对于如何应用转换桁架技术的探讨

【摘要】随着社会的发展，对建筑工程的使用功能要求也逐步提高，超高、大跨度工程日益增加，因此施工过程中模板及支撑系统的难度和要求也越来越高，对支撑系统的质量控制也是一个关键环节。近年来全国发生多起施工过程中因支撑系统原因造成模板坍塌的重大安全事故，因此，工程建设参与各方应引起高度重视，施工单位应对模板及支撑系统进行精密计算，制定切实可行的支模方案；监理单位应对支模方案认真审查，加强施工过程中的检查；质量安全监督部门应把超高、大跨度模板施工作为重点监控对象。

【关键词】高层建筑；楼板；混凝土

[Abstract]with the development of society, the use of function of the building asks to also rise stage by stage, high, large span project is increasing, therefore in the process of construction formwork and support system difficulty and requirements are also getting higher and higher, the support system of quality control is a key link. In recent years, the country has occurred during the construction of supporting system for the cause of the collapse of major safety accident, therefore, the parties involved in construction projects should cause height to take seriously, the construction unit shall formwork and support system for precision calculation, make practical formwork supporting scheme； supervision units should carefully review the formwork project, strengthen construction process check； quality and safety supervision departments should take high, large span formwork construction as a key monitoring object.

[ Key words ] tall building floor slab； concrete；

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

引言

大型钢结构构件的质量较大，在安装过程中一般采用脚手架多层回顶的方法。假设各层混凝土楼板平均分担钢构件传递的临时支撑荷载，这对于大跨度混凝土楼板可能带来安全隐患。结合实际工程实例，对超高层大型钢结构转换桁架不同的临时支撑方案进行了研究，分析了混凝土楼板和回顶脚手架的受力状态，提出了可能出现安全隐患的情况，给出了采用转换钢地梁的解决办法。结果证明是安全、经济有效的。

1工程概况

某超高层建筑，总高340m，共93层，主体结构采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，在32～36层及60～64层采用由钢结构伸臂桁架及带状桁架组成的两个钢结构转换层。混凝土楼板最大跨度为15.36m。钢结构伸臂桁架的构件比较重，在安装过程中需要设置临时支撑，最大的支点质量达到45t。通常的解决办法是:设置多层混凝土楼板脚手架回顶支撑体系，假设支撑外力经过回顶钢脚手架的传递由多层混凝土楼板平均承担。考虑到本项目的楼板跨度较大，临时支撑的荷载较重，对钢脚手架的多层回顶方案进行了三维空间的有限元模拟计算，计算表明直接承受临时支撑荷载的混凝土楼板及本层钢脚手架承担了较大比例的外力，按此方案进行施工会使混凝土楼板产生局部开裂，破坏混凝土楼板，给结构带来安全隐患。经研究分析，最终采用钢结构H型钢组合地梁的办法，将临时支撑的荷载直接传递给混凝土柱及混凝土边梁，有效地避免了安全隐患，顺利完成了安装工作。

2结构概况及计算假定

32层钢结构转换层的结构平面布置及临时支撑的位置 (A～J)如图1所示，混凝土楼板厚250mm，强度等级C60。钢脚手架多层回顶做法:采用3层钢脚手架进行回顶，由29，30，31层和32层的混凝土楼板承担临时支撑荷载。回顶层数等于临时支撑等效均布荷载比楼层设计活荷载。

也可以通过验算楼面楼板和梁的实际承载能力来确定回顶楼层的数量。

图1钢结构转换层结构布置

回顶钢脚手架的数量等于临时支撑荷载比单根钢脚手杆的承载能力。

计算假定:

1有回顶脚手架与混凝土楼板顶紧、无间隙。

2参与回顶的各层混凝土楼板平均分担临时支撑荷载。

3结构分析

采用有限元分析软件MIDAS进行计算分析，混凝土楼板采用壳单元，混凝土梁、柱和钢脚手架采用梁单元。荷载取值:①恒荷载:楼板自重；②施工活荷载:2kN/m2；③回顶点集中荷载:A点450kN，B点180kN，C点250kN，D点200kN，E点350kN，F点350kN，G点400kN，H点 300kN，J点300kN。在组合荷载作用下，32层混凝土楼板顶部最大拉应力61N/mm2，31层混凝土楼板顶部最大拉应力596N/mm2。在活荷载作用下， 混凝土楼板板顶应力值如表1所示。

表1活荷载作用下混凝土楼板板顶应力值比较

由上述分析可知，如果采用各层楼板平均承担临时支撑荷载的假设，各层楼板的拉(压)应力应占总应力的25%，在1点的计算拉应力与首层所占34.33%的实际应力比率相差较大；类似的，在A点和B点计算压应力也与首层所占的实际应力比率41.25%和43.79%相差较大，由此可见，采用混凝土楼板平均分配临时支撑荷载的假定是不合理的。由于钢脚手架的刚度相对较弱，首层混凝土楼板的变形最大，向上混凝土楼板的变形逐步减小，相应的混凝土楼板的内力也逐层减小，分担临时支撑的荷载作用也相应减小。如若采用上述假定进行逐层回顶施工方案，将会给回顶最上层的混凝土楼板带来安全隐患，尤其是对于大跨度混凝土楼板的结构。

最终决定采用H型钢组合钢地梁的方案:在第32层混凝土楼面上设置转换H型钢组合梁，梁底距离楼板顶面150mm，梁的两端支撑在钢垫梁上，通过钢垫梁将临时支撑荷载直接传递给混凝土梁和混凝土柱。H型钢组合钢地梁如图2所示。

图2H型钢组合钢地梁

H型钢的总用钢梁约为28t，可以周转使用，同时加快了钢脚手架的周转速度，经测算收到了比较好的经济效益。

4结论

实践表明采用H型钢组合钢地梁的办法避免了由于计算假设的不合理给混凝土楼板带来的安全隐患，加快了施工速度，提前5d完成了转换层钢桁架的施工工作。综合以上施工分析及经验，总结归纳出以下结论。

1)对于大跨度混凝土楼板，在施工过程中，当临时支撑所传递的荷载值较大时，要慎重采用钢脚手架多层回顶的方法，建议进行三维施工验算分析，以确定最上层混凝土楼板是否可以承担实际分担、实际传递的外荷载。

2)对于大跨度混凝土楼板，建议采用设置钢地梁的方法，将临时支撑的荷载直接传递给混凝土梁或混凝土柱，这种方法传力明确，且安全可靠。

3)要保证钢地梁的底面距离混凝土楼板的上表面留有足够的高度，防止钢梁在外荷载的作用下下挠，导致混凝土楼板直接承受临时支撑的荷载，建议高度范围为150～200mm。

结束语

工程中应用的临时支撑系统,解决了超重大型钢结构转换桁架高空安装的难题,不占用劲性混凝土核心筒工作面,缩短了工期,经济高效,与脚手架支撑相比费用节约了很多。在重型大跨度钢结构高空安装工程中采用此工装措施安全可靠,实施效果良好,能较好的满足结构施工要求。