哈尔滨大剧院项目主体结构施工过程中值得借鉴的施工组织与技术方案

哈尔滨大剧院项目主体结构施工过程中值得借鉴的施工组织与技术方案作者：日期：2013.06.09第二篇超高超大跨度空间超重构件支模体系（盘扣式钢管支撑体系）一、本工程超高空间超大跨度部位概况哈尔滨大剧院包含1600座大剧场和400座小剧场两个主要单体，大剧场舞台采用“品”字布局，包含一个主舞台、两个侧舞台、一个后舞台，舞台台仓和观众厅空间结构构造主要采用钢筋混凝土结构，且空间高度与跨度超过一般剧院，因此超大超重单构件数量多，给本工程高大支模体系的选择带来了一定的难度。大剧场各具体部位高大空间超重构件具体情况如下：主舞台空间：32.4米×25.5米（梁跨）×50米（净高），主梁800×2500mm，顶板厚180mm，单跨大梁自重约125吨。侧舞台空间：25.5米×21.9米（梁跨）×19.20米（净高），主梁1000×3500mm，顶板厚180mm，单跨大梁自重约190吨。后舞台空间：24.6米×22.5米（梁跨）×20.25米（净高），主梁800(600)×2500mm，顶板厚180mm，单跨大最大自重约135吨。观众厅空间：37米×32米（梁跨）×27米（净高），主梁1100(1000/800)×3000mm，顶板厚180mm，单跨大梁最大自重约280吨。二、支模体系的选择：盘扣式钢管支撑体系本工程考虑到施工工期，质量和安全要求，在选择方案时，充分考虑以下几点原则：1、模板及其支架的结构设计，力求要作到结构安全可靠，造价经济合理。结构选型时，力求作到受力明确，构造措施到位，升降搭拆方便，便于检查验收。2、在规定的条件下和规定的使用期限内，能够充分满足预期的安全性和耐久性。3、选用材料时，力求作到常见通用，可周转利用，便于保养维修。4、综合以上各点，模板支撑体系的搭拆，还应符合相关规范规程要求。根据以上原则，施工单位选择了盘扣式钢管支撑体系和碗扣式钢管支撑体系，分别编制方案，并进行了技术经济等方面对比分析。经过对比分析，盘扣式架体承载力高，搭设快速方便，特别是超高架体成形规整稳定，且顶端有配套成型的水平钢木横龙骨方便支底模等特点，最终确定采用了盘扣式钢管支架作为其模板支撑体系。通过本工程实际使用，盘扣式钢管支架应用于超高超重结构支撑体系的施工中，在保证施工安全、工期和质量方面均比其它类型支撑体系体现了较大的优势。三、盘扣式钢管支撑体系构造1、盘扣式钢管支架结构盘扣式支撑架的主要构成由主杆、平主杆、横杆、斜杆、定位杆、标准基座、辅助杆、下调基座、U型顶托、销板、连接棒等组成（如下图所示）。盘扣式脚手架各构件名称2、主杆与平主杆主杆、平主杆为整个系统的主要受力构件，依其规格可区分为平主杆(不含连接棒)及主杆(含连接棒)，以四方管连接棒作为主杆连接方式。而平主杆使用于标准基座上第一支主杆。主杆、平主杆上的圆盘间距为500mm；主杆长度有1.0m、1.5m、2.0m、3.0m等四种规格，主杆为φ60.2mm，管壁厚为3.1mm(壁厚±0.15mm)，材质为Q345B。3、标准基座与辅助杆标准基座及辅助杆主要都是以套筒方式连接平主杆（内插式），以达快进组装及调整至任意高度的目的。标准基座管径为φ60.2mm，厚度为3.1mm(壁厚±0.15mm)，材质为Q345，受力轴长为200mm，放置于下调整座上。辅助杆管径为φ60.2mm，厚度为3.1mm(壁厚±0.15mm)，材质为Q345；受力轴长有250mm及500mm等两种规格，辅助杆是以连接于主杆上方（外插式），主要作用在使主架调配高度时，更加灵活以弥补主杆之不足，尤其是用在支撑物有高度渐变时更可发挥极大的功用。4、横杆与定位杆横杆用于连接各主架而成一支撑架组，使各主杆间受力平均分布并相互支持，不易产生弯曲变形。横杆材质为Q235，管径为φ48.2mm，管壁厚为2.75mm(±0.275mm)。横杆尺寸有0.6m、0.9m、1.2m、1.5m、1.8m等五种规格，而定位杆用以固定单组支撑架，使之不致产生扭曲，可增加支撑架的稳定度。定位杆之材质为Q235，管径为φ48.2mm，管壁厚为2.75mm(±0.275mm)。定位杆尺寸有1.5×1.5m、1.8×1.5m、2.4×1.5m、1.8×1.8m等四种规格。5、斜杆斜杆用于承受水平力，分散各脚架之承载重，并可使整座之圆盘架不扭曲变形。斜杆材质为Q235，管径为φ48.2mm，管壁厚为2.75mm(±0.275mm)。斜杆主要之尺寸有0.6×1.0m、0.6×1.5m、0.9×1.0m、0.9×1.5m、1.5×1.0m、1.5×1.5m、1.8×1.0m、1.8×1.5m、2.4×1.5m等九种规格。6、上、下调整座主要用于各主杆调整水平、高低。牙管设立冲压点，用以防止螺母松脱并保持牙管与平主杆或标准基座连接。牙管规格管径分φ48.2mm，牙管长为600mm，牙管厚为5.0mm(±0.5mm)，材质为Q235，螺母材质为FCD450。上、下调整座的可调整长度范围皆为100mm~500mm。7、杆件连接方式盘扣架杆件连接采用承插式连接，快速方便。以立杆部件为基础，立杆上配置连接圆盘，每个圆盘上设置有8个孔，横杆、斜杆等其它连接杆端部有可调节角度方向的扣接头，通过端部扣接头上的插销与圆盘上的孔楔紧，形成一个整体，使整个结构牢固稳定。四、盘扣式钢管架体的搭设1、放样根据支撑架布置图进行放样找点，在各个支点摆设好下调整座，并拉上横杆进行固定，脚手架布置点放样完毕。2、搭设原则根据架体的构造，在放样完毕后，依照放样位置，逐层搭设。保证整个架体搭设始终处于稳定安全状态。3、盘扣式支撑架的组搭步骤（1）调整座：依支撑架配置图尺寸放样后，将「调整座」排列至定点。(2)标准基座：将「标准基座」的主架套筒部份朝上套入调整座上方，标准基座下缘需完全置入扳手受力平面的凹槽内。（3）第一层横杆：将横杆头套入圆盘小孔位置使横杆头前端抵住主架圆管，再以斜楔贯穿小孔敲紧固定。（4）平主架：未加装（连接棒）的主架统称为「平主架」，依下图所示将「平主架」长端插入标准基座的套筒中。以检查孔位置查看平主架是否插至套筒底部。「平主架」仅使用在第一层搭接，第二层往上均使用「主架」。（5）第二层横杆如下图位置，依步聚3安装第二层横杆。（6）第一层斜杆：将「斜杆」全部依顺时钟或全部依逆时钟方向组搭，如下图。将「斜杆」套入圆盘大孔位置，使斜杆头前端抵住主架圆管，再以斜楔贯穿大孔敲紧固定。注意！斜杆具有方向性，方向相反即无法搭接。（7）第三层横杆：如下图位置，依步聚（3）安装第三层横杆。（8）第二层斜杆：如下图所示，依步骤（6）组搭方式，和第一层相同方向搭接第二层「斜杆」。若第一层为逆时钟方向组装，则第二层以上的斜杆同样需以逆时钟方向组装。（9）主架搭设：「主架」以四方管（连接棒）连接，如下图所示将连接棒插入下层管中即可。若需使用「主架插销」则务必检查圆盘对齐孔是否在同一方向。（12）U型调整座调整架体搭设高度：到搭设高度后，将「U型调整座」牙管插入主架管中，再以扳手调整至所需高度。五、盘扣式钢管支撑体系应用小结哈尔滨大剧院工程的大剧场舞台与观众厅部位的高空大跨度超重构件空间区域，采用了盘扣式钢管支撑体系作为结构施工的承重支撑架。使用过程中，搭设简单快速，架体稳定，承载安全，达到预期效果。1、承载力高，适用于超重构件的支模体系。盘扣式钢管支架杆件采用低合金高强度钢材，经热镀锌防腐处理，坚固耐用，承载能力高。哈尔滨大剧院项目搭设的盘扣架经“国家建筑工程质量监督检验中心”对0.9×1.5m格构柱进行了抗压试验，抗压试验值为834.3kN(单座四柱)，单根立杆允许承载值达：834.3kN/4=208.575kN，如此大的承载能力，为架体的安全带来了极大的保障。2、构造简单，搭拆方便安全高效。因承载能力高而杆件用量少，杆件及连接头定型生产，承插式连接，安装拆卸快捷、简便，效率高。通过本工程使用与传统支模工艺相比，可提高工效30%，如大剧场主舞台区域，面积756m2，搭设高度47m，于2011年8月4日搭设开始，仅仅24天，至8月28日即完成搭设（包含中途受施工影响天数）。3、承重支撑体系规整，构造稳定安全，特别适用于超高承重支撑架体系。因采用工厂定型生产，构件尺寸规整，连接方式模块化，构件强度高不易变形，搭设成的支撑体系垂直度有保证，立杆、定位杆、斜杆、水平杆等自成体系，整个体系稳定性好。4、防腐耐用，维护简单，周转次数多。所有构件采用热镀锌工艺进行防腐处理，日常维护简单，防腐耐用，周转次数多。六、剧院工程中特殊部位支撑体系选择可考虑综合利用剧院工程的特殊部位存在共性的一些结构特点，就是舞台与观众厅区域高大空间和超重构件，一般最大空间高度在50米左右，跨度在20-35米之间，主舞台上空有一层为舞台工艺服务的钢结构格栅顶，侧舞台一般安装有吊车轨道钢梁，观众厅需要进行建筑声学吊顶。在选用这些区域结构施工的支撑体系时，除了考虑结构施工承重支模体系的安全外，还可考虑这些区域施工脚手架的综合利用问题。1、舞台台仓结构拆模完成后，可利用承重支撑架改造，一般降低高度3-4米，搭设操作平台，即可进行栅顶钢结构（侧舞台轨道梁钢结构）安装，舞台区域的钢天桥、舞台钢码头、舞台灯光吊架等都可利用此架体施工安装。该区域钢结构施工速度快，工期短，完成后即可拆除架体，综合效益比较高。2、观众厅建筑声学吊顶（包含灯光天桥），也可利用承重支撑架改造后进行施工。观众厅的建筑声学装饰吊顶一般工期较长，若采用原结构用承重支撑架改造为操作平台，需要综合测算成本费用，比较后决定。3、上述区域的施工操作架架体高，搭设量大。若将承重架拆除后，重新搭设操作架，将极大的浪费人力，物力，同时也将对工期带来较大影响。4、综合利用承重支撑架的条件是：后续施工图完善，专业施工单位已招标完成，具备紧跟衔接施工条件，架体不用闲置较长时间。