周澤安 侯景強 張 沖 吳 迪 朱 鈺 符華利

中國建筑第二工程局有限公司 廣東 深圳 518048

裝配式建筑現(xiàn)已在建筑行業(yè)成為一種主流趨勢，它是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行，在工廠加工制作好建筑需要的預(yù)制構(gòu)件和配件，再運輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成的建筑。

常見的預(yù)制構(gòu)件有預(yù)制陽臺、預(yù)制凸窗、預(yù)制樓梯、預(yù)制條板墻及預(yù)應(yīng)力疊合板。其中預(yù)制陽臺懸挑于結(jié)構(gòu)中，其支撐加固方式成為重中之重[1-3]。

本文介紹一種新型承插式可折疊支撐架，由單元式架體組裝成形，用于預(yù)制陽臺底部支撐，達(dá)到綠色施工、提高施工效率及節(jié)約施工成本的目的。

1 工程概況

以長圳公共住房及其附屬工程項目中的8 棟52 層超高層住宅樓、2層商業(yè)裙房、2層地下車庫（以下簡稱“本項目”）為例，對預(yù)制陽臺承插式可折疊支撐架的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

本項目占地面積5.7 萬 m2，建筑面積42.19 萬 m2。8棟塔樓采用的預(yù)制構(gòu)件包含預(yù)制凸窗、預(yù)制陽臺、預(yù)制樓梯和預(yù)應(yīng)力疊合板4 種預(yù)制構(gòu)件。

預(yù)制陽臺是指按照設(shè)計規(guī)格在工廠預(yù)先制成的鋼筋混凝土陽臺構(gòu)件，預(yù)留外伸鋼筋，現(xiàn)場通過與梁和板面鋼筋搭接后澆筑混凝土進(jìn)行連接。本項目標(biāo)準(zhǔn)層塔樓大部分預(yù)制陽臺型號尺寸為3 550 mm×1 410 mm×500 mm，質(zhì)量為2.3 t。

安裝預(yù)制陽臺前需搭設(shè)獨立的臨時支撐架，將支撐架高度調(diào)整好后，吊裝預(yù)制陽臺擱置在臨時支撐架上，完成預(yù)制陽臺與主體結(jié)構(gòu)的鋼筋連接后，澆筑混凝土將結(jié)構(gòu)與構(gòu)件連為一體。

2 承插式可折疊支撐架構(gòu)造

常用的預(yù)制陽臺支撐系統(tǒng)為扣件式鋼管腳手架，為提高工作效率，加快施工進(jìn)度，本項目研發(fā)了一種承插式可折疊支撐架作為預(yù)制陽臺的臨時支撐系統(tǒng)，相較于扣件式鋼管腳手架，承插式可折疊支撐架安拆更方便快捷，可提高施工效率。

支撐架標(biāo)準(zhǔn)節(jié)由4 根Q235 空心鋼管作為立柱，2 根方通作為交叉可折疊橫梁，兩頭與鋼管間用氣焊焊接，方通交叉點用高強螺栓連接，通過旋轉(zhuǎn)不同角度，調(diào)節(jié)架體4 根立柱的支撐位置。1 個架體為一個單元，兩個單元之間通過連接件連接，隨安裝高度調(diào)節(jié)單元個數(shù)，單個架體高度為1.2 m，上部架體可根據(jù)不同層高選擇標(biāo)準(zhǔn)節(jié)架體或定制節(jié)（圖1）。基于安全考慮，架體搭設(shè)一般不超過3 節(jié)，架體總高度不超過4 m。

圖1 支撐架總體示意

3 承插式可折疊支撐架設(shè)計與加工

鋼管與方通均采用Q235 碳素鋼，立桿所用空心鋼管外直徑45 mm，壁厚3 mm，鋼管之間的水平連接件為4#方通，壁厚為2 mm，方通通過M10 螺栓連接。根據(jù)現(xiàn)場測量放線和深化設(shè)計，確定空心鋼管、方通和U 形可調(diào)頂托的實際規(guī)格和數(shù)量，提交專業(yè)工廠生產(chǎn)加工。

4 承插式可折疊支撐架承載力驗算

4.1 支撐架單元構(gòu)件承載力建模分析

對恒載分項系數(shù)、活載分項系數(shù)進(jìn)行取值，根據(jù)施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值、活荷載設(shè)計值及陽臺自重、面積，計算出實際作用于支撐架頂部的總荷載。

本工程鋼管、方通均為Q235 鋼材，鋼管壁厚3 mm，方通壁厚2 mm，陽臺板采用C30 混凝土，板厚200 mm，鋼管、水平方通及陽臺板均采用殼單元（SR4）。按照GB 50009—2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，恒載分項系數(shù)取1.3，活載分項系數(shù)1.5，施工活荷載標(biāo)準(zhǔn)值2.0 kN/m2，活荷載設(shè)計值3.0 kN/m2。以質(zhì)量2.5 t、面積5 m2的陽臺為例，考慮恒載分項系數(shù)1.3，板厚取260 mm，采用重力荷載進(jìn)行加載，實際作用于支撐架頂部的荷載設(shè)計值為9.5 kN/m2。

4.2 支撐架組合結(jié)構(gòu)承載力建模分析

通過鋼管、連接件架體擺放角度、施工總荷載等相關(guān)參數(shù)，計算支撐架鋼管柱軸向壓應(yīng)力以及鋼管柱跨中最大鼓曲變形值，要求鋼管柱軸向壓應(yīng)力小于鋼管強度設(shè)計值，跨中最大鼓曲變形值小于容許值，得出是否滿足設(shè)計要求。

1）兩個承插式可折疊支撐架（雙層）在豎向荷載作用下的應(yīng)力云圖如圖2 所示，由于陽臺偏心于支撐架一側(cè)250 mm，偏心一側(cè)鋼管柱的軸向壓力較另外一側(cè)偏大，鋼管柱的最大軸向壓力值為23.75 MPa，該應(yīng)力最大值出現(xiàn)在上下層支撐架連接的部位，但遠(yuǎn)小于鋼材屈服強度，水平方通受力較小。

圖2 應(yīng)力云圖

2）兩個承插式可折疊支撐架（雙層）在豎向荷載作用下的位移變形云圖如圖3 所示，整體模型的位移變形云圖如圖4 所示，整個支撐架向陽臺偏心一側(cè)傾斜，支撐架鋼管柱頂水平位移最大為0.320 mm，立柱跨中鼓曲0.182 mm，鋼管柱基本上保持豎向直立、穩(wěn)定狀態(tài)，整個支架結(jié)構(gòu)未發(fā)生明顯傾斜，保持豎向穩(wěn)定狀態(tài)。

圖3 位移變形云圖

圖4 整體模型位移變形云圖

3）綜上所述，該承插式可折疊支撐架（雙層）在給定的陽臺質(zhì)量及施工活荷載作用下，總荷載設(shè)計值為9.5 kN/m2，鋼管柱軸向壓應(yīng)力最大值23.75 MPa，遠(yuǎn)小于Q235 鋼材強度設(shè)計值215 MPa；鋼管柱跨中最大鼓曲變形值0.182 mm，遠(yuǎn)小于規(guī)范要求的跨度的1/200 的容許值，支撐架結(jié)構(gòu)的強度及穩(wěn)定性均滿足要求，支撐架安全可靠。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程

地面清理、放線定位→擺放下部單元架體→安裝連接件→安裝上部單元架體→調(diào)節(jié)頂托與方木→吊裝陽臺→調(diào)平、檢驗驗收→澆筑混凝土→拆除支撐架

5.2 操作要點

5.2.1 清理、放線定位

首先要檢查地面基層，基層表面應(yīng)平整、光潔、無雜物。檢查核對地面標(biāo)高和墻體垂直度，均應(yīng)符合設(shè)計要求。確認(rèn)樓面所有區(qū)域高度變化，以便支撐架調(diào)整。使用紅外線水準(zhǔn)儀在室內(nèi)四周的墻面畫出標(biāo)高控制水平線。

5.2.2 擺放下部單元架體

根據(jù)畫線位置，在地面上放上4 個木模板，將下部標(biāo)準(zhǔn)節(jié)單元架體4 根立柱根據(jù)所需長寬收縮折疊分別立于4個木模板上，確保底部架體穩(wěn)定性。架體需平整，且高度需在同一水平高度上。安裝完成后，檢查其水平度和垂直度。

5.2.3 安裝連接件

將連接件插入鋼管中，安裝完成后檢驗其水平度。需保證4 個連接件插入后都處于同一水平面，防止下一個架體安裝時發(fā)生傾斜。

5.2.4 安裝上部架體

根據(jù)陽臺間高度，上部架體可選擇標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和定制節(jié)架體。因本項目陽臺間高差為2.6 m，所以上部架體安裝選擇1.2 m 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。

架體安裝前將頂托插入架體上部鋼管內(nèi)，然后再將單元架體安裝在連接件上。安裝完成后，要保證支架的垂直度與平整度，不得傾斜。

5.2.5 調(diào)節(jié)頂托與方木

根據(jù)現(xiàn)場測量標(biāo)高結(jié)果，將頂托與方木調(diào)節(jié)至指定高度。調(diào)整完成后，微調(diào)支架的垂直度與平整度。

5.2.6 吊裝陽臺

用塔吊將預(yù)制陽臺吊到支撐架上，待預(yù)制陽臺與樓板鋼筋連接后，使架體上部頂托與方木和陽臺底部完全頂緊貼合。支撐架穩(wěn)定牢靠后，塔吊方可脫鉤。

5.2.7 調(diào)平、檢驗驗收

安裝完畢后，須對支撐架穩(wěn)定性、平整度、垂直度、高低差、收邊等進(jìn)行全面檢查，組織監(jiān)理驗收。驗收合格后，方可進(jìn)行下一步工序。

5.2.8 澆筑混凝土連接預(yù)制陽臺

預(yù)制陽臺下排鋼筋插入結(jié)構(gòu)梁內(nèi)，上排鋼筋置于板面底筋與面筋中間，澆筑梁板混凝土，使預(yù)制陽臺與結(jié)構(gòu)連接，形成整體。

5.2.9 拆除支撐架

混凝土澆筑完畢后12 h 內(nèi)澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間不少于7 d。待混凝土強度達(dá)到80%后，方可拆除支撐架。首先松開頂托，取下頂部方木，隨后依次取下上部架體、中間部位連接件，最后將底部架體收攏放平，并將所有構(gòu)件從爬架與塔樓之間的間隙傳遞到頂部繼續(xù)施工。

6 質(zhì)量控制措施

6.1 主控項目

1）安裝支撐架前，應(yīng)對加工和購進(jìn)的構(gòu)配件及材料等進(jìn)行全面的查核驗收。檢查驗收內(nèi)容包括：原材料的檢驗，配件結(jié)構(gòu)尺寸的核驗，支撐構(gòu)件、配合件的各項功能的檢查，符合設(shè)計要求后，方可使用。

2）安裝支架前應(yīng)對支架的平整度和垂直度進(jìn)行驗收，防止支撐過程中出現(xiàn)偏位和不穩(wěn)定因素，保證預(yù)制陽臺安裝的穩(wěn)定性。

3）支撐架材質(zhì)必須符合設(shè)計要求和規(guī)范規(guī)定，且應(yīng)具有耐磨、防潮、阻燃、耐污染、耐老化等特點。

4）架空地板安裝、校正過程中，要嚴(yán)密觀察、精心操作，不得出現(xiàn)碰磕、摩擦、撞擊，以避免造成架空地板的碰缺、劃痕、裂縫等缺陷。

5）在拆裝過程中應(yīng)輕拿輕放，堆疊整齊，避免在運輸過程中對貨物造成磨損或因擠壓造成構(gòu)件的品質(zhì)缺陷。

6.2 一般項目

1）安裝支撐架前，要保證地面的平整度，確保支撐架的定位和安裝完成后處于水平狀態(tài)。

2）安裝支撐架時，由于樓層高度大于單個支撐架高度，因此需要多個支撐架搭接，操作時要保證搭接處的間縫不得過大。

3）支撐架完成后，要保證支撐架與地面保持垂直狀態(tài)，不得傾斜。

7 效益分析

大陽臺底部面積為5 m2，支撐架搭設(shè)高度2.6 m。將2種不同陽臺支撐架實際搭設(shè)所消耗的費用進(jìn)行對比：搭設(shè)鋼管支撐架，單個陽臺的支撐總共需要耗費445.9 元；使用承插式可折疊支撐架，搭設(shè)單個陽臺的支撐總共需要耗費348.4 元。

可見，使用承插式可折疊支撐架搭設(shè)單個陽臺可節(jié)省近百元費用，有效降低了項目成本。

8 結(jié)語

預(yù)制陽臺承插式可折疊支撐架施工技術(shù)適用于支撐架搭設(shè)高度不超過5.5 m、支撐質(zhì)量不超過4.5 t、支撐架搭設(shè)長寬比不超過2 ∶1 的預(yù)制陽臺施工。

承插式可折疊支撐架可靈活展開或收攏，施工中可從爬架與塔樓結(jié)構(gòu)之間的間隙傳遞，便于材料的轉(zhuǎn)移。安裝時只需要將工廠統(tǒng)一生產(chǎn)裝配好的單元式標(biāo)準(zhǔn)架體通過連接件連接起來，不需要額外的節(jié)點扣件，操作簡便快捷，對工人的技術(shù)要求較低，靈活度高，和傳統(tǒng)的鋼管支撐架相比，人工耗費量少，同時具備良好的安全穩(wěn)定性，符合項目保證質(zhì)量與安全、綠色施工、加快進(jìn)度以及控制成本的施工要求，有利于裝配式建筑的更好發(fā)展，具有較好的推廣應(yīng)用價值。