房建土建工程高空大跨施工方案优化设计

洪彩燕

（厦门鲁班源房屋营造有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

房建土建工程内置的结构多为复合形式，稳定性强，占地面积较大，且施工过程中通常难以控制，尤其是高空大跨施工环节，对工程所设计结构的安全性要求极高[1]。当前高空大跨结构多为固定的建设形式，虽然可以实现预期的施工目标，但是常常受到外部环境及特定因素的影响，导致最终的施工结果无法达到预期的标准[2]。不仅如此，单一的高空大跨土建工程建设还存在一个较大的弊端，便是工程框架搭接并不紧密，在外力的冲击或者作用下，支撑结构容易出现断裂、沉降甚至塌陷等问题，一定程度上阻碍了房建土建工程的建设，为此需要对房建土建工程中高空大跨施工方案进行完善和优化。

高空大跨施工方案的完善和优化重点在于对高空钢结构连廊的关联以及下设支撑结构的搭接。此外，多层支座叠加和外部冲击等问题也会给高空大跨施工建设带来较大影响，所以，在设计过程中，逐步构建更为灵活、多元的施工结构，在复杂的施工背景下，提升高空钢结构连廊的关联面积，综合BIM 技术，增强该项技术的兼容性、包容性，优化对应的设计形式，进一步积累制作安装、提升就位和安全监控等方面的实践经验，强化该项施工方案的实际应用价值[3]。本文结合案例工程对房建土建工程中高空大跨施工方案的优化设计进行分析。

1 工程概况

选定达达物流园（二、三期）房建工程作为测试的主要目标对象，工程位于厦门市集美区海翔大道以北、瑶山溪以西，总用地面积约19295.982m2，总建筑面积43305.70m2,其中地上建筑面积43305.70m2，工程造价7850万元，A-2号楼为高层丙类2项物流仓储，共5层，A-3 号楼为多层丙类2 项仓库[4]，共5 层，其中1～5 层为仓储区。

该建筑结构的内置支撑框架为复合式结构，具有较强的稳定性与安全性，钢结构自身主要由钢管主桁架、支撑桁架和屋面架构钢筋等组成，主桁架的安装形式大致呈现出倒等腰三角形[5]。房间工程的上方设定是高空大跨结构，跨越长度为25m，高空的支撑距离长达45m，跨越的方向呈拱形，具体如图1所示。

图1 高空大跨支撑结构

根据图1，完成对高空大跨支撑结构的设计。综合实际的建设需求及标准的变化，将钢管主桁架的设定间距控制在2.5～3.5m 之间即可[6]。钢管的规格为299×14×245×12×133×6，完成主桁架的设定之后，进行次桁架的安装，并施作对应的支撑土柱，采用吊车直接将钢管主桁架吊装就位。完成对达达物流园（二、三期）房建工程基础概况的分析和研究之后，综合实际的建设需求，进行房建土建工程高空大跨施工方案的设计[7]。

2 房建土建工程高空大跨施工技术方案的优化设计

2.1 支撑模板搭设

所谓支撑模板的搭设，主要是针对房建土建工程内置结构的稳定性与可靠性设定的，一般采用扣件式钢管满堂脚手架，对工程内部的结构进行定点处理。首先完成基础性的标记，选择杆件型号，选定Ф48mm×2.5mm钢管，再选择50mm×250mm的木板对脚手架进行多维辅助。支撑模板的间距为25mm，跨度梁的宽度为32.5mm。为提高该工程的稳定性与安全性，需要加密立杆，使立杆与下方的梁底保持垂直状态即可，并测算出支撑模板的荷载值，见公式（1）所示。

式中：

G——支撑模板荷载值；

U——立杆的覆盖范围；

β——支撑模板立杆的实际数量；

δ——单元荷载值；

t——支撑点位。

根据上述方法，完成对支撑模板荷载值的计算。综合实际的建设施工需求及标准，利用搭设的脚手架对支撑模板进行整平、夯实处理，并对实际的搭设指标参数作出调整，如表1所示。

表1 支撑模板实际搭设指标参数调整

根据表1，完成对支撑模板实际搭设指标参数的调整及设定，综合实际的高空大跨施工的落点位置，搭建对应的加固施工场所。

2.2 主桁架多层级吊装及轨道设计

完成支撑模板搭设后，依据建设的要求和标准的变化，进行主桁架吊装，并设计大跨度的滑行轨道。首先，需要在工程的下方设定支撑钢结构柱，并将钢柱利用钢丝绳进行捆绑加固。但需要注意的是，吊装钢丝绳需要满足两个条件：一是载荷强度高；二是使用寿命较长。完成加固处理之后，需要对跨度结构进行最大工作静拉力的计算，如公式（2）所示。

式中：

H——最大工作静拉力；

m——预测安全系数；

n——实测安全系数；

y——钢丝绳的长度。

根据上述方法，完成对最大工作静拉力的计算，以此为基础，进行主桁架的吊装。需要先确定主桁架的设置点位，并调整好对应的间距，确保该区域处于较为安全及稳定的环境之下，利用塔吊将主桁架吊动，考虑动荷值的变化，需要在主桁架的下方设定一个辅助架子，用来缓解主桁架在吊装过程中对下方的房间结构造成的冲击力，具体如图2所示。

图2 主桁架吊装结构示意图

根据图2，完成对主桁架吊装结构的设计。以此为基础，进行定向高空大跨度轨道的设计。一般情况下，利用专业的设备进行跨度施工的辅助，通常为运送材料、搭建辅助架子等。设计的轨道可以采用滑落的方式进行材料的运送，在节省成本的同时，可以更好地满足施工要求。

2.3 析架底座加固

完成主桁架吊装及轨道的设计之后，依据高空大跨度的要求，进行析架底座加固，增加工程的稳定性和安全性。析架底座的设定对于高空大跨度结构的设定具有较大的影响，所以，可以先将析架底座放置在预设的轨道上，在辅助架子上设置两侧挡板，可以根据实际的加固需求，随时拆卸，通过滑移梁进行跨度连接，形成可承压的压板，如图3所示。

图3 承压压板结构

根据图3，完成对可承压压板结构的设计。在承压压板之上进行加固，并计算出预设的承载力，如公式（3）所示。

式中：

L——预设承载力；

τ——析架底座总面积；

W——定向覆盖距离；

J——绞接交叉承压区域；

ℑ——中心线距轨道间距。

根据上述方法，完成对预设承载力的计算。得出的预设承载力设定为对应的极限承压标准，并修改析架底座的加固指标参数，如表2所示。

表2 析架底座加固指标参数设定

根据表2，完成对析架底座加固指标参数的设定，基于此，调整析架底座加固的环境，逐步形成一个完整的高空大跨度处理结构，实现析架底座的加固。

2.4 独立抱杆拼接及高空大跨结构关联

实现析架底座的加固之后，以此为基础，可以先在支撑模板之上设定一个219mm×5mm×4500mm 的独立抱杆，在模板的顶柱上安装预埋板，搭接一个稳定的定向滑轮。高空大跨度施工可以通过手拉葫芦配合处理，将桁架吊起，加固两端的抱杆，形成稳定的施工建设结构。但是需要注意的是，拼接的独立抱杆必须确保在同一个水平线上，且拼接的范围也是固定的，这样才能进一步强化房建工程的建设质量。之后，还需要进行高空大跨结构的搭接和关联，使用主弦杆设定两端的加固钢支托，通过滑轮进行具体跨度点位的进一步固定、找正。待主桁架稳定之后，采用焊接的方式将内置的结构关联在一起，连成一个整体的承压框架，完成房建工程高空大跨度技术的设计与应用。

3 施工测试结果分析

针对达达物流园（二、三期）房建工程的施工需求，最终选定4个位置进行承压值的计算，如式（4）所示：

式中：

N——承压值；

ς——总荷载值；

ω——最大拉应力；

a——可覆盖范围；

s——承压钢柱；

ψ——支撑定值。

根据上述方法，完成对最终测试结果的分析，如表3所示。

表3 测试结果对比分析表

根据表3，对测试结果进行分析：经过对4个房建位置的测定，最终得出的结构承压值均在220MPa以上，说明该施工方案的应用效果较好，针对性更强，工程的质量得到了极大提升，具有实际应用价值。

4 结束语

综上所述，以达达物流园（二、三期）房建工程作为实际施工建设案例，针对高空大跨施工过程中存在的问题，逐步构建一个更为灵活、多变、稳定的施工建设结构，对钢结构连廊、支撑结构搭接、地基承压加固等环节作出进一步的优化处理。实践证明，对房建土建工程中高空大跨施工方案进行优化设计，不仅可以提高房建土建工程的稳定性与安全性，还能够大大缩短工期，提高工程的总质量。