陸海濤

（博元建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，浙江 嘉興 314000）

酒店、商業(yè)等公共建筑為追求立面效果通常設(shè)計(jì)不規(guī)則平面，但出于功能要求或結(jié)構(gòu)計(jì)算的限制，往往會在平面凹凸位置的頂層或多棟建筑之間設(shè)置連接體及混凝土構(gòu)架梁，此部分結(jié)構(gòu)就會存在懸空的問題，常規(guī)支模方法實(shí)施非常困難，同時帶來極大的安全隱患及施工成本，本文依托三亞海棠之星項(xiàng)目，對懸空架構(gòu)層的支撐體系進(jìn)行研究，為今后類似工程提供借鑒。

1 工程概況

三亞海棠之星度假酒店綜合項(xiàng)目，包括高層酒店、低層獨(dú)棟別墅客房群及完整的娛樂配套設(shè)施，總建筑面積116 515.94m2，其中高層酒店塔樓地下2層，地上30 層，建筑高度117.9m，結(jié)構(gòu)形式為異形柱框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，懸空構(gòu)架梁位于高層酒店架構(gòu)層，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，梁面標(biāo)高113.150m，最大截面尺寸500mm×1200mm，跨度22m，懸空部分投影面積約155m2，懸空高度113.15m，如圖1。

圖1 架構(gòu)層

2 支撐體系設(shè)計(jì)

2.1 體系對比

施工方案實(shí)施前，對比分析了幾種支撐體系的差別及適用場景。由于構(gòu)架梁標(biāo)高超過100m，采用傳統(tǒng)的落地式滿堂架，從地下室頂板開始搭設(shè)，隨著高度增加，架體的承載力、整體穩(wěn)定性（高寬比超限）、沉降等都無法滿足要求，材料用量也非常大，不經(jīng)濟(jì)不安全；如采用懸挑工字鋼支撐，配合腳手架支模，能夠適用小跨度、小重量的混凝土結(jié)構(gòu)，對于本項(xiàng)目超過20m 的懸空構(gòu)架梁支撐實(shí)現(xiàn)比較困難，會存在工字鋼截面大幅擴(kuò)大，且變形撓度大，無法保證支模架的安全。

對此，提出在構(gòu)架梁底部設(shè)置空中鋼結(jié)構(gòu)托架，鋼托架為鋼桁架形式，可大大降低構(gòu)件截面尺寸，同時在托架上部設(shè)置鋼管模板腳手架，以此降低支模高度，保障支模安全及質(zhì)量。

2.2 模板腳手架

腳手架采用盤扣式鋼管腳手架，由于架構(gòu)層均為混凝土梁，無結(jié)構(gòu)板，因此僅考慮梁下的模板腳手架，腳手架落位在鋼托架上部分配梁上，從下到上依次為底托→立桿→頂托→鋼管主楞→方木→木模板，模板腳手架搭設(shè)高度6.1m，梁下縱距900mm，橫距300mm，步距1 500mm，鋼管腳手架主要作用為傳遞上部構(gòu)架梁自重荷載、模板荷載及施工荷載，軟件計(jì)算通過驗(yàn)算。

2.3 鋼托架

鋼托架由縱橫向三角鋼桁架構(gòu)成，考慮到鋼托架的安裝高度超過100m，最便捷的安裝方式為現(xiàn)場塔機(jī)整體吊裝，因此在22m 跨度（長向）方向設(shè)置對稱的兩片鋼托架（以下稱鋼托架1），縮短跨度，降低重量；垂直跨度方向共設(shè)置14 片鋼托架（以下稱鋼托架2），根部與混凝土連接，懸挑端部落位在鋼托架1 上部。所有鋼托架與混凝土梁、板、墻的連接均采用預(yù)埋件或穿墻螺桿。

鋼托架1 尺寸為長11m 高6m，端部通過預(yù)埋件與墻體連接，為主受力結(jié)構(gòu)，其中上弦桿采用36a 工字鋼，其余桿件為32a 工字鋼，單片重量2.5t，共2 片，如圖2 所示。鋼托架2 尺寸為長9m 高4m，端部通過預(yù)埋件與墻體、樓板連接，桿件采用32a 工字鋼，單片重量1.1t，共14 片，如圖3 所示。在鋼托架2 上部設(shè)置工字鋼分配梁，作為盤扣腳手架的支座，上部焊接?16 鋼筋，防止鋼管滑動，工字鋼截面采用20a 工字鋼，間距按照盤扣縱橫距布置，與鋼托架2 點(diǎn)焊連接。

圖2 鋼托架1剖面

圖3 鋼托架2剖面

3 鋼托架設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 傳力體系

傳力從上到下依次為：混凝土梁自重、模板自重、人員施工荷載傳遞至模板、方木，再由其傳遞至鋼管腳手架立桿，隨后立桿傳遞荷載至分配梁，分配梁傳遞至鋼托架2，鋼托架部分荷載直接傳遞至樓層混凝土結(jié)構(gòu)，部分通過鋼托架1傳遞，再由鋼托架1 傳遞至混凝土剪力墻。

3.2 模型建立

通過有限元分析軟件對鋼托架進(jìn)行建模計(jì)算（圖4）。模型尺寸依據(jù)支架施工圖，腳手架轉(zhuǎn)化為荷載施加在模型上，不共同建立。支架與混凝土連接處均考慮鉸接連接，設(shè)置Dx，Dy，Dz平動約束，釋放Rx，Ry，Rz轉(zhuǎn)動約束；鋼托架桿件采用焊接連接；鋼托架1 與鋼托架2 采用彈性連接，設(shè)置Dx，Dy，Dz平動約束，釋放Rx，Ry，Rz轉(zhuǎn)動約束；鋼托架2 與分配梁采用彈性連接，設(shè)置Dx，Dy，Dz平動約束，釋放Rx，Ry，Rz轉(zhuǎn)動約束。

圖4 模型示意圖

3.3 荷載計(jì)算

結(jié)構(gòu)自重包括鋼托架自重以及鋼管腳手架+上部混凝土梁（及模板）自重，鋼托架采用Q235B 鋼材，自重由模型自動考慮?；詈奢d主要為人員、設(shè)備荷載，考慮2kN/m2，風(fēng)荷載在腳手架計(jì)算中考慮，此模型不再考慮。荷載組合為1.3 恒+1.5 活。

經(jīng)計(jì)算，結(jié)構(gòu)總體最大應(yīng)力179.3MPa＜f=205MPa，最大剪應(yīng)力53MPa＜f=125MPa，最大位移發(fā)生在跨中，為27.651mm。

4 施工流程及注意事項(xiàng)

1）預(yù)埋件施工 預(yù)埋件作為鋼托架傳力的關(guān)鍵部位，需保證其預(yù)埋位置的精度及板厚等材質(zhì)用料，托架吊裝前，應(yīng)對預(yù)埋件其進(jìn)行復(fù)測。

2）底部挑網(wǎng)設(shè)置 本懸空構(gòu)架梁施工高度超過100m，高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大，需設(shè)置安全挑網(wǎng)，保障施工安全。

3）鋼托架1 吊裝 鋼托架1 分為對稱的兩片，吊裝采用現(xiàn)場塔機(jī)，就位后應(yīng)在兩側(cè)拉設(shè)纜風(fēng)繩，鋼托架2 未安裝前嚴(yán)禁拆除。

4）鋼托架2 吊裝 鋼托架2 吊裝后，在擱置于鋼托架1 后應(yīng)對其進(jìn)行焊接固定。

5）分配梁吊裝 在鋼托架1/2 安裝完成后，依次劃線，隨后吊裝分配梁，分配梁與鋼托架2進(jìn)行焊接，分配梁安裝完成后，在上部焊接?16定位鋼筋，隨后鋪設(shè)模板作為底部防護(hù)。

6）鋼管腳手架搭設(shè) 鋼管腳手架應(yīng)嚴(yán)格按照間距要求設(shè)置，并設(shè)置斜拉桿；盤扣搭設(shè)時，應(yīng)注意檢查底托、頂托的設(shè)置情況，立桿連接點(diǎn)交錯設(shè)置，并敲緊水平桿與立桿連接的鋼插銷。根據(jù)軟件位移計(jì)算結(jié)果，對腳手架頂托進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整，消除鋼托架端部變形大的問題。

5 結(jié)語

本文研究了一種超高層懸空構(gòu)架梁的支模方法，提出采用鋼托架結(jié)合鋼管腳手架的組合支撐體系，并對支撐體系建模計(jì)算分析，模擬體系的受力及變形情況，并通過鋼管腳手架進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整，實(shí)現(xiàn)混凝土成型要求。此研究規(guī)避了傳統(tǒng)落地式鋼管腳手架及懸挑工字鋼支模架的實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)，大大降低了高空支模成本、安全風(fēng)險(xiǎn)，可實(shí)施性強(qiáng)。O