倾斜桁架合拢结构临时支撑系统应用分析

胡志华 杨亚辉 胡一心

0 引言

我国建筑行业不断发展，高层以及超高层建筑越来越多，建筑形式也更加复杂，近些年更是涌现出各种各样造型的建筑。为了设计师异形复杂的建筑理念能更好落地实现，钢结构在建筑工程中的应用日趋增多。钢结构支撑系统的应用在大跨度、倾斜桁架结构施工中不可或缺，如何采用一种快速、高效、更加节能环保的钢结构临时支撑体系是施工管理人员必须思考和解决的问题。

1 工程概况

某商务楼项目建筑基底面积5 347.5m，总建筑面积约为45 869.21m，建筑高度106.46m。该建筑由两栋反对称布置的楼栋组成，从一层开始12 榀倾斜桁架结构对称布置，在13 层位置倾斜桁架开始合拢，直至18 层两栋楼合二为一，形成一个拥有四个平面、两个倾斜面组成的类似金字塔造型的建筑，结构整体造型如图1 所示。

图1 某商务楼结构形式简图

2 临时支撑架体系设计

该商务楼的巨型斜桁架下部净空，无支撑体系，施工时，桁架采用分段散拼法进行施工。故需在结构下部设置可靠的临时支撑架体系，并且在临时支撑架下方与土建楼面接触部位的处理，对于支撑体系来讲也显得尤为重要。临时支撑体系图如图2、图3 所示。

图2 临时支撑架体系三维轴侧图

图3 临时支撑架体系平面图

支撑架设计为四立杆钢管桁架结构体系，支撑架柱截面尺寸为2.0m×2.0m，支撑柱立杆采用Φ245mm×16 钢管、腹杆采用Φ114mm×4 钢管。支撑梁截面尺寸为2.0m×1.5m，支撑梁的弦杆采用Φ140mm×4、腹杆采用Φ114mm×4 钢管，与结构相连的杆件采用Φ159mm×7 钢管，材质为Q345B。

3 临时支撑架体系施工方法

3.1 临时支撑架体系布置原则

3.1.1 汽车吊及进行详细受力分析，满足设计设计受力分析

本工程巨型斜桁架的临时支撑架体系吊装和拆除过程中，需要采用100t 汽车吊和50t 汽车吊上到地下室顶板面进行吊装作业，汽车吊作业时，对地下室顶板有行走和吊装时的两种工况，需根据施工图及设计总说明提供的参数对吊机上地下室顶板进行相应验算。

倾斜桁架根据塔吊、汽车吊吊重分析，在进场安装前按重量要求进行分段，确保现场吊装可以顺利实施。临时支撑架支撑点布置尽量避开分段斜桁架连接处，靠近梁柱牛腿位置，进而确定合理的临时支撑平面位置。

3.1.2 钢结构临时支撑系统应尽量减少对土建结构的影响，对有影响部位采取加固措施。

本工程临时支撑架全部布设在地下室混凝土顶板（-0.250m标高）楼面上，施工中根据受力分析将每个支撑架底部设置转换钢梁。根据临时支撑架的布置，1#楼的支撑架底部设置转换钢梁全部落在混凝土柱子上，2#楼的支撑架底部设置转换钢梁有3 处落在混凝土框架梁上，经分析验算，需回顶的有2 处。回顶时采用点对点回顶方式。回顶施工时按要求放线定位，在施工过程中派专人进行观察、监测，确保安全。

3.1.3 充分保证安全性

临时支撑架的布置要充分考虑场地布置条件，为其他专业正常施工留出通道，临时支撑布置尽可能选择起吊方便及人员便于操作处，施工时四周设置警戒线。

3.2 临时支撑架体系布置形式

该商务楼的倾斜桁架临时支撑架体系采用四根立杆组成桁架结构体系，临时支撑架立柱截面尺寸为2m×2m，支撑柱立杆采用Φ245mm×16 钢管、腹杆采用Φ114mm×4 钢管。支撑梁截面尺寸为2.0m×1.5m，支撑梁的弦杆采用Φ140mm×4、腹杆采用Φ114mm×4 钢管，临时支撑架与主体结构采用Φ159mm×7 钢管连接，材质为Q345B。

4 临时支撑架体系安装

4.1 临时支撑架安装方法

根据临时支撑架形式和现场施工条件分析，支撑架无法在现场组装，为此采取在工厂内分段加工好后运到现场，现场采用塔吊进行分段吊装、高空对接组装的方式安装。

4.2 临时支撑架施工步骤和顺序

4.2.1 临时支撑架施工流程

预埋件安装→底部转换钢梁安装→安装第1 段临时支撑柱→缆风绳设置→安装下一段临时支撑柱→上下两节支撑柱对接连接检查→安装临时支撑梁→支撑梁与钢柱、核心筒、支撑柱连接节点检查→安装顶部转换钢梁→转换钢梁连接节点检查→待上部结构合拢后拆除临时支撑架。

4.2.2 临时支撑架安装顺序

临时支撑架与临时支撑架之间设连接支撑梁，并与对面的主体结构进行拉结，确保结构稳定、安全。临时支撑架总体安装呈对称布置展开实施，安装方向、顺序步骤：1#楼临时支撑架体系总体安装方向、顺序由A 轴→D 轴逐步进行施 工。即：ZC1、ZC2、ZC3 →ZC4、ZC5 →ZC6 →ZC7。2# 楼临时支撑架体系总体安装方向、顺序由M 轴→G轴逐步进行施工。即：ZC8、ZC9、ZC10 →ZC11、ZC12 →ZC13 →ZC14。

4.3 临时支撑柱吊装

4.3.1 吊装前准备

临时支撑柱在工厂内分段加工好后运到现场，现场采用塔吊进行分段吊装、高空对接组装。吊装开始前向施工人员进行施工图交底、方案交底、技术交底，使之了解和掌握相关要求，并履行签字手续。

4.3.2 临时支撑柱吊装吊点、爬梯的设置

在临时支撑柱吊装之前在临时支撑柱上装好小爬梯和施工操作平台，用以临时支撑柱吊装就位之后，方便施工人员上下通行。爬梯与支撑柱连接牢固，爬梯采用Φ16mm 的圆钢焊接做成，爬梯与用铁丝或麻绳与钢柱进行绑扎牢固、可靠，竖向绑扎点不少于5 道。每天上下班前，施工人员对爬梯进行安全检查，如发现问题及时进行加固。

4.3.3 第一节支撑柱吊装

支撑柱采用四点吊装，吊索一端与耳板连接牢固，另一端直接挂入塔吊吊钩内。正式吊装前先进行试吊，先将支撑柱吊装至离地面50cm，暂停吊装作业，安排专人对吊装构件和各个吊具连接点安全性进行检查，是否安全可靠，确定没有安全隐患后再继续进行吊装。当支撑柱吊装高于安装位置20cm 时，采用对讲机指挥作业人员缓慢下降就位，调整支撑柱位置至精确定位后与转换钢梁进行焊接固定，支撑柱就位后采用缆风绳进行拉结稳固，确保安全后方可松开吊钩。继续按此法吊装其余所有支撑柱。

4.3.4 第二节支撑柱吊装

第二节支撑柱的安装与第一支撑柱采用法兰形式进行固定连接。吊装开始前，要先清理下节支撑柱顶面和本节支撑柱底面的杂物和浮锈，保证上下两节支撑柱对接面接触牢靠。

4.3.5 支撑柱校正

支撑柱的校正工作主要复核平面位置、标高以及垂直度是否满足安装精度要求。支撑柱垂直度校正：采用两台经纬仪在两个相互垂直的方向对支撑柱的垂直度进行检测、调整。支撑柱轴线垂直度调整：支撑柱两个方向的垂直度均使用缆风绳进行调整。支撑柱进场时，要求支撑柱上需标示钢柱的中心线等，方便现场测量，测量仪器使用经纬仪。

4.4 临时支撑梁吊装

临时支撑梁加工长度控制在12m 左右，分段临时支撑梁运至现场后搭设胎架进行对接拼装成整榀后用塔吊吊装就位。支撑梁吊装前向施工人员进行施工图交底、方案交底、技术交底，使之了解和掌握相关要求，并履行签字手续。支撑梁采用四点吊装，吊索与支撑梁采用绑扎固定连接，另一端直接挂入塔吊吊钩内。当支撑梁吊离地面50cm 时，暂停吊装作业，安排专人对吊装构件和各个吊具连接点安全性进行检查，是否安全可靠，确定没有安全隐患后再继续进行吊装。支撑梁靠近安装位置时，通过对讲机指挥构件缓慢就位，固定牢固后松开吊钩，继续按此法吊装其余所有支撑梁。

5 临时支撑架体系安装安全保证措施及注意事项

临时支撑架体系现场安装时全部用塔吊吊装至设置位置。分段安装时，临时支撑架与临时支撑架之间设连接支撑梁，并设置缆风绳，并与对面的主体结构进行拉结，确保结构稳定、安全，防止倾覆。为确保结构及临时支撑架体系安全，施工时应注意以下几点：

（1）临时支撑架体系搭设及钢结构施工作业前对所有施工人员进行安全技术交底，履行签字手续。在安全质量上做到人人把关、事事安全，必须全体作业人员都了解、熟悉施工过程的各种安全要求。

（2）试吊：先将吊车吊钩与临时支撑架吊耳钢丝绳连接牢固，吊车缓慢起吊，当支撑架提升离地约60cm 后，暂停吊装，间隔5min 检查机械设备及绳索是否存在异常，检查吊点U 型卡是否牢固，吊耳有无异常变形等，确定一切正常后才能继续起吊。

（3）遇到6 级以上大风、大雾或雨雪天气时，应停止支撑架的吊装施工。

（4）临时支撑架体系吊装应由专人负责监督检查。特种作业人员必须持证上岗。

（5）临时支撑架体系施工时应尽量避开立体交叉作业，如无法避开时要采取安全可靠的防护措施，确保交叉作业安全实施。严格按照施工方案及相应的安全规范、标准施工。控制好吊装杆件的水平度和垂直度，确保各个杆件定位符合吊装精度要求。

（6）临时支撑架体系吊装过程中，应在地面应拉设安全警戒线，设置醒目标志，并安排专人看守，非专业施工人员不得入内。

（7）临时支撑架搭设前，应根据图纸并结合现场实际情况，利用全站仪将支撑区域的所有混凝土柱、主、次梁等在地下室顶板上面标示清楚，标示时必须利用墨线或油漆，将混凝土柱、梁的中心线精确地在混凝土楼板上画出，并在周围做好维护标示，防止人员随意踩踏导致模糊不清。

（8）支撑柱顶部型钢转换平台钢梁及支撑体系必须安全牢固，并与结构进行适当焊接连接，确保支撑架的整体稳定性；

（9）临时支撑架底部构造措施。该项目临时支撑架全部布设在地下室混凝土顶板楼面上，施工中将每个支撑架底部设置转换钢梁，转换钢梁两端通过支托与预埋件进行焊接连接，预埋件设置在主体结构混凝土梁柱交接点。转换钢梁、支托均采用焊接箱型钢，转换主钢梁截面规格为620mm×370mm×25mm，支托截面规格为400mm×400mm×30mm，次梁截面规格为400mm×350mm×20mm、400mm×250mm×20mm，材质均为Q345B。

7 临时支撑架缆风绳稳固措施

该项目临时支撑架高度较高，支撑架最高约50.2m，支撑架高度低于40m 的设置3 道缆风绳，每道设置4 根缆风绳。支撑架高于40m 的设置4 道缆风绳，每道拉设4 根缆风绳。即：支撑架组合体系必须按要求拉设缆风绳，在装设支撑架时考虑四个方向随高度增加设置四道缆风绳（四个高度12m、24m、36m 和48m）。缆风绳底部锚固点设在钢柱底部和混凝土柱、梁处，锚固点用临时耳板，耳板采用16mm 厚钢板，缆风绳上部锚固点设在吊装临时耳板处。

8 临时支撑架体系拆除

8.1 临时支撑架体系拆除前准备工作

临时支撑架拆除前应对每个支撑点位置进行测量，统一编号记录好。所有临时支撑架与巨型桁架支撑点采用氧气切割的方式同时进行卸载，分三次切割，每次切割高度5mm，每次切割完成后静置30min，观察巨型桁架与临时支撑是否脱离。所有施工人员应熟悉临时支撑卸载、拆除顺序及拆除过程中可能出现问题的应急处理措施。现场由项目经理、安全员、监理工程师等组成安全监督小组，每个支撑点操作人员配备对讲机，项目经理统一指挥临时支撑的卸载、拆除工作。

8.2 临时支撑架体系拆除阶段划分

A 轴～D 轴、M 轴～J 轴临时支撑架体系拆除时，总体拆除顺序为由上往下逐步进行拆除。临时支撑柱顶部分配梁和顶部节段离巨型桁架结构垂直距离太近，汽车吊无法伸臂，为此顶部分配梁和顶部节段采用手拉葫芦进行拆除，临时支撑架拆除重点考虑按重量大小进行分段拆除。

第一阶段：依次拆除E 轴～H 轴支撑梁，拆除时采用卷扬机配合滑车进行拆除。

第二阶段：拆除1#楼（A 轴～D 轴）、2#楼（J 轴～M 轴）的临时支撑架、支撑梁，拆除时分别各用1 台100t 汽车吊、1台50t 汽车吊进行拆除吊装。

9 结语

通过对该项目巨型斜桁架临时支撑系统的设置安装和卸载拆除实例分析，得出如下结论：临时支撑架系统在钢结构施工过程中属于至关重要的技术措施，临时支撑系统的应用有利于造型更复杂、跨度更大、甚至各种异型建筑结构形式得以实现。相较于常规钢结构的胎架支撑系统，临时支撑系统有着制作周期更短、拼装精度更高、重复利用性更好、施工效率更高等明显优势。拆除后的临时支撑系统杆件，可重复利用至其他钢结构项目继续组装使用，较常规支撑系统更加绿色、环保、经济性突出。