大跨度懸吊結構臨時支撐體系的設計與應用

宋吉鋒 潘田飛 王 超 莊云棟 劉國富

(山東省建設建工(集團)有限責任公司 山東濟南 250000)

0 引言

現代建筑為滿足人們對空間、功能、美學的要求，各類獨特的結構設計層出不窮，如大跨度懸吊結構。此類結構頂部作受力點，通過斜、吊柱等構件吊掛外挑空結構局部，施工階段受力情況與使用階段完全不同，而且其臨時支撐體系不但需承受底層到頂層的全部結構自重荷載及施工荷載，而且搭設范圍小，架體的高寬比大，承載力、抗傾覆能力較難滿足，搭設難度較大。為此，文章結合工程實例，闡述了大跨度懸吊結構臨時支撐體系的設計與應用過程，為工程運用提供參考。

1 工程概況

濟南高新區文化中心建設項目位于濟南高新區大漢峪片區C-1地塊，主樓高度31.9 m，建筑面積45 354.36 m2，地下2層，地上8層，地上由文化活動中心、檔案館、文化劇場三部分組成，如圖1所示。該工程17軸以東為懸挑(最大懸挑長度8 m)及斜吊柱構件，需待8層頂斜柱、吊柱閉合且混凝土強度達到100%后才能進行受力轉換，拆除臨時支撐架體。故此，部位臨時支撐架體需承受二層以上所有的結構自重荷載及施工荷載，局部搭設高度超限及荷載超限，且臨時支撐架體下部為基坑回填土，其承載力滿足不了負荷要求。針對以上問題，設計出一套臨時支撐體系，以保障結構安全可施工。

圖1 工程效果圖

2 方案比選

為完成該懸吊結構的施工,共提出3種臨時支撐搭設方案。第一種方案為在1 層搭設貝雷梁平臺,一端以一層結構為支撐點,另一端橫跨基坑開挖面以臨時路面為支撐點,然后在貝雷梁平臺上搭設滿堂鋼管腳手架。第二種方案為懸吊結構下方范圍內的基坑采用混凝土回填,在混凝土上部搭設滿堂腳手架。第三種方案為在懸吊結構下方范圍內的基坑采用灰土回填,回填完畢后，采用鋼管樁復合鋼筋混凝土底板作為支撐體系搭設基礎。經研究分析,第一種方案造價最高，且當基坑邊臨時路面作為貝雷梁平臺的支撐點時，會對基坑支護結構造成影響,存在安全隱患。第二種方案回填混凝土不但造價高，而且相鄰地下室外墻側向承載力不滿足要求,需要加固,所以最終選擇第三種方案進行施工[1]發，如圖2所示。

圖2 懸吊結構剖面圖

3 支撐體系設計

3.1 架體基礎設計

在架體搭設所需面積的基礎上，外擴1 m為2∶8灰土的回填范圍，回填土以上設置400 mm厚鋼筋混凝土底板，西側以框架柱為支座植筋錨固，東側延伸出外架1 m，底板頂標高約為-0.5 m，板底設置31根微型鋼管樁(圖3)，入巖1 m，每根長度約12 m，基礎剖面圖如圖4所示。

圖3 微型樁平面布置圖

圖4 基礎剖面圖

3.2 架體設計

懸挑區域按高大模板架體搭設, 立桿間距500 mm,懸挑區域內側保留一跨架體,每層按普通支模架體搭設,立桿間距1000 mm,架體水平桿及剪刀撐同時設置,整體連同,且架體全部保留至頂層結構。施工完成并達到設計強度后拆除,以保證架體的整體穩定性[2],支撐體系如圖5所示。

圖5 支撐體系剖面圖

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 支撐架體基礎施工

4.1.1 灰土回填

(1)按圖紙及規范要求，先進行地下室外圍2∶8灰土回填，回填范圍為混凝土底板范圍?；彝粱靥罘秶謱踊靥?、壓實，保證壓實系數。

(2)回填完成后上口整平、壓實，平整度誤差小于20 mm，并設置0.3%的排水坡度。

4.1.2 微型鋼管樁施工

鋼管樁順梁方向均布，間距800，鋼管樁采用159×6 mm鋼管，P.042.5普通硅酸鹽水泥注漿，成孔直徑200 mm，采用套管跟進成孔[3]。

4.1.3 基礎鋼筋綁扎

(1)回填完成后先進行基礎地梁鋼筋綁扎，西側與現有結構外墻植筋錨固，植筋長度不小于10 d，選用A級植筋膠。東側以原狀路面為支座，由基坑開挖邊線向東延伸2000 mm。

(2)鋼筋綁扎要求同結構施工要求，按主體結構驗收程序進行。

(3)基礎梁鋼筋綁扎完成后進行底板鋼筋綁扎。鋼筋采用直徑14 mm的熱軋帶肋三級鋼，間距200 mm，雙層雙向布置，東西方向短跨鋼筋在外側靠近混凝土保護層，西側與外墻植筋錨固，植筋長度不小于250 mm。東側以原狀路面為支座，由基坑開挖邊線向東延伸2000 mm。

4.1.4 基礎混凝土澆筑

鋼筋綁扎完成后，按正常程序組織工序交接驗收。驗收通過后，組織混凝土澆筑，采用C35混凝土人工溜槽澆筑，一次澆筑成活并收面養護，養護時間不少于7d。

4.2 支撐架體施工

(1)支撐架采用Φ48.3×3.6 mm鋼管，支撐立桿的間距:根據柱網大小，懸挑區域滿堂腳手架立桿間距為500 mm×500 mm。懸挑區內側非懸挑區域保留一整垮架體不拆除，與外側架體連接，形成整體滿堂腳手架，立桿間距1000 mm×1000 mm。

(2)鋼管扣件式腳手架橫桿的步距：底層縱、橫向水平桿為掃地桿，距地高度為200 mm，以上縱、橫水平桿步距1500 mm。首層立桿底部設置8#通長槽鋼底座并通長滿鋪腳手板，以上樓層通長設置8#槽鋼底座，插入立桿頂部可調頂托螺桿插入鋼管的長度不應小于150 mm，外伸長度不宜大于200 mm。

(3)模板支撐架在四面及中間縱、橫向由底至頂連續設置豎向剪刀撐，其間距每4～5排設置一道。剪刀撐的斜桿與地面夾角45°～60°，斜桿應每步與立桿扣接。在掃地桿層及豎向剪刀撐頂部交點平面設置水平剪刀撐，且間距不大于4.5 m。

(4)龍骨間距：主龍骨為φ48.3×3.6雙鋼管，次龍骨為50 mm×70 mm木方@200。

(5)梁底立桿設置：一至五層主梁及梁寬≥400 mm的梁下設置兩道立桿，且立桿間距為兩側立桿間距的1/2，梁寬<400 mm的梁設置一道梁底立桿。立桿間距為兩側立桿間距的1/2，五層以上主梁及梁寬≥400 mm的梁下設置兩道立桿，且立桿間距同兩側立桿間距，梁寬<400 mm的梁設置一道梁底立桿，立桿間距同兩側立桿間距。

(6)剪刀撐設置：按每層架體搭設要求，設置連續水平剪刀撐及豎向剪刀撐，豎向剪刀撐每5 m～6 m設置，每層掃地桿設置連續水平剪刀撐，延伸至架體最外側，架體最外側立桿必須設置連續豎向剪刀撐。

4.3 支撐架體的拆除

在頂層混凝土澆筑完成強度達到100%后，方可拆除模板。模板及架體拆除順序由頂層逐層向下拆除。

5 監控措施

5.1 監測要求

為了確保高支模施工質量，監控梁板的撓度變化是必要的。 通過支撐的監控，建立預警機制，確保第一時間采取相應措施。架體監測分為日常監測與砼澆筑時的重點監測，在架體上設置控制點，日常監測采用卷尺測量，砼澆筑時，利用經緯儀、水準儀在外圍進行測量。

5.2 監測設備(表1)

表1 監測設備明細表

5.3 監測頻率

在澆筑混凝土過程中，應實時監測，一般監測頻率不宜超過20 min～30 min一次。在混凝土實凝前后及混凝土終凝前至混凝土7 d齡期，應實施實時監測，終凝后的監測頻率為每天一次。

5.4 監測方法

所有懸挑結構梁監測點位，布置于懸挑端部及中部梁底立桿各設置一個監測點，板每跨中設置一個監測點，監測點布置如圖6所示。在主梁上掛吊錘，吊錘兩邊最近立桿設置水平標高控制點，并拉通線與吊錘形成交叉點做標識，控制線標高與吊錘等高，通線上標識刻度。在基準點上立標尺作為后視尺，固定在觀測點上的鋼尺作為前視尺。用水準儀分別對后視尺和前視尺進行讀數，同一個點相鄰兩期的后尺讀數之差減去前尺讀數之差，即得觀測點的沉降量。支撐架體頂部沉降及水平位移最大允許量≤5 mm，超過預警值時應立即停止施工。

圖6 監測點布置圖

5.5 監測報警

當出現監測項目的監測值變化量較大或速率加快時，進一步加強監測，縮短監測時間間隔。如發現有較大變形及時報警，立即通知現場停止一切施工作業，撤離人員，并采取相應的加固措施。監測報警值：水平：5 mm；豎向：5 mm。

6 結語

(1)采用微型鋼管樁復合鋼筋混凝土板作為大跨度懸吊結構支撐架體的基礎,既能滿足承載力要求,還能作為后期室外工程基礎。

(2)基礎上部為高支模并與非懸挑區域架體相連,直到頂部斜柱、吊柱構件閉合,且混凝土強度達到100%后，方可拆除。

(3)所采用的方案為多種傳統工藝的有效結合,既能降低施工安全風險,又能節省施工成本,且不影響工期。