鋼桁架支撐體系在高層住宅建筑中的應(yīng)用分析

李 平

(合肥財(cái)經(jīng)職業(yè)學(xué)院,合肥 230000)

0 引言

當(dāng)下建筑業(yè)蓬勃發(fā)展，各類建筑百花齊放，建筑造型新穎別致，生活中出現(xiàn)了許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、施工難度大的建筑，所以在施工時(shí)其支撐平臺(tái)就會(huì)顯得尤其重要[1]。現(xiàn)在高層住宅建筑中通常都會(huì)用傳統(tǒng)滿堂腳手架作為支撐體系，而本工程采用鋼桁架這種新工藝作為支撐體系，它的成功應(yīng)用可以給后者以參考。

1 工程概況

本文以某高層住宅樓為例，此工程在兩電梯井之間設(shè)計(jì)有飾線連梁，連梁分布在5層～7層，22層～24層不等，所以在施工時(shí)必定會(huì)搭設(shè)支撐平臺(tái)。在施工中，平臺(tái)要承受各種各樣的作用力，必須要有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，保證其在施工過(guò)程中，在各種荷載作用下不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)、倒塌等現(xiàn)象，并且不會(huì)出現(xiàn)超過(guò)結(jié)構(gòu)允許的變形情況，從而確保使用過(guò)程中的安全性。此工程底部連梁施工采取搭設(shè)落地滿堂支撐架，21層以上的連梁則采用組合鋼桁架支撐平臺(tái)上搭設(shè)滿堂支撐架，滿堂支撐架由連梁下一層開(kāi)始搭設(shè)，連續(xù)搭設(shè)至構(gòu)件層頂，不僅解決連梁施工問(wèn)題，同時(shí)將該范圍內(nèi)的構(gòu)架層懸挑結(jié)構(gòu)施工問(wèn)題一同解決。下面重點(diǎn)介紹組合鋼桁架支撐平臺(tái)上搭設(shè)滿堂支撐架的設(shè)計(jì)及施工。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

支撐平臺(tái)采用組合鋼桁架+HN400×200×8×13H分配梁+扣件式滿堂支撐架結(jié)構(gòu)形式。桁架通過(guò)牛腿預(yù)埋件固定于剪力墻上。在桁架頂部鋪設(shè)HN400×200×8×13H分配梁，分配梁與桁架上弦桿之間采用焊接連接。分配梁另一端支撐于連廊上，形成施工支撐平臺(tái)。分配梁間距與滿堂支撐架立桿間距相同，在分配梁頂立桿位置焊接Φ25鋼筋。

主支撐桁架結(jié)構(gòu)為倒三角三弦桁架梁，最大跨度11.3米；上弦為HN200×100×5.5×8熱軋H型鋼，下弦為HW200×200×8×12熱軋H型鋼，腹桿為工10和工14號(hào)工字鋼。桁架梁上每間距0.9米設(shè)置一根HN400×200×8×13H型鋼做桁架上分配梁，分配梁擱置在桁架上，末端固定于消防連廊的反梁上，桁架整體擱置在預(yù)埋鋼牛腿上，鋼牛腿通過(guò)螺栓固定于主體結(jié)構(gòu)剪力墻上，從而形成支撐平臺(tái)，在支撐平臺(tái)上搭設(shè)滿堂支撐架。

臨時(shí)支撐主要承受砼梁、支架的自重及施工時(shí)產(chǎn)生的荷載；在進(jìn)行吊裝過(guò)程中，不可避免會(huì)有許多風(fēng)險(xiǎn)，因此需對(duì)主要的荷載進(jìn)行工況組合分析。經(jīng)過(guò)初步分析：分配梁支撐總荷載約65t，分配至每個(gè)點(diǎn)位約4.4kN，施工荷載取2kN/m2，分配至每個(gè)點(diǎn)位約1.6kN。參見(jiàn)圖1。

圖1 支撐平臺(tái)立面圖

3 施工工藝流程

支撐平臺(tái)工藝流程：外架操作平臺(tái)搭設(shè)→剪力墻加強(qiáng)鋼筋綁扎→預(yù)埋件定位、焊接固定→剪力墻混凝土澆筑(C40)→桁架地面組裝→桁架吊裝→工字鋼分配梁鋪設(shè)→U型環(huán)固定→鋼笆片鋪設(shè)→硬質(zhì)防護(hù)滿鋪→滿堂架搭設(shè)→屋面懸挑板、構(gòu)架梁模板安裝[3-4]。

4 施工方法

4.1 加強(qiáng)鋼筋綁扎

支撐平臺(tái)主梁桁架需要與剪力墻連接，原設(shè)計(jì)剪力墻配筋無(wú)法滿足其承載力要求，故需增加剪力墻配筋并增設(shè)型鋼加固。剪力墻加固附加鋼筋，加固高度以預(yù)埋件為水平中心線上下1.0m，在水平方向通長(zhǎng)設(shè)置，加強(qiáng)范圍水平分布筋C8@100，豎直分布筋C10@100，拉筋C6@500×500(矩形布置)。分配梁末端擱置在消防連廊的反梁上，由于部分荷載傳遞至反梁上，為保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全需對(duì)反梁配筋進(jìn)行加強(qiáng)，消防連廊的兩根反梁按梁頂部3C16，梁底部5C16(2/3)，腰筋N4C12，箍筋按原設(shè)計(jì)設(shè)置，消防連廊的板配筋按C12@200×200雙層雙向設(shè)置。

4.2 懸挑外架搭拆

當(dāng)主體施工至桁架安裝樓層時(shí)，由于桁架安裝需等到主體結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可安裝桁架，為保證施工進(jìn)度，桁架上部樓層正常施工，保證施工安全外架隨主體結(jié)構(gòu)往上搭設(shè)，桁架安裝時(shí)消防連廊及裝飾連梁之間空箱范圍的外架影響桁架安裝，需將桁架安裝層以上的外架拆除，該部分外架屬二次搭拆，如遇懸挑層與桁架層在同一層，則正常先施工懸挑層外架。工字鋼安裝時(shí)應(yīng)注意消防連廊及裝飾連梁之間的懸挑梁，形成獨(dú)立體系方便拆除，不拆除的工字鋼不能影響桁架安裝，同時(shí)在拆除外架的斷開(kāi)處應(yīng)預(yù)留連墻件。參見(jiàn)圖2。

圖2 需拆除外架如陰影部分所示

4.3 剪力墻的澆筑

剪力墻鋼筋、加強(qiáng)鋼筋經(jīng)隱蔽驗(yàn)收合格后進(jìn)行模板拼裝，模板須拼縫密實(shí)，其垂直度平整度均符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)備開(kāi)始混凝土澆筑，剪力墻原設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度為C30，考慮支撐平臺(tái)的承載力混凝土強(qiáng)度不影響后續(xù)工期，需將剪力墻處混凝土提高2個(gè)等級(jí)，使用C40混凝土，并添加超強(qiáng)早強(qiáng)劑，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%時(shí)方可銑孔安裝牛腿。混凝土澆筑時(shí)應(yīng)注意振搗，保證混凝密實(shí)。澆筑完成后在混凝土終凝前開(kāi)始進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

4.4 桁架地面組裝

桁架由具有相應(yīng)資質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)單位設(shè)計(jì)生產(chǎn)。廠內(nèi)組裝完成后經(jīng)檢驗(yàn)桁架連接位置是否牢固可靠。組裝桁架經(jīng)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)場(chǎng)，桁架運(yùn)輸至指定起吊點(diǎn)，起吊點(diǎn)盡量靠近安裝位置，桁架裝卸采用25t汽車吊，吊裝采用塔吊，桁架捆綁好準(zhǔn)備開(kāi)始吊裝桁架。

4.5 桁架吊裝

剪力墻模板拆除后使用回彈儀測(cè)量剪力墻處混凝土強(qiáng)度等級(jí)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到C30后方可開(kāi)始吊裝。根據(jù)天氣預(yù)報(bào)選定時(shí)間吊裝，吊裝應(yīng)在風(fēng)力等級(jí)不大于4級(jí)，天氣晴朗進(jìn)行吊裝。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置警戒帶，并派專職安全員值守警戒區(qū)域。桁架兩端吊裝拉結(jié)點(diǎn)與桁架中心點(diǎn)的距離必須相等。兩根吊裝鋼絲繩的長(zhǎng)度須保持相等，保證吊裝時(shí)桁架受力相同，吊裝平穩(wěn)不會(huì)出現(xiàn)傾斜等狀況。塔吊慢慢將桁架吊至離地面1m處，然后停止往上吊運(yùn)觀察桁架是否平穩(wěn)。確定吊裝平穩(wěn)后，塔吊平穩(wěn)將桁架吊至天井剪力墻上方，緩慢降落桁架。同時(shí)4名安裝人員佩戴好安全繩，分別站在預(yù)埋件兩側(cè)，當(dāng)桁架吊運(yùn)至靠近安裝節(jié)點(diǎn)時(shí)，安裝工人擺正桁架位置，精確對(duì)準(zhǔn)下節(jié)點(diǎn)預(yù)埋件連接點(diǎn)，然后迅速將桁架與預(yù)埋件安裝固定。等八個(gè)節(jié)點(diǎn)安裝完成后，取下桁架吊裝鋼絲繩。進(jìn)行第二次桁架的吊裝，桁架按從北向南依次吊裝。參見(jiàn)圖3。

圖3 桁架吊裝圖

4.6 工字鋼分配梁鋪設(shè)

桁架安裝固定好后，在相鄰兩條桁架之間鋪設(shè)鋼笆片，并用鐵絲綁扎牢固從東往西滿鋪鋼笆片。鋼笆片固定好后，工字鋼定位放線。工字鋼根據(jù)圖紙布置，在表面焊接立桿定位筋，定位筋為Φ25長(zhǎng)度150mm，定位筋在地面焊接好后塔吊開(kāi)始分配梁吊運(yùn)至桁架面。分配梁工字鋼長(zhǎng)一端擱置在桁架上，另一端擱置在采光井消防連廊反梁上部。根據(jù)分配梁安裝位置，在反梁上鉆孔穿U型螺栓固定工字鋼。工字鋼長(zhǎng)超過(guò)8m鋪設(shè)時(shí)須同時(shí)3個(gè)人進(jìn)行操作，操作安裝人員系好安全繩，穿防滑鞋進(jìn)行操作。當(dāng)工字鋼鋪設(shè)好后，桁架與工字鋼相交部位使用焊接固定。見(jiàn)圖4。

圖4 工字鋼分配梁搭設(shè)剖面圖

4.7 鋼笆片、木模板鋪設(shè)

當(dāng)分配梁工字鋼鋪設(shè)固定完畢后，在工字鋼表面滿鋪鋼笆網(wǎng)片，在鋼笆網(wǎng)片上滿鋪15mm木模板，穿鐵絲與鋼笆網(wǎng)片固定，根據(jù)立桿位置再進(jìn)行拼縫處理，對(duì)支撐平臺(tái)底部進(jìn)行全封閉。

4.8 滿堂架搭設(shè)

工字鋼分配梁上鋼笆片滿鋪固定后，開(kāi)始搭設(shè)滿堂架。滿堂架應(yīng)分段搭設(shè)，第一段搭設(shè)高度為第一道連梁底，連梁澆筑完成后混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到85%時(shí)，開(kāi)始搭設(shè)第二段滿堂架。第二段滿堂架高度為第二道連梁底，連梁澆筑完成后混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到85%時(shí)，開(kāi)始搭設(shè)第三段滿堂架搭設(shè)高度至屋面構(gòu)架梁梁底。滿堂架搭設(shè)應(yīng)符合《建筑施工扣件式鋼管支撐架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011。為保證整個(gè)架體的穩(wěn)定性和安全性連墻件按兩步一跨設(shè)置，因天井四周為剪力墻無(wú)法設(shè)置傳統(tǒng)連墻件，故在連梁頂部設(shè)置連墻件，隨架體逐層搭設(shè)逐層設(shè)置。參見(jiàn)圖5、6。

圖5 連墻件剖面布置圖

圖6 連墻件大樣圖

4.9 防雷設(shè)計(jì)

在搭設(shè)滿堂架過(guò)程中，應(yīng)先按規(guī)范要求安裝相關(guān)避雷設(shè)施。

4.10 安全防護(hù)裝置

⑴桁架搭設(shè)層以上樓層天井四周及消防連廊，預(yù)埋吊環(huán)方便架子工掛安全繩預(yù)埋連墻件，連墻件按兩步兩跨設(shè)置。

⑵屋面構(gòu)架梁及屋面懸挑板澆筑時(shí)，設(shè)置外圍防護(hù)欄桿。鋼管斜插與滿堂架連接，斜插出屋面懸挑板，使用旋轉(zhuǎn)扣件與斜插鋼管連接設(shè)置防護(hù)立桿，再搭設(shè)水平防護(hù)欄桿。防護(hù)高度為1.5m。

4.11 支撐平臺(tái)拆除

支撐平臺(tái)拆除工藝流程：外架逐層拆除→構(gòu)架梁模板拆除→滿堂架拆除→支撐平臺(tái)模板及鋼笆網(wǎng)片拆除→工字鋼分配梁拆除→桁架拆除→牛腿拆除。

將滿堂架由上而下逐層拆除，嚴(yán)禁先拆除連墻件后拆除架體。利用塔吊將分配梁工字鋼拆除吊運(yùn)至地面，利用塔吊先將桁架捆綁好，然后解除桁架兩端約束，塔吊緩慢起鉤，將桁架垂直吊離牛腿約5cm高，檢查塔吊運(yùn)行各項(xiàng)參數(shù)是否正常，待桁架平穩(wěn)，繼續(xù)起吊10cm桁架完全脫離牛腿，待桁架平穩(wěn)后，將桁架平移出空箱，吊至指定落點(diǎn)放穩(wěn)，塔吊每個(gè)動(dòng)作之間至少停留2min～3min，并且聽(tīng)從信號(hào)工指揮，桁架正上方有格構(gòu)梁及結(jié)構(gòu)構(gòu)件無(wú)法使用塔吊進(jìn)行拆除的則采用220t汽車吊進(jìn)行拆除，桁架牛腿拆除后方可繼續(xù)拆除桁架下部的外架。

5 施工要求

5.1 支模架搭設(shè)

支模體系的搭設(shè)應(yīng)嚴(yán)格遵循以下施工流程：

放線定位→搭設(shè)滿堂架、梁底支架→安裝梁底主龍骨支撐→梁底模支撐→裝飾梁鋼筋制安驗(yàn)收→→鋪設(shè)裝飾梁底模梁板鋼筋隱蔽驗(yàn)收→梁側(cè)模安裝→高大模板支撐系統(tǒng)檢查驗(yàn)收→裝飾梁混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)→混凝土構(gòu)件檢查驗(yàn)收(同條件試塊試驗(yàn)報(bào)告)→模板及支撐系統(tǒng)拆除。

5.2 模板安裝

5.2.1裝飾梁模板結(jié)構(gòu)

裝飾梁模板采用15mm厚膠合板，下部采用滿堂扣件式鋼管架支撐，高大梁下立桿順梁方向間距為0.4m，步距為1.5m(梁寬≥0.8m梁步距為0.75m)。中間設(shè)置水平桿，下部距離地面20cm設(shè)掃地桿，按45°～60°設(shè)豎向與水平剪刀撐，梁模板由底板加兩側(cè)板組成，梁底木楞間距為200mm～250mm，梁側(cè)木楞間距為300mm。

5.2.2裝飾梁模板安裝工藝流程

根據(jù)彈出的軸線、梁位置和水平線，安裝柱頭模板→設(shè)置模板支撐→拼裝底模→綁扎梁筋→安裝側(cè)模板→安裝橫楞、斜撐等。

5.2.3梁模板施工要求

⑴梁模板安裝時(shí)先將梁中線彈出，然后再進(jìn)行梁模板的豎向支撐、水平支撐、模板等的安裝；

⑵梁跨度在4m及大于4m時(shí)，梁底中部應(yīng)起拱，起拱高度按設(shè)計(jì)要求為非懸挑梁跨度的2/1000，懸挑梁懸挑長(zhǎng)度的3/1000；

⑶梁下所有鋼管立柱底要加木墊板等有效措施，確保混凝土在澆筑過(guò)程中不會(huì)發(fā)生支頂下沉、位移；

⑷所有鋼管立桿要求縱橫通直；

⑸安裝牛腿處剪力墻澆筑時(shí)，應(yīng)將模板向下延伸至少一排對(duì)拉螺桿，保證牛腿安裝處結(jié)構(gòu)表面平整度。

5.3 混凝土澆筑

混凝土澆筑方式采用塔吊澆筑，連梁高度超過(guò)600mm，應(yīng)水平分兩層澆筑，當(dāng)梁高600mm≤H≤1000mm時(shí)，首次澆筑高度宜為500mm，當(dāng)梁高高于1000mm時(shí)，首次澆筑高度宜為600mm；待首次澆筑混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可進(jìn)行第二次澆筑，第二次澆筑到梁頂；牛腿位置混凝土擬定分三次進(jìn)行澆筑完成，每次不超過(guò)500mm；24層第二道裝飾梁至屋面層裝飾梁之間裝飾柱擬定分段澆筑，每次澆筑高度不大于3m及層高裝飾柱；混凝土澆筑需在支座處裝飾梁混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%方可進(jìn)行施工。

5.4 支撐系統(tǒng)的拆除

5.4.1支模架拆除

支撐體系使用完畢后應(yīng)立即拆除，并經(jīng)施工單位相關(guān)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)，且按照支模架拆除方案執(zhí)行，詳細(xì)如下：

⑴拆除支撐系統(tǒng)前，項(xiàng)目部相關(guān)責(zé)任人應(yīng)對(duì)拆除班組、相關(guān)安全、技術(shù)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，對(duì)可能存在安全隱患的問(wèn)題，一一強(qiáng)調(diào)；

⑵在支撐系統(tǒng)拆除前，應(yīng)先進(jìn)行全面排查是否存在安全隱患。否則應(yīng)對(duì)支撐體系進(jìn)行整改或加固處理，否則不得拆除；

⑶拆除過(guò)程中，應(yīng)先清理跳板上的建筑垃圾，嚴(yán)禁高空拋物，清理后的垃圾應(yīng)集中堆放，統(tǒng)一由塔吊吊走或者人貨梯運(yùn)走；

⑷支撐系統(tǒng)拆除前，應(yīng)先明確原方案中的拆除工程量及拆除順序和拆除方法，需要配合的運(yùn)輸機(jī)械和施工人員等，拆除過(guò)程中需設(shè)專人監(jiān)護(hù)；

⑸拆除順序：應(yīng)自上而下、先搭者后拆、后搭者先拆、先中間后兩端，同一部位拆除順序是：跳板→欄桿→支撐板→剪刀撐→大橫桿→小橫桿→立桿→懸挑工字鋼；

⑹外支撐系統(tǒng)的拆除時(shí)嚴(yán)禁存在交叉作業(yè)或存在因拆除有安全隱患的其他作業(yè)；

⑺支撐系統(tǒng)在拆除時(shí)如遇5級(jí)以上大風(fēng)、大雨、大霧及下雪天氣應(yīng)停止作業(yè)；

⑻拆除的架子工應(yīng)系安全帶，戴安全帽，穿防滑鞋等安全保障措施。

5.4.2桁架拆除

桁架拆除時(shí)間應(yīng)在外裝保溫完成后，桁架拆除及工字鋼拆除擬定由塔吊將桁架下落于二樓門廳屋面位置后，采用25t汽車吊進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)；多數(shù)樓棟的桁架對(duì)應(yīng)頂部機(jī)房層屋面均含有構(gòu)架梁，梁間距為500mm，影響塔吊對(duì)桁架及工字鋼的拆除，桁架及工字鋼安裝完成面高度約為67m，采用220t汽車吊進(jìn)行配合拆除。

桁架及工字鋼拆除由鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)分包單位具備相應(yīng)特種作業(yè)資質(zhì)人員進(jìn)行施工，施工過(guò)程中應(yīng)配備全套安全措施，桁架拆除前做好以下準(zhǔn)備工作：

⑴拆除前設(shè)立警戒區(qū)，周邊10m范圍內(nèi)拉設(shè)警戒線，警戒線處設(shè)置專職人員進(jìn)行看管巡視，設(shè)立警戒標(biāo)志，禁止無(wú)關(guān)人員進(jìn)入；

⑵構(gòu)件堆放場(chǎng)地應(yīng)有明顯標(biāo)志、防護(hù)措施及專人看守，無(wú)關(guān)人員等不得進(jìn)入構(gòu)件堆放場(chǎng)地；

⑶堅(jiān)持用好安全“三件寶”，所有現(xiàn)場(chǎng)人員必須做好安全防護(hù)措施，高空作業(yè)人員必須戴好安全帽、系好安全帶、穿防滑絕緣鞋；

⑷起吊前再次對(duì)起重機(jī)具進(jìn)行檢查，仔細(xì)檢查鋼絲繩、繩卡等是否符合規(guī)格要求，是否有損傷，所有起重指揮及操作人員必須持證上崗；

⑸合理安排作業(yè)區(qū)域和時(shí)間，避免直線垂直交叉作業(yè)；

⑹桁架起吊時(shí)應(yīng)保持水平、均勻下降，起吊后構(gòu)件不做前后、左右擺動(dòng)，檢查鋼絲繩受力狀況，鋼絲繩應(yīng)均勻受力；

⑺統(tǒng)一高空、地面通訊，聯(lián)絡(luò)一律用對(duì)講機(jī)，嚴(yán)禁在高空與地面互相直接喊話；

⑻起重指揮要果斷，指令要簡(jiǎn)短明確。按“十不吊”操作規(guī)程認(rèn)真執(zhí)行；

⑼如遇大風(fēng)、大雨、大霧天應(yīng)停止作業(yè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)階段高層住宅建筑采用鋼桁架支撐平臺(tái)施工技術(shù)為創(chuàng)新工藝，該施工技術(shù)的有效應(yīng)用，不僅極大地提升房屋建造工程的施工質(zhì)量，還降低施工風(fēng)險(xiǎn)，提高施工安全[2]。鋼桁架支撐平臺(tái)施工技術(shù)在此高層住宅的安全使用，為今后同類工程施工建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)。