高空大跨度联廊采用扣件式钢管支撑体系施工

1高空大跨度联廊采用扣件式钢管支撑体系施工○潘宁涛楼少敏何央素陈永波（浙江省二建建设集团有限公司）○杜建江（浙江省宁波高专建设工程监理公司）【摘要】介绍高空大跨度联廊的模板支撑架体系施工方案、结构计算，采用扣件式钢管施工方法和构造节点处理等技术措施,以确保模板支撑架体系整体稳定性。【关键字】高空大跨度联廊扣件式钢管模板支撑体系一、工程概况杭州师范学院新校区第Ⅶ标段工程两座五层框架生命实验大楼和化学实验大楼，在五层屋面(标高21.5m)生命实验大楼和化学实验大楼设计有一装饰性的联廊相通建筑平面如图1：化学大楼生命大楼23121.5MG图1连廊平面图根据本工程的实际情况，从工期和经济方面分析，采用钢柱、钢托梁或钢管门型架2的组合支撑体系不实际。故根据JGJ130-2001《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》等编制专项模板支撑架体施工方案。经过计算、采取相应的技术措施，可以使用扣件式钢管支撑体系，特别是在支撑结构构造、节点、钢管及扣件质量控制等方面应采取措施，以保证立体支撑架体系有足够的强度、刚度和稳定性。二、模板支撑架体计算取梁为600×250mm，板厚110mm。初步确定梁底立杆间距1000×1000mm，板底立杆间距1000×1000mm，荷载通过梁、板底模板传递到横楞，钢楞初步设计采用Φ48×3.5@300。2.1楼板验算（荷载计算过程略）板底横向钢楞第二支座反力最大Rb=2.976KN板底纵向钢楞第二支座反力最大Pb=10.2KN板底纵向钢楞δ=M/W=0.8722×106／5.08×103=172N/mm2fm满足要求。Pb/2=5.1KN[Rc]=8.0KN满足扣件设计承载力要求立柱稳定性验算：根据JGJ130-20015.3.3条Φ48×3.5钢管计算长度L0＝h+2a=1.5m+0.4=1.9m，回转半径i＝15.8mm根据长细比λ=L/i=1.9×103/15.8＝120查表求出ψ=0.452Ng:支撑架体自重,每米高度的支撑架体每平方米自重1394N计算得出底部钢管的轴向荷载N=Pb+Ng=10200N+21M×1394N/m=39474Nσ=N/(ψA)==39474／(0.452×489)=178.6N/mm2f（＝205M/mm2）即板底支模立柱满足稳定性要求。纵横向水平钢管的挠度变形验算：三跨钢管、单跨钢管均符合要求(小于[f]=l/250)板底立杆轴向压缩变形Δω=N×L/E×A=39474×22500÷2.06×105×489=8.8mm立杆变形超过要求，必须采取技术措施减少立杆轴向变形2.2梁验算（取1m宽作为计算单元,荷载计算过程略）2.2.1最大第二支座反力3Rb=(Kg×Qg+Kq×Qq)×l=3.3KN梁底钢楞下纵向钢楞按三跨连续梁计算最大第二支座反力Pb=[(Kg×Fg+Kq×Fq)+Rb]=13.8KNPb/2=6.9KN[Rc]=8.0KN满足扣件设计承载力要求2.2.2钢楞下纵向钢楞Mmax=(Kg,×Fg+Kq,×Fq)×l=0.916KN·Mδ=M/W=0.916×106／5.08×103=180N/mm2fm满足要求。2.2.3立柱稳定性验算根据JGJ130-20015.3.3条Φ48×3.5钢管计算长度L0＝h+2a=1.5m+0.4=1.9m，回转半径i＝15.8mm根据长细比λ=L/i=1.9×103/15.8＝120查表求出ψ=0.452Ng:支撑架体自重,每米高度的支撑架体每米自重1394N计算得出底部钢管的轴向荷载N=Pb+Ng=13800N+21M×1394N/m=43074Nσ=N/(ψA)=43074／(0.452×489)=194.8N/mm2f＝205M/mm2即板底支模立柱满足稳定性要求。2.2.4梁底横向钢楞的验算：钢楞按简支梁计算，承受梁底传来的均布荷载。抗弯强度验算：跨中最大弯矩M=Fa＝(3.3/2)×[(1-0.25)/2]＝0.61875KN.mδ=M/W=0.61875×106／5.08×103=121.8N/mm2fm，满足要求。挠度验算ω=Fa×(3l2-4a2)/24EI=2.5mm[δ]=l/250=1000/250=4mm，符合要求。2.2.5梁底纵向水平钢管的挠度验算:按三跨钢管验算ω=Kf×F×l3/100×E×I=2.75MM[f]=l/250=1000/250=4mm，符合要求按单跨钢管验算ω=Fa×(3l2-4a2)/24EI=9.7mm＞[δ]=l/250=1000/250=4mm，不符合要求。2.2.6梁底立杆轴向压缩变形:Δω=N×L/E×A=43074×22500÷2.06×105×489=9.6mm变形超过要求，必须采取技术措施减少立杆轴向压缩变形4三、计算汇总根据以上设计计算汇总结果如下表板底梁底横向钢楞最大支座反力Rb=2.976KNRb=3.3KN纵向钢楞最大支座反力Pb=10.2KNPb=13.8KN纵向钢楞抗弯应力172N/mm2180N/mm2f＝205M/mm2三跨钢管、单跨钢管挠度变形验算均符合要求三跨钢管符合单跨钢管不符合小于[f]=l/250扣件5.1KN6.9KN[Rc]=8.0KN立柱底部稳定性验算应力178.6N/mm2194.8N/mm2f＝205M/mm2立杆轴向压缩变形Δω=8.8mmΔω=9.6mm分析结果：1、立杆轴向变形太大，超过允许要求；2、立柱底部及纵向钢楞内应力接近允许应力值；3、扣件承载力达到标准值的70~80%；4、梁底单跨钢管挠度变形验算不符合要求；四、技术措施最后确定扣件式Φ48×3.5钢管满堂支撑架采取的措施：1、根据轴线尺寸的划分，将1m立杆间距调整为0.8m×0.8m，避免间距过密造成架体自重过大；水平横杆每步高1500m至结构梁板底，左右两端与主体砼结构刚性连接，与中间4只圆柱抱牢，且与两端大楼的五层模板支撑架连成整体，即5层部位整体搭设成钢管桁架格构形式，以增强支撑体系稳定性、减少变形;梁板底横向钢楞采用Φ48×3.5钢管@300；具体见图2、图3、图4。5生命大楼化学大楼1GF23111500宽x1800步距x1800立杆间距外脚手架,按标准要求搭设\拉接图2立干平面布置图231G17.13M处及联廊部位水平剪刀撑布置图联廊部位横向水平杆件与左右生命\化学大楼的承重架联成一体承重架外侧设置全高落地剪刀撑承重架外侧设置全高落地剪刀撑图3水平剪刀撑平面布置图6WKL-1WKL-1WL-2WKL-3WL-121.5M0M-1.4M外脚手架刚性拉接间距3600步距x5000水平间距（与柱子、承重架刚性连接），由上而下第二排加密临时拉接两端已完结构的屋面部位预埋钢管间距6000外脚手架剖面示意图承重架下回填土分皮夯实200厚C30素砼垫层立杆底垫14#槽钢联廊部位承重架剖面示意图-1.4M设置水平剪刀撑WKL-1WKL-3WL-121.5MWL-2WKL-1联廊部位承重架构造要求：水平及垂直方向每4排设置剪刀撑，外包四周设置全封闭剪刀撑设置水平剪刀撑设置水平剪刀撑设置水平剪刀撑每4排设置垂直剪刀撑4.8M10.8M16.8M19.8M图4支撑体系剖面及垂直剪刀撑布置图2、每4排立杆间距设置水平及垂直钢管剪刀撑，垂直高度方向每4排立杆步距设置水平钢管剪刀撑，形成全封闭立体空间桁架格构体系3、实际施工状况扣件紧固程度离散性较大，梁、板底部扣件全部另增加一个双保险十字扣件，以增加扣件的保险程度；同时要确保钢管、扣件的质量符合要求。4、适当加大梁板模板底部的起拱尺寸（约3-4mm），利用压缩沉降变形抵消部分此部分增加起拱尺寸；并利用中间四个圆柱子分二层设置径向斜撑，支撑住梁底纵向钢管和立杆，以抵消部分立杆的轴向荷载和梁底变形；5、控制操作的施工荷载，砼工和抹面泥工仅留7人，控制汽车泵泵送砼速度，由两端向中部推进；设置水平麻线，木工站在外脚手架上观察模板及承重架体和沉降变形情况；与支撑架体系一起搭设外脚手架，以增加架体的侧向稳定性;6、支撑架体基础处理：回填土分层压路机压实，因场地为砂性粉土，设置井点降水设备，确保回填土密实，浇筑200厚C30砼垫层，按立杆间距布置14#槽钢于立杆底部。五、工程实施及结论本工程联廊采用扣件式钢管支撑体系于8月中旬开始施工，20天完成高空大跨度联廊砼结构施工，经砼结构实体监测，梁板底变形符合规范要求，工期及经济效果显著。以实事求是的科学态度，认真重视对待高空大跨度支撑体系的计算，采取有针对性的技术措施，是可以确保模板支撑体系的整体稳定性。但施工总荷载大于10KN/m2，或集中线荷载大于15KN/m的承重支撑架，宜采用钢柱、钢托梁或钢管门型架的组合支撑体系。