高空悬挑结构支撑体系的研究与应用要点.doc

高空简支梁结构支撑体系的研究与应用 中建三局一公司贵阳分公司省委办公业务大楼64m高支模 一、工程概况 贵州省委办公业务大楼建设地点位于贵州省省委大院内，总建筑面积5.5万平方米，其中地面以上约4.5万平方米，地下室约1万平方米。主楼17层，裙房4层，地下2层。楼高76.4米，长104米，宽48.8米。地下-2层为人防地下室，平时为地下停车场，地下-1层为停车场。 本工程为综合性办公业务大楼，裙楼层高4.5m，主楼层高4.2m，柱距为8m，梁的跨度大，门厅高度达到14m。结构相对复杂。 本工程在1~3/J~L及25~27/J~L轴处（大楼东西面）64.75m（十六层）标高处设计有一转换层，转换层梁板正下方1~15层均无楼板，净空高度达到64.8m。 64m高空简支梁混凝土结构截面大、跨度大，安全施工面临严峻考验，质量要求严格，工期紧迫，本工程64m高空简支梁施工贵阳市尚无此先例。 传统满堂脚手架使用存在以下问题： 1、钢管、扣件均需人工搭设、拆除，不仅增加投资，而且严重影响工期； 2、64米高钢管自身重量达450KG，钢管脚手架承载能力几乎为零，需设置双钢管立杆，且立杆密度加至@500，，脚手架钢管、扣件使用较多，仅高支撑模板一项将需投入钢管300吨，扣件6万个，人工、运输、租赁费用等极其昂贵； 3、由于立杆、水平杆密度大，人无法操作、检查；构造要求的水平、垂直方向剪刀撑也无法搭设，架体垂直度无法控制，容易失稳，安全隐患较多； 4、由于此处结构施工完后还需进行装修吊顶施工，同样需要脚手架操作平台，如结构施工完后不拆除，则钢管闲置时间过长，如在结构施工完后拆除，则在装修吊顶施工时又需要再行搭设64米高脚手架。 5、依据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2001）6.4.4”对高度24米以上的双排脚手架，必须采用刚性连墙件与建筑物可靠连接。”(强制性条文)，但施工现场无法按规范6.1.1条款中“二步三跨或三步三跨“的规定设置连墙件。 由此可见，传统钢管脚手架无法满足要求，项目部需创建新型的支撑体系来替代。 二、课题目标 （一）目标 贵州省委办公业务大楼64米高空简支梁结构支撑系统稳定、安全。 （二）目标值 1、施工加荷过程中竖向构件侧向变形控制在10mm以内； 2、支撑系统刚度满足要求，砼浇筑过程中沉降控制在5mm以内； （三）目标可行性论证 1、有利条件 1）任何支撑体系均为型钢作构件组成有限元的结构体系，即可通过钢结构等专用软件实现结构的应力、应变模拟试验； 2）本工程高支撑体系方案的研究得到公司总部技术顾问的支持； 2、不利条件 1）、工程量大，工期紧迫； 2）安全隐患多； 综合以上情况，经过客观分析，项目认为目标完全能够实现。 三、提出方案，确定最佳方案 (一)方案的提出 在开工之初，围绕课题，项目成员通过“头脑风暴法”集思广益对其高空支撑模板方案进行讨论，按支撑结构形式归纳提出四种方案及其立面图如下： 1、格构式钢柱支撑体系 2、钢桁架梁支撑体系 3、上部斜拉工字钢支撑体系 4、下部斜撑工字钢支撑体系 方案一 格构式钢柱支撑体系 方案二 钢桁架梁支撑体系 方案三 上部斜拉工字钢支撑体系 方案四 下部斜撑工字钢支撑体系 (二)方案的分析、评估与选定 1、方案一的分析论证 采用工字钢梁和格构式钢柱的支撑平台与钢管排架相结合的办法。具体施工方案是在±0.00结构上浇筑混凝土基础，竖钢结构的型钢格构柱，于柱顶上沿纵向架设工字钢梁，工字钢梁两端附着在主题结构的60.6m楼面上，再在工字钢平台上搭设支撑64.75m层的满堂钢管脚手架支撑系统，来解决64.75m的高支模体系。 由格构柱、工字钢梁构成平台直接支撑脚手架体系，荷载通过钢管排架传递给工字钢梁和格构钢柱，再传给基础。但由于格构钢柱高度达到60米，中部需增加附墙杆，且附墙杆过长。格构钢柱基础落在地下室顶板上，需对地下室顶板进行回顶，格构钢柱达到60米，用钢量大，施工周期长，施工复杂，费用高。 该方案具有：1）安全可靠，万无一失； 2）传力明确，受力合理； 3）施工周期长，施工复杂； 4）用钢量大，费用高； 经研究分析对比，该支撑体系安全性高，但施工周期长，施工复杂，费用太高不经济。通过项目的讨论，认为此方案不可行。 2、方案二的分析论证 采用钢桁架梁和工字钢梁的支撑平台与钢管满堂架相结合的办法。具体施工方案是在60.6m楼面上安装钢桁架梁，桁架梁两端固定在60.6m楼面上，在桁架梁上铺设工字钢，再在工字钢平台上搭设满堂钢管脚手架支撑系统，来解决64.75m的高支模体系。 由钢桁架梁、