钢桁架支撑体系在高层住宅建筑中的应用分析

李 平

(合肥财经职业学院,合肥 230000)

0 引言

当下建筑业蓬勃发展，各类建筑百花齐放，建筑造型新颖别致，生活中出现了许多结构复杂、施工难度大的建筑，所以在施工时其支撑平台就会显得尤其重要[1]。现在高层住宅建筑中通常都会用传统满堂脚手架作为支撑体系，而本工程采用钢桁架这种新工艺作为支撑体系，它的成功应用可以给后者以参考。

1 工程概况

本文以某高层住宅楼为例，此工程在两电梯井之间设计有饰线连梁，连梁分布在5层～7层，22层～24层不等，所以在施工时必定会搭设支撑平台。在施工中，平台要承受各种各样的作用力，必须要有足够的承载能力、刚度和稳定性，保证其在施工过程中，在各种荷载作用下不会发生失稳、倒塌等现象，并且不会出现超过结构允许的变形情况，从而确保使用过程中的安全性。此工程底部连梁施工采取搭设落地满堂支撑架，21层以上的连梁则采用组合钢桁架支撑平台上搭设满堂支撑架，满堂支撑架由连梁下一层开始搭设，连续搭设至构件层顶，不仅解决连梁施工问题，同时将该范围内的构架层悬挑结构施工问题一同解决。下面重点介绍组合钢桁架支撑平台上搭设满堂支撑架的设计及施工。

2 设计参数

支撑平台采用组合钢桁架+HN400×200×8×13H分配梁+扣件式满堂支撑架结构形式。桁架通过牛腿预埋件固定于剪力墙上。在桁架顶部铺设HN400×200×8×13H分配梁，分配梁与桁架上弦杆之间采用焊接连接。分配梁另一端支撑于连廊上，形成施工支撑平台。分配梁间距与满堂支撑架立杆间距相同，在分配梁顶立杆位置焊接Φ25钢筋。

主支撑桁架结构为倒三角三弦桁架梁，最大跨度11.3米；上弦为HN200×100×5.5×8热轧H型钢，下弦为HW200×200×8×12热轧H型钢，腹杆为工10和工14号工字钢。桁架梁上每间距0.9米设置一根HN400×200×8×13H型钢做桁架上分配梁，分配梁搁置在桁架上，末端固定于消防连廊的反梁上，桁架整体搁置在预埋钢牛腿上，钢牛腿通过螺栓固定于主体结构剪力墙上，从而形成支撑平台，在支撑平台上搭设满堂支撑架。

临时支撑主要承受砼梁、支架的自重及施工时产生的荷载；在进行吊装过程中，不可避免会有许多风险，因此需对主要的荷载进行工况组合分析。经过初步分析：分配梁支撑总荷载约65t，分配至每个点位约4.4kN，施工荷载取2kN/m2，分配至每个点位约1.6kN。参见图1。

图1 支撑平台立面图

3 施工工艺流程

支撑平台工艺流程：外架操作平台搭设→剪力墙加强钢筋绑扎→预埋件定位、焊接固定→剪力墙混凝土浇筑(C40)→桁架地面组装→桁架吊装→工字钢分配梁铺设→U型环固定→钢笆片铺设→硬质防护满铺→满堂架搭设→屋面悬挑板、构架梁模板安装[3-4]。

4 施工方法

4.1 加强钢筋绑扎

支撑平台主梁桁架需要与剪力墙连接，原设计剪力墙配筋无法满足其承载力要求，故需增加剪力墙配筋并增设型钢加固。剪力墙加固附加钢筋，加固高度以预埋件为水平中心线上下1.0m，在水平方向通长设置，加强范围水平分布筋C8@100，竖直分布筋C10@100，拉筋C6@500×500(矩形布置)。分配梁末端搁置在消防连廊的反梁上，由于部分荷载传递至反梁上，为保证结构质量安全需对反梁配筋进行加强，消防连廊的两根反梁按梁顶部3C16，梁底部5C16(2/3)，腰筋N4C12，箍筋按原设计设置，消防连廊的板配筋按C12@200×200双层双向设置。

4.2 悬挑外架搭拆

当主体施工至桁架安装楼层时，由于桁架安装需等到主体结构混凝土强度达到设计强度后方可安装桁架，为保证施工进度，桁架上部楼层正常施工，保证施工安全外架随主体结构往上搭设，桁架安装时消防连廊及装饰连梁之间空箱范围的外架影响桁架安装，需将桁架安装层以上的外架拆除，该部分外架属二次搭拆，如遇悬挑层与桁架层在同一层，则正常先施工悬挑层外架。工字钢安装时应注意消防连廊及装饰连梁之间的悬挑梁，形成独立体系方便拆除，不拆除的工字钢不能影响桁架安装，同时在拆除外架的断开处应预留连墙件。参见图2。

图2 需拆除外架如阴影部分所示

4.3 剪力墙的浇筑

剪力墙钢筋、加强钢筋经隐蔽验收合格后进行模板拼装，模板须拼缝密实，其垂直度平整度均符合验收标准。准备开始混凝土浇筑，剪力墙原设计混凝土强度为C30，考虑支撑平台的承载力混凝土强度不影响后续工期，需将剪力墙处混凝土提高2个等级，使用C40混凝土，并添加超强早强剂，当混凝土强度达到80%时方可铣孔安装牛腿。混凝土浇筑时应注意振捣，保证混凝密实。浇筑完成后在混凝土终凝前开始进行养护。

4.4 桁架地面组装

桁架由具有相应资质的钢结构单位设计生产。厂内组装完成后经检验桁架连接位置是否牢固可靠。组装桁架经验收合格后方可进场，桁架运输至指定起吊点，起吊点尽量靠近安装位置，桁架装卸采用25t汽车吊，吊装采用塔吊，桁架捆绑好准备开始吊装桁架。

4.5 桁架吊装

剪力墙模板拆除后使用回弹仪测量剪力墙处混凝土强度等级，混凝土强度等级达到C30后方可开始吊装。根据天气预报选定时间吊装，吊装应在风力等级不大于4级，天气晴朗进行吊装。现场设置警戒带，并派专职安全员值守警戒区域。桁架两端吊装拉结点与桁架中心点的距离必须相等。两根吊装钢丝绳的长度须保持相等，保证吊装时桁架受力相同，吊装平稳不会出现倾斜等状况。塔吊慢慢将桁架吊至离地面1m处，然后停止往上吊运观察桁架是否平稳。确定吊装平稳后，塔吊平稳将桁架吊至天井剪力墙上方，缓慢降落桁架。同时4名安装人员佩戴好安全绳，分别站在预埋件两侧，当桁架吊运至靠近安装节点时，安装工人摆正桁架位置，精确对准下节点预埋件连接点，然后迅速将桁架与预埋件安装固定。等八个节点安装完成后，取下桁架吊装钢丝绳。进行第二次桁架的吊装，桁架按从北向南依次吊装。参见图3。

图3 桁架吊装图

4.6 工字钢分配梁铺设

桁架安装固定好后，在相邻两条桁架之间铺设钢笆片，并用铁丝绑扎牢固从东往西满铺钢笆片。钢笆片固定好后，工字钢定位放线。工字钢根据图纸布置，在表面焊接立杆定位筋，定位筋为Φ25长度150mm，定位筋在地面焊接好后塔吊开始分配梁吊运至桁架面。分配梁工字钢长一端搁置在桁架上，另一端搁置在采光井消防连廊反梁上部。根据分配梁安装位置，在反梁上钻孔穿U型螺栓固定工字钢。工字钢长超过8m铺设时须同时3个人进行操作，操作安装人员系好安全绳，穿防滑鞋进行操作。当工字钢铺设好后，桁架与工字钢相交部位使用焊接固定。见图4。

图4 工字钢分配梁搭设剖面图

4.7 钢笆片、木模板铺设

当分配梁工字钢铺设固定完毕后，在工字钢表面满铺钢笆网片，在钢笆网片上满铺15mm木模板，穿铁丝与钢笆网片固定，根据立杆位置再进行拼缝处理，对支撑平台底部进行全封闭。

4.8 满堂架搭设

工字钢分配梁上钢笆片满铺固定后，开始搭设满堂架。满堂架应分段搭设，第一段搭设高度为第一道连梁底，连梁浇筑完成后混凝土强度等级达到85%时，开始搭设第二段满堂架。第二段满堂架高度为第二道连梁底，连梁浇筑完成后混凝土强度等级达到85%时，开始搭设第三段满堂架搭设高度至屋面构架梁梁底。满堂架搭设应符合《建筑施工扣件式钢管支撑架安全技术规范》JGJ130-2011。为保证整个架体的稳定性和安全性连墙件按两步一跨设置，因天井四周为剪力墙无法设置传统连墙件，故在连梁顶部设置连墙件，随架体逐层搭设逐层设置。参见图5、6。

图5 连墙件剖面布置图

图6 连墙件大样图

4.9 防雷设计

在搭设满堂架过程中，应先按规范要求安装相关避雷设施。

4.10 安全防护装置

⑴桁架搭设层以上楼层天井四周及消防连廊，预埋吊环方便架子工挂安全绳预埋连墙件，连墙件按两步两跨设置。

⑵屋面构架梁及屋面悬挑板浇筑时，设置外围防护栏杆。钢管斜插与满堂架连接，斜插出屋面悬挑板，使用旋转扣件与斜插钢管连接设置防护立杆，再搭设水平防护栏杆。防护高度为1.5m。

4.11 支撑平台拆除

支撑平台拆除工艺流程：外架逐层拆除→构架梁模板拆除→满堂架拆除→支撑平台模板及钢笆网片拆除→工字钢分配梁拆除→桁架拆除→牛腿拆除。

将满堂架由上而下逐层拆除，严禁先拆除连墙件后拆除架体。利用塔吊将分配梁工字钢拆除吊运至地面，利用塔吊先将桁架捆绑好，然后解除桁架两端约束，塔吊缓慢起钩，将桁架垂直吊离牛腿约5cm高，检查塔吊运行各项参数是否正常，待桁架平稳，继续起吊10cm桁架完全脱离牛腿，待桁架平稳后，将桁架平移出空箱，吊至指定落点放稳，塔吊每个动作之间至少停留2min～3min，并且听从信号工指挥，桁架正上方有格构梁及结构构件无法使用塔吊进行拆除的则采用220t汽车吊进行拆除，桁架牛腿拆除后方可继续拆除桁架下部的外架。

5 施工要求

5.1 支模架搭设

支模体系的搭设应严格遵循以下施工流程：

放线定位→搭设满堂架、梁底支架→安装梁底主龙骨支撑→梁底模支撑→装饰梁钢筋制安验收→→铺设装饰梁底模梁板钢筋隐蔽验收→梁侧模安装→高大模板支撑系统检查验收→装饰梁混凝土浇筑→混凝土养护→混凝土构件检查验收(同条件试块试验报告)→模板及支撑系统拆除。

5.2 模板安装

5.2.1装饰梁模板结构

装饰梁模板采用15mm厚胶合板，下部采用满堂扣件式钢管架支撑，高大梁下立杆顺梁方向间距为0.4m，步距为1.5m(梁宽≥0.8m梁步距为0.75m)。中间设置水平杆，下部距离地面20cm设扫地杆，按45°～60°设竖向与水平剪刀撑，梁模板由底板加两侧板组成，梁底木楞间距为200mm～250mm，梁侧木楞间距为300mm。

5.2.2装饰梁模板安装工艺流程

根据弹出的轴线、梁位置和水平线，安装柱头模板→设置模板支撑→拼装底模→绑扎梁筋→安装侧模板→安装横楞、斜撑等。

5.2.3梁模板施工要求

⑴梁模板安装时先将梁中线弹出，然后再进行梁模板的竖向支撑、水平支撑、模板等的安装；

⑵梁跨度在4m及大于4m时，梁底中部应起拱，起拱高度按设计要求为非悬挑梁跨度的2/1000，悬挑梁悬挑长度的3/1000；

⑶梁下所有钢管立柱底要加木垫板等有效措施，确保混凝土在浇筑过程中不会发生支顶下沉、位移；

⑷所有钢管立杆要求纵横通直；

⑸安装牛腿处剪力墙浇筑时，应将模板向下延伸至少一排对拉螺杆，保证牛腿安装处结构表面平整度。

5.3 混凝土浇筑

混凝土浇筑方式采用塔吊浇筑，连梁高度超过600mm，应水平分两层浇筑，当梁高600mm≤H≤1000mm时，首次浇筑高度宜为500mm，当梁高高于1000mm时，首次浇筑高度宜为600mm；待首次浇筑混凝土达到设计强度后，方可进行第二次浇筑，第二次浇筑到梁顶；牛腿位置混凝土拟定分三次进行浇筑完成，每次不超过500mm；24层第二道装饰梁至屋面层装饰梁之间装饰柱拟定分段浇筑，每次浇筑高度不大于3m及层高装饰柱；混凝土浇筑需在支座处装饰梁混凝土强度达到100%方可进行施工。

5.4 支撑系统的拆除

5.4.1支模架拆除

支撑体系使用完毕后应立即拆除，并经施工单位相关负责人批准，且按照支模架拆除方案执行，详细如下：

⑴拆除支撑系统前，项目部相关责任人应对拆除班组、相关安全、技术人员进行安全技术交底，对可能存在安全隐患的问题，一一强调；

⑵在支撑系统拆除前，应先进行全面排查是否存在安全隐患。否则应对支撑体系进行整改或加固处理，否则不得拆除；

⑶拆除过程中，应先清理跳板上的建筑垃圾，严禁高空抛物，清理后的垃圾应集中堆放，统一由塔吊吊走或者人货梯运走；

⑷支撑系统拆除前，应先明确原方案中的拆除工程量及拆除顺序和拆除方法，需要配合的运输机械和施工人员等，拆除过程中需设专人监护；

⑸拆除顺序：应自上而下、先搭者后拆、后搭者先拆、先中间后两端，同一部位拆除顺序是：跳板→栏杆→支撑板→剪刀撑→大横杆→小横杆→立杆→悬挑工字钢；

⑹外支撑系统的拆除时严禁存在交叉作业或存在因拆除有安全隐患的其他作业；

⑺支撑系统在拆除时如遇5级以上大风、大雨、大雾及下雪天气应停止作业；

⑻拆除的架子工应系安全带，戴安全帽，穿防滑鞋等安全保障措施。

5.4.2桁架拆除

桁架拆除时间应在外装保温完成后，桁架拆除及工字钢拆除拟定由塔吊将桁架下落于二楼门厅屋面位置后，采用25t汽车吊进行转运；多数楼栋的桁架对应顶部机房层屋面均含有构架梁，梁间距为500mm，影响塔吊对桁架及工字钢的拆除，桁架及工字钢安装完成面高度约为67m，采用220t汽车吊进行配合拆除。

桁架及工字钢拆除由钢结构专业分包单位具备相应特种作业资质人员进行施工，施工过程中应配备全套安全措施，桁架拆除前做好以下准备工作：

⑴拆除前设立警戒区，周边10m范围内拉设警戒线，警戒线处设置专职人员进行看管巡视，设立警戒标志，禁止无关人员进入；

⑵构件堆放场地应有明显标志、防护措施及专人看守，无关人员等不得进入构件堆放场地；

⑶坚持用好安全“三件宝”，所有现场人员必须做好安全防护措施，高空作业人员必须戴好安全帽、系好安全带、穿防滑绝缘鞋；

⑷起吊前再次对起重机具进行检查，仔细检查钢丝绳、绳卡等是否符合规格要求，是否有损伤，所有起重指挥及操作人员必须持证上岗；

⑸合理安排作业区域和时间，避免直线垂直交叉作业；

⑹桁架起吊时应保持水平、均匀下降，起吊后构件不做前后、左右摆动，检查钢丝绳受力状况，钢丝绳应均匀受力；

⑺统一高空、地面通讯，联络一律用对讲机，严禁在高空与地面互相直接喊话；

⑻起重指挥要果断，指令要简短明确。按“十不吊”操作规程认真执行；

⑼如遇大风、大雨、大雾天应停止作业。

6 结束语

现阶段高层住宅建筑采用钢桁架支撑平台施工技术为创新工艺，该施工技术的有效应用，不仅极大地提升房屋建造工程的施工质量，还降低施工风险，提高施工安全[2]。钢桁架支撑平台施工技术在此高层住宅的安全使用，为今后同类工程施工建设提供经验。