陳 飛

汪能亮

袁登峰

王天乙

浙江省建工集團(tuán)有限責(zé)任公司，浙江 杭州 310013

1 工程概況

余政工出【2019】28 號(hào)地塊項(xiàng)目位于杭州市余杭區(qū)，建筑面積60 萬m2，地下3 層，基坑最深處22 m，地上共分為6 個(gè)單體。其中1#、2#樓為180 m 超高層建筑，基礎(chǔ)形式為鉆孔灌注樁+筏板基礎(chǔ)。本項(xiàng)目1#樓距杭州地鐵三號(hào)線龍舟路站30 m，地鐵盾構(gòu)尚未始發(fā)，為避免深基坑施工對(duì)地鐵盾構(gòu)造成影響，1#樓須盡快完成地下室施工。該地下室平面面積約4800 m2，其施工的重難點(diǎn)為底部超厚筏板基礎(chǔ)的施工。筏板鋼筋支撐架體系的運(yùn)用，有效地解決了超厚筏板鋼筋施工的難題，促進(jìn)了超厚筏板基礎(chǔ)的施工進(jìn)度。

2 超厚筏板基礎(chǔ)鋼筋支撐架設(shè)置的必要性

1#樓筏板面積約4800 m2，大面積筏板厚度3.3 m，坑中坑筏板厚度8.0 m，其余區(qū)域厚度4.3～6.0 m 不等，筏板面層配筋28@140 雙層雙向布置。不同板厚布置區(qū)域見圖1。

圖1 1#主樓筏板基礎(chǔ)厚度分布

常規(guī)鋼筋馬凳適用高度約1 m，若過高則馬凳穩(wěn)定性將下降。本項(xiàng)目筏板上部鋼筋自重荷載超過1.35 kN/m2，常規(guī)鋼筋馬凳無法滿足該荷載要求，必須采用強(qiáng)度和剛度均較大的支撐體系來保證筏板鋼筋施工安全。

3 不同形式支撐架優(yōu)缺點(diǎn)分析與選型

廣泛應(yīng)用于超厚筏板基礎(chǔ)鋼筋工程施工的支撐架有鋼管支撐架與型鋼支撐架兩種，其優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

表1 不同支撐架體的優(yōu)缺點(diǎn)分析

兩種架體均可滿足本項(xiàng)目施工進(jìn)度要求，但型鋼支撐架在安全性、質(zhì)量可靠性、可施工性方面效果更佳。經(jīng)分析，本項(xiàng)目超厚筏板基礎(chǔ)鋼筋支撐架擬采用型鋼支撐架。

4 型鋼支撐架的設(shè)計(jì)、應(yīng)用及承載力監(jiān)測

4.1 型鋼支撐架材料的選擇

1）不同型鋼力學(xué)性能比較分析見表2。

由表2 可知，同型號(hào)3 種型鋼，工字鋼力學(xué)性能最優(yōu)，槽鋼適中，最后是等邊角鋼。但工字鋼的單位質(zhì)量最大，成本最高，施工時(shí)可操作性次于同型號(hào)槽鋼。

表2 槽鋼、工字鋼與角鋼的力學(xué)性能統(tǒng)計(jì)

2）可操作性分析。從單位質(zhì)量角度分析，同種規(guī)格等邊角鋼質(zhì)量最輕，便于施工吊運(yùn)和焊接操作，但其力學(xué)性能比另外兩種型鋼差，槽鋼的單位質(zhì)量適中。在采購鋼材時(shí)，質(zhì)量與成本呈正相關(guān)，因此槽鋼采購成本亦適中。

3）從可焊性角度分析。槽鋼三面為平面，工字鋼和角鋼均兩面平面，在與立柱、縱橫向橫梁焊接施工時(shí)，槽鋼與槽鋼間的接觸面較多，焊縫較長，安全系數(shù)更高。

經(jīng)從力學(xué)性能、可操作性和材料成本三個(gè)方面綜合分析，采用同規(guī)格槽鋼，其力學(xué)性能可滿足要求，且施工可操作性較強(qiáng)，成本適中，為本項(xiàng)目型鋼支撐架的優(yōu)選材料。

4.2 架體荷載與安全計(jì)算

1）架體組成。如圖2 所示為一榀架體，每榀架體由立柱和橫梁組成。每榀架體間用縱向連系梁連接。剪刀撐按縱橫向不大于4跨從底到頂連續(xù)布置。架體采用焊接連接。

圖2 型鋼支撐架構(gòu)造示意

2）荷載設(shè)置與傳力路徑。進(jìn)行架體安全計(jì)算時(shí)，為提高安全系數(shù)，將中間層溫度筋荷載全部置于架體頂部，與筏板面筋荷載疊加，按均布荷載進(jìn)行計(jì)算。荷載除鋼筋荷載外，還包括槽鋼自重、施工荷載（含施工人員及設(shè)備荷載）［1］。面層荷載傳至每榀支撐架橫梁上，再由橫梁通過焊縫傳至立柱，最后傳至底部。

3）安全計(jì)算。安全計(jì)算內(nèi)容包括橫梁強(qiáng)度和剛度驗(yàn)算、立柱強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算［2］、焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算。橫梁按照三跨連續(xù)梁進(jìn)行跨中彎矩和支座彎矩計(jì)算，取彎矩最大值進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，最大撓度為三跨連續(xù)梁均布荷載作用下的撓度值［3-4］。支撐架立柱按照軸心受壓構(gòu)件計(jì)算［2］。

4.3 型鋼支撐架體設(shè)計(jì)

經(jīng)安全計(jì)算，對(duì)架體立柱、橫梁、剪刀撐進(jìn)行如下設(shè)計(jì)。

立柱：立柱采用16a 號(hào)槽鋼。筏板范圍樁中心距以3000 mm 為主，為避免架體沉降，盡可能將立柱置于工程樁樁頂。經(jīng)計(jì)算，立柱間距3000 mm。立柱下焊250 mm×250 mm×10 mm 鋼板作止水用，同時(shí)將鋼板與筏板底筋焊接，便于立柱臨時(shí)固定。

橫梁：橫梁采用12.6 號(hào)槽鋼，豎向間距不大于3000 mm。筏板溫度筋間距900 mm，水平橫梁豎向間距按溫度筋位置設(shè)計(jì)，為2700 mm。每榀架體水平間距3000 mm，每榀架體間用12.6號(hào)槽鋼作連系橫梁。

剪刀撐：縱橫向每間隔4 跨設(shè)置12.6 號(hào)槽鋼剪刀撐，從底到頂連續(xù)布置。

4.4 施工工藝流程

施工工藝流程見圖3。

圖3 型鋼支撐工藝流程

1）筏板底筋綁扎 底筋綁扎時(shí)嚴(yán)格控制鋼筋間距，否則易造成立柱底部鋼板大面積懸空，影響立柱傳力。

2）立柱定點(diǎn)放樣 立柱盡可能置于樁頂，無法立于樁頂?shù)牡撞吭O(shè)置同底板強(qiáng)度的混凝土底座，避免筏板底筋受力后下?lián)献冃危?］。

3）鋼板、立柱焊接 立柱與鋼板應(yīng)滿焊牢固，焊腳尺寸不小于6 mm。

4）中間橫梁焊接 立柱固定時(shí)應(yīng)保證縱橫向?qū)R，可使橫梁焊接時(shí)順直、可焊性更強(qiáng)。

5）中間溫度筋綁扎。

6）頂部橫梁焊接 頂部橫梁焊接時(shí)應(yīng)充分考慮鋼筋保護(hù)層厚度和鋼筋層數(shù)，設(shè)置標(biāo)高控制線。頂部橫梁位置應(yīng)考慮避讓集水井。

7）筏板面筋綁扎 面筋綁扎時(shí)應(yīng)再次復(fù)核橫梁和立柱頂標(biāo)高，避免對(duì)鋼筋間距和保護(hù)層厚度造成影響。

型鋼支撐架現(xiàn)場實(shí)際施工情況見圖4。

圖4 現(xiàn)場實(shí)際施工

4.5 施工過程中架體承載力監(jiān)測

現(xiàn)場施工過程中，常見各工種將材料、工具器具堆放于架體上，若管控不到位甚至出現(xiàn)將成捆鋼筋原材堆于架體之上的現(xiàn)象，易造成架體局部荷載增加，超出支撐架承載力會(huì)導(dǎo)致架體坍塌。在進(jìn)行架體安全計(jì)算時(shí)僅考慮型鋼自重、鋼筋荷載和施工人員與設(shè)備等荷載，而不可預(yù)見性的臨時(shí)材料堆放等荷載難以在安全計(jì)算時(shí)合理考慮。因此，為保證施工安全，除了通過加強(qiáng)現(xiàn)場安全管理避免過度堆載外，還可通過對(duì)架體承載力進(jìn)行監(jiān)測的方式來避免架體承載過大而導(dǎo)致的坍塌。

承載力監(jiān)測方式如下：根據(jù)塔吊位置、加工場地位置及施工流向，提前預(yù)判施工作業(yè)時(shí)可能存在臨時(shí)堆載的位置，并在這些位置的受力橫梁和立柱上布置應(yīng)力傳感器。在施工作業(yè)期間由專人負(fù)責(zé)應(yīng)力的監(jiān)測與統(tǒng)計(jì)，并與計(jì)算所得的焊縫強(qiáng)度值、立柱屈服強(qiáng)度值進(jìn)行比較，根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)情況對(duì)現(xiàn)場堆載進(jìn)行處理。

5 結(jié)語

型鋼支撐架體系在本項(xiàng)目超厚筏板基礎(chǔ)的成功應(yīng)用，使得架體的安全性得到了更有效的驗(yàn)證。型鋼支撐架體系的運(yùn)用應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）在施工前應(yīng)驗(yàn)算架體的安全性與整體穩(wěn)定性，明確型鋼規(guī)格及布置參數(shù)；2）該架體利用焊縫傳力，施工過程中應(yīng)嚴(yán)控焊接質(zhì)量；3）頂部橫梁直接承受面層鋼筋荷載，為受力關(guān)鍵部位，應(yīng)重點(diǎn)檢查，同時(shí)應(yīng)復(fù)核頂層橫梁標(biāo)高，確保面層鋼筋保護(hù)層厚度；4）面筋綁扎過程中應(yīng)避免鋼筋材料集中堆載［5］，做好型鋼支撐架體系的承載力監(jiān)測，確保安全。