張翟楊，姚傳勤，白 蓉，李光燦

（1.安徽理工大學(xué) 土木建筑學(xué)院，淮南 232001；2.中國(guó)建筑第四工程局有限公司，廣州 510665；3.中建四局第五建筑工程有限公司，深圳 518000）

0 引言

近年來(lái)，隨著建筑業(yè)新技術(shù)的推廣應(yīng)用，盤(pán)扣式腳手架在建筑工程施工中得到了更廣泛的應(yīng)用.然而，在對(duì)軸網(wǎng)間距大、層高超高的大空間結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行支撐時(shí)，傳統(tǒng)的扣件式腳手架支撐體系分片多，整體穩(wěn)定性較差、施工方案不經(jīng)濟(jì)；同時(shí)，梁底立桿間距小、操作不方便、施工效率低、工期長(zhǎng)、成本大.為了解決這些施工技術(shù)難題，在柱軸線間距大、樓層高、梁柱截面面積大的多層大空間工業(yè)廠房中，采用大盤(pán)扣式腳手架托梁轉(zhuǎn)換支撐體系，可以有效擴(kuò)大梁底立桿間距，方便操作.一些研究表明，在大空間結(jié)構(gòu)體系的建筑施工中，采用托梁轉(zhuǎn)換支撐體系，可以有效降低成本，提高工效，并且可以保證工程的安全性和質(zhì)量.此外，與傳統(tǒng)的扣件式腳手架相比，大盤(pán)扣式腳手架支撐體系分片少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有更好的整體穩(wěn)定性.但是，需要注意的是，在使用大盤(pán)扣式腳手架托梁轉(zhuǎn)換支撐體系時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)睦碚撚?jì)算，以確保其安全性和穩(wěn)定性.

1 工程概況

順豐大灣區(qū)國(guó)際生鮮港項(xiàng)目位于廣州花都區(qū)花東鎮(zhèn)龍港路，本工程擬建物流倉(cāng)庫(kù)2 棟，宿舍樓1棟、門(mén)衛(wèi)房1 棟，主體最高高度為23.9 m.二、三層結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋面為混凝土排架柱+輕鋼屋面，基礎(chǔ)埋深為2.2 m.該工程倉(cāng)庫(kù)內(nèi)及倉(cāng)庫(kù)與匝道相交處的模板支撐體系均屬于高大模板的范疇，高支模的最大高度11.5 m，梁的最大跨度12 m，梁最大截面尺寸500 mm×1900 mm，板最大厚度220 mm，柱子設(shè)計(jì)高度10 m 以上.由于自重最大，在所有梁模中危險(xiǎn)系數(shù)較大，對(duì)架體穩(wěn)定性要求高，模板架體搭設(shè)難度大，施工工藝要求高，故本文只針對(duì)最大截面梁的施工方法進(jìn)行介紹［1］.

2 托梁轉(zhuǎn)換技術(shù)特點(diǎn)

大盤(pán)扣式腳手架托梁支撐體系與常見(jiàn)的盤(pán)扣式腳手架支撐體系相似，只是對(duì)梁底模板支撐方式做了一些改進(jìn)，采用槽鋼作為支撐轉(zhuǎn)換托梁，以槽鋼直接承受施工荷載，槽鋼再連接梁兩側(cè)立桿進(jìn)行支撐，形成大盤(pán)扣式腳手架托梁支撐體系，不再由立桿從地面直至梁底直接承受荷載，有效擴(kuò)大了梁底的施工間距，方便工人操作.

2.1 適用范圍廣

大盤(pán)扣式腳手架托梁支撐體系適用于框架結(jié)構(gòu)、框架—剪力墻結(jié)構(gòu)、框筒結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)體系下支模，適用于軸網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、軸網(wǎng)間距大、層高普通模板、高大支模的模板支撐體系，通過(guò)起步件的設(shè)置可以在如匝道類(lèi)標(biāo)高起伏的部位使用.

2.2 整體穩(wěn)定性好

大盤(pán)扣式腳手架托梁支撐體系采用固定模數(shù)搭設(shè)，在梁截面積≤0.78 m2的梁下立桿縱橫間距可增大到1.5 m×1.5 m，支模架體立桿的間距、步距均勻，梁板共用模板支撐體系，架體橫平豎直，高寬比小，整體穩(wěn)定性好.針對(duì)層高超高的結(jié)構(gòu)，通過(guò)增加鋼管抱柱、水平剪刀撐等措施，仍可保證梁兩側(cè)立桿按1.5 m×1.5 m 的縱橫間距布置.

2.3 經(jīng)濟(jì)性好

大盤(pán)扣式腳手架托梁體系沒(méi)有零散構(gòu)件，與傳統(tǒng)扣件式鋼管腳手架梁底支撐相比，材料投入量少、損耗率低、周轉(zhuǎn)使用率高，且搭拆方便，勞動(dòng)力用工量少，施工速度快，經(jīng)濟(jì)性好.

3 托梁轉(zhuǎn)換操作要點(diǎn)

3.1 材料選型設(shè)計(jì)

采用承插型盤(pán)扣式腳手架搭設(shè)，立桿選用直徑為60×3.2 mm（Q345A）的盤(pán)扣式支架為支撐桿件，橫桿采用直徑48×2.5 mm（Q235），梁下采用雙10#槽鋼梁托架支撐，梁托架上頂托最大間距為600 mm.主梁采用方鋼通（100 mm×50 mm×3 mm），梁下順梁方向布置，板下沿長(zhǎng)方向布置；次梁采用40 mm×90 mm 木枋，布置間距為150 mm.

3.2 轉(zhuǎn)換托梁布置

垂直于梁截面方向搭設(shè)轉(zhuǎn)換托梁，轉(zhuǎn)換托梁經(jīng)間距同梁跨度方向模板支撐架立桿間距.雙橫梁托梁是由兩根橫梁兩端擱置在立桿連接盤(pán)上并通過(guò)螺栓將兩根橫梁連接限位.為防止單根100 mm×50 mm×3mm 矩形鋼管在頂托上偏心受力，可在矩形鋼管兩邊各擺放一根40 mm×90 mm 方木，方木長(zhǎng)度不小于1.5 m，即一根方木必須擺放在兩個(gè)頂托上.

3.3 可調(diào)頂托布置

在轉(zhuǎn)換托梁上布置起步件，起步件與轉(zhuǎn)換托梁扣接連接，起步件橫向采用600 mm 橫桿連接穩(wěn)定，在起步件內(nèi)布置可調(diào)托撐.如圖1 所示.

圖1 現(xiàn)場(chǎng)施工起步件布置圖

當(dāng)起步件長(zhǎng)度不足時(shí)，加設(shè)立桿支撐.在梁截面寬度小于30 cm 或無(wú)法使用300 mm 模數(shù)橫桿連接工況下，橫向采用扣件式鋼管將起步件轉(zhuǎn)換至托梁上部梁底立桿與梁兩側(cè)立桿連接固定，縱向采用盤(pán)扣式配套橫桿連接固定.如圖2 所示.

圖2 現(xiàn)場(chǎng)施工起步件加高布置圖

3.4 梁底模搭設(shè)

梁截面尺寸500 mm×1900 mm 的模板支架高度為11.32 m，梁側(cè)樓板厚度為180 mm，梁底模板采用15 mm 厚膠合板，橫向次梁垂直與梁截面搭設(shè)，采用方鋼做主梁，提高主梁的承載力，減小主梁變形，梁底模板按3/1000 倍梁跨度起拱.經(jīng)計(jì)算可知截面尺寸500 mm×1900 mm 的梁兩側(cè)立竿間距1200 mm，梁底附加兩根托撐，按梁兩側(cè)立桿間距等分.具體模板體系設(shè)計(jì)如表1 所示.

表1 支撐體系設(shè)計(jì)

4 結(jié)果與分析

通過(guò)對(duì)托梁轉(zhuǎn)換施工技術(shù)進(jìn)行理論計(jì)算和模擬分析，可以驗(yàn)證其技術(shù)的合理性與安全性.

4.1 理論計(jì)算

在進(jìn)行主梁理論計(jì)算時(shí)，需要考慮恒荷載與活荷載，不考慮風(fēng)荷載的影響［2］.主梁設(shè)計(jì)參數(shù)如表2 所示，主梁彎矩圖與剪力圖如圖3、圖4所示.

表2 主梁設(shè)計(jì)參數(shù)

圖3 主梁彎矩圖（kN·m）

圖4 主梁剪力圖（kN）

圖5 主梁變形圖

（1）抗彎驗(yàn)算

（2）抗剪驗(yàn)算

（3）撓度驗(yàn)算

（4）支座反力

在承載能力極限狀態(tài)下支座反力依次為：

在正常使用極限狀態(tài)下支座反力依次為：

根據(jù)驗(yàn)算可知［3-4］，主梁的抗彎驗(yàn)算、抗剪驗(yàn)算與撓度驗(yàn)算均滿足要求.

4.2 模擬分析

4.2.1 計(jì)算模型的建立

按照實(shí)際工程情況，選取500 mm×1900 mm 下高支模體系設(shè)計(jì)信息建立有限元模.模型選用的是梁?jiǎn)卧狟31，邊界條件設(shè)置為下部固定.梁底支撐的材料選型和具體構(gòu)造已在第3 節(jié)中詳細(xì)介紹.模型示意圖如圖6～圖8 所示.

圖6 模型整體示意圖

圖7 橫截面模型圖

圖8 縱截面模型圖

4.2.2 荷載加載

根據(jù)理論計(jì)算結(jié)果，將最不利荷載作用在底部橫桿上，并經(jīng)過(guò)軟件對(duì)模型的計(jì)算和處理，得到該模型橫、縱截面的Mises 應(yīng)力云圖以及橫、縱截面的位移云圖，如圖9～圖12 所示［5］.

圖9 橫截面Mises應(yīng)力分布圖

圖10 縱截面Mises應(yīng)力分布圖

圖11 橫截面位移圖

圖12 縱截面位移圖

經(jīng)過(guò)模型分析可得出，高支模支撐體系模型縱、橫截面的位移都很小，最大僅為1.79 mm，符合要求；橫截面Mises 應(yīng)力最大值為89.65 MPa，縱截面Mises 應(yīng)力最大值為89.65 MPa，均沒(méi)有超過(guò)Q345 鋼管的抗壓強(qiáng)度，可以判斷托梁轉(zhuǎn)換技術(shù)下的高支模體系結(jié)構(gòu)安全，不會(huì)發(fā)生破壞［6］.

5 模糊性綜合評(píng)價(jià)實(shí)例分析

以順豐大灣區(qū)國(guó)際生鮮港項(xiàng)目高支模托梁轉(zhuǎn)換施工為例，根據(jù)工程實(shí)際情況應(yīng)用模糊性綜合評(píng)價(jià).其評(píng)價(jià)方法能兼顧定性研究與定量研究，使得評(píng)價(jià)更為客觀、全面、科學(xué)，

5.1 確定評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集與權(quán)重集

結(jié)合10 位安全工程專(zhuān)家和高支模施工專(zhuān)家調(diào)查分析，最終確定從三個(gè)主要方面構(gòu)成評(píng)價(jià)因素集，分別是設(shè)計(jì)方案、現(xiàn)場(chǎng)施工和安全管理.并探究因素對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，確定模糊評(píng)判矩陣R.評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)表3.因素權(quán)重和矩陣R見(jiàn)表4.

表3 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

表4 因素權(quán)重和矩陣R

5.2 建立評(píng)價(jià)集

根據(jù)工程特點(diǎn)分為五個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，V={V1，V2，V3，V4，V5}={100，80，60，40，20}，其中Vj={優(yōu)秀［100，80），良好［80，60），中等［60，40），較差［40，20），極差［20，0）}，選取各等級(jí)分?jǐn)?shù)區(qū)間的最大值組成評(píng)價(jià)集.

5.3 模糊性綜合評(píng)價(jià)

將權(quán)重系數(shù)向量A和模糊判斷矩陣R代入下列公式進(jìn)行計(jì)算，得出模糊綜合評(píng)定結(jié)論B.

經(jīng)計(jì)算得出：一級(jí)綜合評(píng)價(jià)B1=（0.422 5，0.475，0.152 5，0，0），B2=（0.337 5，0.515，0.147 5，0，0），B3=（0.29，0.47，0.2，0，0）；二級(jí)綜合評(píng)價(jià)

結(jié)果表明，托梁轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用到該工程的高支模架施工中的安全性為優(yōu)秀［7］.

6 結(jié)論

本文介紹了托梁轉(zhuǎn)換技術(shù)在實(shí)際高支模工程中的應(yīng)用，并對(duì)托梁轉(zhuǎn)換搭設(shè)方式的穩(wěn)定性進(jìn)行理論計(jì)算，同時(shí)運(yùn)用數(shù)值模擬進(jìn)行分析，并結(jié)合模糊性綜合評(píng)價(jià)，得到以下結(jié)論：（1）經(jīng)過(guò)計(jì)算可知，在托梁轉(zhuǎn)換的搭設(shè)方式下，架體的穩(wěn)定性、強(qiáng)度、剛度均滿足要求.（2）通過(guò)模擬可知，縱截面與橫截面的位移都很小，且最大應(yīng)力值均小于鋼管的抗壓強(qiáng)度，架體搭設(shè)安全穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生破壞.（3）運(yùn)用模糊性綜合評(píng)價(jià)可知，高支模托梁轉(zhuǎn)換技術(shù)的安全性為優(yōu)秀.