利于运输和存放；新的承重支撑主要受力构件为土工钢管支撑，方便在市场上租赁，节省材料采购和制作费用，同时在进出场时均为单根，有利于运输。

2）这种新的承重支撑采用了现场组拼方式，可以根据工程需要组合成单根支撑、三角形、四边形等适合的形式，连接节点使用螺栓，拆装方便，使用灵活，可以提高工作效率。

3）这种新的承重支撑可以广泛用于钢结构施工中，既可以用作提升支架，也可以用作下部支撑。

4）在使用过程中，需保证土工钢管支撑在通过法兰接长后的顺直度，不应出现折线，以保证支撑体系在施工荷载下的安全。