大跨度悬吊结构临时支撑体系的设计与应用

2021-11-01宋吉锋潘田飞庄云栋刘国富

福建建筑 2021年9期

宋吉锋潘田飞王超庄云栋刘国富

(山东省建设建工(集团)有限责任公司山东济南 250000)

0 引言

现代建筑为满足人们对空间、功能、美学的要求，各类独特的结构设计层出不穷，如大跨度悬吊结构。此类结构顶部作受力点，通过斜、吊柱等构件吊挂外挑空结构局部，施工阶段受力情况与使用阶段完全不同，而且其临时支撑体系不但需承受底层到顶层的全部结构自重荷载及施工荷载，而且搭设范围小，架体的高宽比大，承载力、抗倾覆能力较难满足，搭设难度较大。为此，文章结合工程实例，阐述了大跨度悬吊结构临时支撑体系的设计与应用过程，为工程运用提供参考。

1 工程概况

济南高新区文化中心建设项目位于济南高新区大汉峪片区C-1地块，主楼高度31.9 m，建筑面积45 354.36 m2，地下2层，地上8层，地上由文化活动中心、档案馆、文化剧场三部分组成，如图1所示。该工程17轴以东为悬挑(最大悬挑长度8 m)及斜吊柱构件，需待8层顶斜柱、吊柱闭合且混凝土强度达到100%后才能进行受力转换，拆除临时支撑架体。故此，部位临时支撑架体需承受二层以上所有的结构自重荷载及施工荷载，局部搭设高度超限及荷载超限，且临时支撑架体下部为基坑回填土，其承载力满足不了负荷要求。针对以上问题，设计出一套临时支撑体系，以保障结构安全可施工。

图1 工程效果图

2 方案比选

为完成该悬吊结构的施工,共提出3种临时支撑搭设方案。第一种方案为在1 层搭设贝雷梁平台,一端以一层结构为支撑点,另一端横跨基坑开挖面以临时路面为支撑点,然后在贝雷梁平台上搭设满堂钢管脚手架。第二种方案为悬吊结构下方范围内的基坑采用混凝土回填,在混凝土上部搭设满堂脚手架。第三种方案为在悬吊结构下方范围内的基坑采用灰土回填,回填完毕后，采用钢管桩复合钢筋混凝土底板作为支撑体系搭设基础。经研究分析,第一种方案造价最高，且当基坑边临时路面作为贝雷梁平台的支撑点时，会对基坑支护结构造成影响,存在安全隐患。第二种方案回填混凝土不但造价高，而且相邻地下室外墙侧向承载力不满足要求,需要加固,所以最终选择第三种方案进行施工[1]发，如图2所示。

图2 悬吊结构剖面图

3 支撑体系设计

3.1 架体基础设计

在架体搭设所需面积的基础上，外扩1 m为2∶8灰土的回填范围，回填土以上设置400 mm厚钢筋混凝土底板，西侧以框架柱为支座植筋锚固，东侧延伸出外架1 m，底板顶标高约为-0.5 m，板底设置31根微型钢管桩(图3)，入岩1 m，每根长度约12 m，基础剖面图如图4所示。

图3 微型桩平面布置图

图4 基础剖面图

3.2 架体设计

悬挑区域按高大模板架体搭设, 立杆间距500 mm,悬挑区域内侧保留一跨架体,每层按普通支模架体搭设,立杆间距1000 mm,架体水平杆及剪刀撑同时设置,整体连同,且架体全部保留至顶层结构。施工完成并达到设计强度后拆除,以保证架体的整体稳定性[2],支撑体系如图5所示。

图5 支撑体系剖面图

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 支撑架体基础施工

4.1.1 灰土回填

(1)按图纸及规范要求，先进行地下室外围2∶8灰土回填，回填范围为混凝土底板范围。灰土回填范围分层回填、压实，保证压实系数。

(2)回填完成后上口整平、压实，平整度误差小于20 mm，并设置0.3%的排水坡度。

4.1.2 微型钢管桩施工

钢管桩顺梁方向均布，间距800，钢管桩采用159×6 mm钢管，P.042.5普通硅酸盐水泥注浆，成孔直径200 mm，采用套管跟进成孔[3]。

4.1.3 基础钢筋绑扎

(1)回填完成后先进行基础地梁钢筋绑扎，西侧与现有结构外墙植筋锚固，植筋长度不小于10 d，选用A级植筋胶。东侧以原状路面为支座，由基坑开挖边线向东延伸2000 mm。

(2)钢筋绑扎要求同结构施工要求，按主体结构验收程序进行。

(3)基础梁钢筋绑扎完成后进行底板钢筋绑扎。钢筋采用直径14 mm的热轧带肋三级钢，间距200 mm，双层双向布置，东西方向短跨钢筋在外侧靠近混凝土保护层，西侧与外墙植筋锚固，植筋长度不小于250 mm。东侧以原状路面为支座，由基坑开挖边线向东延伸2000 mm。

4.1.4 基础混凝土浇筑

钢筋绑扎完成后，按正常程序组织工序交接验收。验收通过后，组织混凝土浇筑，采用C35混凝土人工溜槽浇筑，一次浇筑成活并收面养护，养护时间不少于7d。

4.2 支撑架体施工

(1)支撑架采用Φ48.3×3.6 mm钢管，支撑立杆的间距:根据柱网大小，悬挑区域满堂脚手架立杆间距为500 mm×500 mm。悬挑区内侧非悬挑区域保留一整垮架体不拆除，与外侧架体连接，形成整体满堂脚手架，立杆间距1000 mm×1000 mm。

(2)钢管扣件式脚手架横杆的步距：底层纵、横向水平杆为扫地杆，距地高度为200 mm，以上纵、横水平杆步距1500 mm。首层立杆底部设置8#通长槽钢底座并通长满铺脚手板，以上楼层通长设置8#槽钢底座，插入立杆顶部可调顶托螺杆插入钢管的长度不应小于150 mm，外伸长度不宜大于200 mm。

(3)模板支撑架在四面及中间纵、横向由底至顶连续设置竖向剪刀撑，其间距每4～5排设置一道。剪刀撑的斜杆与地面夹角45°～60°，斜杆应每步与立杆扣接。在扫地杆层及竖向剪刀撑顶部交点平面设置水平剪刀撑，且间距不大于4.5 m。

(4)龙骨间距：主龙骨为φ48.3×3.6双钢管，次龙骨为50 mm×70 mm木方@200。

(5)梁底立杆设置：一至五层主梁及梁宽≥400 mm的梁下设置两道立杆，且立杆间距为两侧立杆间距的1/2，梁宽<400 mm的梁设置一道梁底立杆。立杆间距为两侧立杆间距的1/2，五层以上主梁及梁宽≥400 mm的梁下设置两道立杆，且立杆间距同两侧立杆间距，梁宽<400 mm的梁设置一道梁底立杆，立杆间距同两侧立杆间距。

(6)剪刀撑设置：按每层架体搭设要求，设置连续水平剪刀撑及竖向剪刀撑，竖向剪刀撑每5 m～6 m设置，每层扫地杆设置连续水平剪刀撑，延伸至架体最外侧，架体最外侧立杆必须设置连续竖向剪刀撑。

4.3 支撑架体的拆除

在顶层混凝土浇筑完成强度达到100%后，方可拆除模板。模板及架体拆除顺序由顶层逐层向下拆除。

5 监控措施

5.1 监测要求

为了确保高支模施工质量，监控梁板的挠度变化是必要的。通过支撑的监控，建立预警机制，确保第一时间采取相应措施。架体监测分为日常监测与砼浇筑时的重点监测，在架体上设置控制点，日常监测采用卷尺测量，砼浇筑时，利用经纬仪、水准仪在外围进行测量。

5.2 监测设备(表1)

表1 监测设备明细表

5.3 监测频率

在浇筑混凝土过程中，应实时监测，一般监测频率不宜超过20 min～30 min一次。在混凝土实凝前后及混凝土终凝前至混凝土7 d龄期，应实施实时监测，终凝后的监测频率为每天一次。

5.4 监测方法

所有悬挑结构梁监测点位，布置于悬挑端部及中部梁底立杆各设置一个监测点，板每跨中设置一个监测点，监测点布置如图6所示。在主梁上挂吊锤，吊锤两边最近立杆设置水平标高控制点，并拉通线与吊锤形成交叉点做标识，控制线标高与吊锤等高，通线上标识刻度。在基准点上立标尺作为后视尺，固定在观测点上的钢尺作为前视尺。用水准仪分别对后视尺和前视尺进行读数，同一个点相邻两期的后尺读数之差减去前尺读数之差，即得观测点的沉降量。支撑架体顶部沉降及水平位移最大允许量≤5 mm，超过预警值时应立即停止施工。