一种预制阳台承插式可折叠支撑架

周泽安 侯景强 张 冲 吴 迪 朱 钰 符华利

中国建筑第二工程局有限公司 广东 深圳 518048

装配式建筑现已在建筑行业成为一种主流趋势，它是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑需要的预制构件和配件，再运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。

常见的预制构件有预制阳台、预制凸窗、预制楼梯、预制条板墙及预应力叠合板。其中预制阳台悬挑于结构中，其支撑加固方式成为重中之重[1-3]。

本文介绍一种新型承插式可折叠支撑架，由单元式架体组装成形，用于预制阳台底部支撑，达到绿色施工、提高施工效率及节约施工成本的目的。

1 工程概况

以长圳公共住房及其附属工程项目中的8 栋52 层超高层住宅楼、2层商业裙房、2层地下车库（以下简称“本项目”）为例，对预制阳台承插式可折叠支撑架的应用进行介绍。

本项目占地面积5.7 万 m2，建筑面积42.19 万 m2。8栋塔楼采用的预制构件包含预制凸窗、预制阳台、预制楼梯和预应力叠合板4 种预制构件。

预制阳台是指按照设计规格在工厂预先制成的钢筋混凝土阳台构件，预留外伸钢筋，现场通过与梁和板面钢筋搭接后浇筑混凝土进行连接。本项目标准层塔楼大部分预制阳台型号尺寸为3 550 mm×1 410 mm×500 mm，质量为2.3 t。

安装预制阳台前需搭设独立的临时支撑架，将支撑架高度调整好后，吊装预制阳台搁置在临时支撑架上，完成预制阳台与主体结构的钢筋连接后，浇筑混凝土将结构与构件连为一体。

2 承插式可折叠支撑架构造

常用的预制阳台支撑系统为扣件式钢管脚手架，为提高工作效率，加快施工进度，本项目研发了一种承插式可折叠支撑架作为预制阳台的临时支撑系统，相较于扣件式钢管脚手架，承插式可折叠支撑架安拆更方便快捷，可提高施工效率。

支撑架标准节由4 根Q235 空心钢管作为立柱，2 根方通作为交叉可折叠横梁，两头与钢管间用气焊焊接，方通交叉点用高强螺栓连接，通过旋转不同角度，调节架体4 根立柱的支撑位置。1 个架体为一个单元，两个单元之间通过连接件连接，随安装高度调节单元个数，单个架体高度为1.2 m，上部架体可根据不同层高选择标准节架体或定制节（图1）。基于安全考虑，架体搭设一般不超过3 节，架体总高度不超过4 m。

图1 支撑架总体示意

3 承插式可折叠支撑架设计与加工

钢管与方通均采用Q235 碳素钢，立杆所用空心钢管外直径45 mm，壁厚3 mm，钢管之间的水平连接件为4#方通，壁厚为2 mm，方通通过M10 螺栓连接。根据现场测量放线和深化设计，确定空心钢管、方通和U 形可调顶托的实际规格和数量，提交专业工厂生产加工。

4 承插式可折叠支撑架承载力验算

4.1 支撑架单元构件承载力建模分析

对恒载分项系数、活载分项系数进行取值，根据施工活荷载标准值、活荷载设计值及阳台自重、面积，计算出实际作用于支撑架顶部的总荷载。

本工程钢管、方通均为Q235 钢材，钢管壁厚3 mm，方通壁厚2 mm，阳台板采用C30 混凝土，板厚200 mm，钢管、水平方通及阳台板均采用壳单元（SR4）。按照GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》的相关规定，恒载分项系数取1.3，活载分项系数1.5，施工活荷载标准值2.0 kN/m2，活荷载设计值3.0 kN/m2。以质量2.5 t、面积5 m2的阳台为例，考虑恒载分项系数1.3，板厚取260 mm，采用重力荷载进行加载，实际作用于支撑架顶部的荷载设计值为9.5 kN/m2。

4.2 支撑架组合结构承载力建模分析

通过钢管、连接件架体摆放角度、施工总荷载等相关参数，计算支撑架钢管柱轴向压应力以及钢管柱跨中最大鼓曲变形值，要求钢管柱轴向压应力小于钢管强度设计值，跨中最大鼓曲变形值小于容许值，得出是否满足设计要求。

1）两个承插式可折叠支撑架（双层）在竖向荷载作用下的应力云图如图2 所示，由于阳台偏心于支撑架一侧250 mm，偏心一侧钢管柱的轴向压力较另外一侧偏大，钢管柱的最大轴向压力值为23.75 MPa，该应力最大值出现在上下层支撑架连接的部位，但远小于钢材屈服强度，水平方通受力较小。

图2 应力云图

2）两个承插式可折叠支撑架（双层）在竖向荷载作用下的位移变形云图如图3 所示，整体模型的位移变形云图如图4 所示，整个支撑架向阳台偏心一侧倾斜，支撑架钢管柱顶水平位移最大为0.320 mm，立柱跨中鼓曲0.182 mm，钢管柱基本上保持竖向直立、稳定状态，整个支架结构未发生明显倾斜，保持竖向稳定状态。

图3 位移变形云图

图4 整体模型位移变形云图

3）综上所述，该承插式可折叠支撑架（双层）在给定的阳台质量及施工活荷载作用下，总荷载设计值为9.5 kN/m2，钢管柱轴向压应力最大值23.75 MPa，远小于Q235 钢材强度设计值215 MPa；钢管柱跨中最大鼓曲变形值0.182 mm，远小于规范要求的跨度的1/200 的容许值，支撑架结构的强度及稳定性均满足要求，支撑架安全可靠。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 工艺流程

地面清理、放线定位→摆放下部单元架体→安装连接件→安装上部单元架体→调节顶托与方木→吊装阳台→调平、检验验收→浇筑混凝土→拆除支撑架

5.2 操作要点

5.2.1 清理、放线定位

首先要检查地面基层，基层表面应平整、光洁、无杂物。检查核对地面标高和墙体垂直度，均应符合设计要求。确认楼面所有区域高度变化，以便支撑架调整。使用红外线水准仪在室内四周的墙面画出标高控制水平线。

5.2.2 摆放下部单元架体

根据画线位置，在地面上放上4 个木模板，将下部标准节单元架体4 根立柱根据所需长宽收缩折叠分别立于4个木模板上，确保底部架体稳定性。架体需平整，且高度需在同一水平高度上。安装完成后，检查其水平度和垂直度。

5.2.3 安装连接件

将连接件插入钢管中，安装完成后检验其水平度。需保证4 个连接件插入后都处于同一水平面，防止下一个架体安装时发生倾斜。

5.2.4 安装上部架体

根据阳台间高度，上部架体可选择标准节和定制节架体。因本项目阳台间高差为2.6 m，所以上部架体安装选择1.2 m 标准节。

架体安装前将顶托插入架体上部钢管内，然后再将单元架体安装在连接件上。安装完成后，要保证支架的垂直度与平整度，不得倾斜。

5.2.5 调节顶托与方木

根据现场测量标高结果，将顶托与方木调节至指定高度。调整完成后，微调支架的垂直度与平整度。

5.2.6 吊装阳台

用塔吊将预制阳台吊到支撑架上，待预制阳台与楼板钢筋连接后，使架体上部顶托与方木和阳台底部完全顶紧贴合。支撑架稳定牢靠后，塔吊方可脱钩。

5.2.7 调平、检验验收

安装完毕后，须对支撑架稳定性、平整度、垂直度、高低差、收边等进行全面检查，组织监理验收。验收合格后，方可进行下一步工序。

5.2.8 浇筑混凝土连接预制阳台

预制阳台下排钢筋插入结构梁内，上排钢筋置于板面底筋与面筋中间，浇筑梁板混凝土，使预制阳台与结构连接，形成整体。

5.2.9 拆除支撑架

混凝土浇筑完毕后12 h 内浇水养护，养护时间不少于7 d。待混凝土强度达到80%后，方可拆除支撑架。首先松开顶托，取下顶部方木，随后依次取下上部架体、中间部位连接件，最后将底部架体收拢放平，并将所有构件从爬架与塔楼之间的间隙传递到顶部继续施工。

6 质量控制措施

6.1 主控项目

1）安装支撑架前，应对加工和购进的构配件及材料等进行全面的查核验收。检查验收内容包括：原材料的检验，配件结构尺寸的核验，支撑构件、配合件的各项功能的检查，符合设计要求后，方可使用。

2）安装支架前应对支架的平整度和垂直度进行验收，防止支撑过程中出现偏位和不稳定因素，保证预制阳台安装的稳定性。

3）支撑架材质必须符合设计要求和规范规定，且应具有耐磨、防潮、阻燃、耐污染、耐老化等特点。

4）架空地板安装、校正过程中，要严密观察、精心操作，不得出现碰磕、摩擦、撞击，以避免造成架空地板的碰缺、划痕、裂缝等缺陷。

5）在拆装过程中应轻拿轻放，堆叠整齐，避免在运输过程中对货物造成磨损或因挤压造成构件的品质缺陷。

6.2 一般项目

1）安装支撑架前，要保证地面的平整度，确保支撑架的定位和安装完成后处于水平状态。

2）安装支撑架时，由于楼层高度大于单个支撑架高度，因此需要多个支撑架搭接，操作时要保证搭接处的间缝不得过大。

3）支撑架完成后，要保证支撑架与地面保持垂直状态，不得倾斜。

7 效益分析

大阳台底部面积为5 m2，支撑架搭设高度2.6 m。将2种不同阳台支撑架实际搭设所消耗的费用进行对比：搭设钢管支撑架，单个阳台的支撑总共需要耗费445.9 元；使用承插式可折叠支撑架，搭设单个阳台的支撑总共需要耗费348.4 元。

可见，使用承插式可折叠支撑架搭设单个阳台可节省近百元费用，有效降低了项目成本。

8 结语

预制阳台承插式可折叠支撑架施工技术适用于支撑架搭设高度不超过5.5 m、支撑质量不超过4.5 t、支撑架搭设长宽比不超过2 ∶1 的预制阳台施工。

承插式可折叠支撑架可灵活展开或收拢，施工中可从爬架与塔楼结构之间的间隙传递，便于材料的转移。安装时只需要将工厂统一生产装配好的单元式标准架体通过连接件连接起来，不需要额外的节点扣件，操作简便快捷，对工人的技术要求较低，灵活度高，和传统的钢管支撑架相比，人工耗费量少，同时具备良好的安全稳定性，符合项目保证质量与安全、绿色施工、加快进度以及控制成本的施工要求，有利于装配式建筑的更好发展，具有较好的推广应用价值。