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   作者；鄭曉敏

1工程概況

    杭州國際博覽中心作為全球第二大單體建筑，工程占地面積1 9萬平方米，總建筑面積約85萬平方米(見圖1)。其中鋼結(jié)構(gòu)施工是本工程的重點和難點，鋼結(jié)構(gòu)總重量達14.5萬噸，鋼構(gòu)件總數(shù)量約為6.2萬件。

    工程中平面鋼桁架共有約700榀，高度高（均在3.6m以上），跨度大（主要為18m、27m、36和54m），重量重（單榀最大重量達184t），故桁架安裝過程中需要在桁架下部設(shè)置大量的臨時支撐裝置；此外本項目需要在設(shè)有地下室的區(qū)域采用行走式塔吊，塔吊重量較大，也需采用臨時支撐架對地下室進行加固。因此臨時支撐架的選擇和應(yīng)用技術(shù)直接影響到本項目的施工質(zhì)量、成本和工期。

2快裝式組合承重支撐架

    工程施工過程中需使用大量的臨時支撐架，傳統(tǒng)的支撐架一般通過焊接一次成型，形狀固定且難以拆卸，重復(fù)利用率低，并且運輸效率低、儲存空間大，使用十分不便。若臨時支撐架采用完全現(xiàn)場組裝方式，會顯著提高施工成本和增加工期，并且支撐架的安裝質(zhì)量難以保證。

    為了克服上述現(xiàn)有承重支撐架的不足之處，在施工中提出一種便于運輸、存放和使用的快裝式組合承重支撐架（見圖2）。承重支撐架包括方形底座、支撐板、活動橫桿和活動斜桿、連接座。其中，支撐板由兩根支撐桿和分布在支撐桿之間的固定橫桿和固定斜桿焊接而成，支撐桿上焊接有與支撐板垂直的設(shè)有插銷孔的連接板；方形底座一側(cè)及連接座兩側(cè)的四個頂角分別焊接設(shè)有安裝槽和插銷孔的撐桿座；支撐桿兩端分別焊接設(shè)有插銷孔的安裝板，兩塊支撐板經(jīng)支撐桿端部的安裝板安裝在方形底座及連接座的撐桿座上并用插銷或螺栓固定：活動橫桿和活動斜桿的兩端分別焊接設(shè)有插銷孔的安裝板：活動橫桿和活動斜桿分布并經(jīng)安裝板用插銷或螺栓安裝在相應(yīng)的兩個支撐桿之間的連接板上。

    為了提高支撐板安裝精度，可將方形底座及連接座相鄰撐桿座上的安裝槽之間的夾角設(shè)為900（見圖3），相鄰支撐桿端部安裝板之間的夾角與安裝槽相對應(yīng)。

    安裝時，先將兩個支撐板上的四個支撐桿分別插裝在方形底座的四個銷座上并用插銷或螺栓緊固，再將活動橫桿和活動斜桿經(jīng)插銷或螺栓安裝在兩個支撐板之間的相應(yīng)位置的連接板上，最后在四個支撐桿的上端再安裝一個連接座，即為一個完整的承重支撐架；而在高度不夠的情況下，需要多個承重支撐架疊加組合，可用幾個承重支撐架相互連接使用；如需支撐多層構(gòu)件，可在支撐架體適當(dāng)位置上少裝適量的活動橫桿和活動斜桿以方便構(gòu)件的穿越。

    該快裝式組合承重支撐架是將一個經(jīng)焊接而成的整體式承重支撐架分解成便于安裝和拆卸的格構(gòu)式支撐板、方形底座／連接座，及適量的活動橫桿和活動斜桿，也便于運輸或存儲。提高了施工和運輸效率，且減少存放空間，現(xiàn)場安裝還可根據(jù)需要靈活方便地將多個支撐架組合使用，適用性強，重復(fù)利用率高，進而節(jié)材節(jié)能。

3支撐架施工技術(shù)

3.1安裝工序

    支撐架安裝工序見圖4。首先將方形底座固定（圖4a），然后分別將兩片格構(gòu)式支撐板通過銷座固定到方形底座上（圖4b），支撐板安裝完畢后，將活動橫桿和活動斜桿依次連接到兩片格構(gòu)式支撐板之間（圖4c），最后將連接座安裝在支撐板上部(圖4d)。整個裝置安裝過程簡單快捷，支撐架穩(wěn)固牢靠。

3.2材料分析

    以本項目中采用的兩種尺寸的組合式支撐架（見圖5）為例進行分析，其規(guī)格、材質(zhì)和重量見表。

3.3支撐架力學(xué)分析

    為保證安全性能，需要對支撐體系進行驗算。計算軟件采用通用有限元計算分析軟件ANSYS13.0，結(jié)構(gòu)構(gòu)件采用Beam188空間梁單元模擬（見圖6）。

    計算中利用了Ansys單元生死的功能以模擬施工過程。計算時，首先殺死未安裝的單元以模擬未安裝的桿件，當(dāng)完成上一施工步進行下一施工步時，激活將要安裝的單元，以此來

考慮安裝過程中由于桿件變形鎖定的內(nèi)力和變形的累積效應(yīng)。

    計算方法采用二階彈性大變形算法，考慮了鋼構(gòu)件幾何非線性的影響，因而考慮了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的彈性穩(wěn)定性。荷載取1.2倍自重，考慮節(jié)點構(gòu)造及加勁措施的影響，系數(shù)1.2考慮節(jié)點加勁及構(gòu)造措施的影響。經(jīng)分析，對于單元為2400×2400x6950的快裝式組合承重支撐架，支撐桁架重量可達200t，單體支撐架最大高度可達20m。

經(jīng)過分析支撐架和鋼桁架的應(yīng)力和變形量，可知所設(shè)計結(jié)果體系的最大拉壓力和壓應(yīng)力均滿足本項目的要求。3.4應(yīng)用情況

3.4.1桁架支撐

    在杭博的會議會展區(qū)域，由于桁架跨度大（36m和54m），重量重，需要采用臨時支撐裝置來保證桁架體系的應(yīng)力和變形量符合設(shè)計及規(guī)范要求。

    主要安裝工藝：與桁架腹桿平行的斜桿、橫桿采用焊接，成片安裝：與桁架腹板垂直的斜桿、橫桿采用螺栓連接并且高空散裝，并可根據(jù)桁架的位置進行斜桿、橫桿的選擇性安

裝，支撐架平臺上根據(jù)桁架安裝的需要可設(shè)有預(yù)起拱裝置。桁架下弦與支撐系統(tǒng)間設(shè)置調(diào)整和頂緊裝置，便于卸載和頂緊；體系設(shè)置時，主要考慮支撐系統(tǒng)承載兩層桁架的重量：上層

桁架安裝完成，下一層桁架支撐體系卸載，保證受力傳遞到底部支撐架上（臨時支撐體系安裝見圖7）。

3.4.2混凝土結(jié)構(gòu)支撐

    項目在C軸以南區(qū)域按設(shè)計分區(qū)為五個施工段，在每個施工段的±0.00m結(jié)構(gòu)平面上布置兩臺1100t．m型行走式塔吊。由于在施工過程中，行走式塔吊軌道區(qū)域內(nèi)的地面載荷較大，故需要采用臨時支撐對地下室進行加固以保證建筑結(jié)構(gòu)的安全性，塔吊在使用過程中的豎向荷載由鋼梁傳遞給混凝土梁柱和臨時支撐上。行走式塔吊軌距設(shè)為18m．采用1500mm x1500mm臨時支撐對地下室的兩層混凝土結(jié)構(gòu)進行加固（見圖8）。

    在地下室混凝土結(jié)構(gòu)強度達到設(shè)計強度的75%~ 80%，且混凝土齡期達到21d時交付鋼結(jié)構(gòu)專業(yè)進行安裝。臨時支撐的安裝分兩步進行，第一步隨混凝土梁底部模版施工同步進行，將支撐架（不包括200mm高承臺）放置于加固位置；第二步待土建腳手架拆除完畢后，將200mm高承臺放入支撐架里。

    為保證上部荷載的有效傳遞，使加固結(jié)構(gòu)完全發(fā)揮設(shè)計功能，臨時支撐安裝到位后，支撐架頂部距離混凝土梁底部的間隙大約為50mm左右，先使用千斤頂將臨時支撐頂至和混凝土梁接觸，然后使用模數(shù)為10mm厚的鋼板墊高，再在支撐架底部對稱打入斜墊鐵進行調(diào)整，塞緊斜墊鐵后將其和臨時支撐底部鋼板點焊在一起，最后拆除千斤頂。

3.5效益分析

    快裝式組合臨時支撐架，相對于傳統(tǒng)形式的支撐架節(jié)省了大量的鋼材用量、安裝工時、運輸費、倉儲費等，此項技術(shù)在該工程中所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益達1 000萬元。同時快裝式組合支撐架安裝方式減少了焊接運輸?shù)饶芰亢膿p，材料可回收利用，節(jié)材節(jié)能，符合綠色施工的要求，具有良好的社會效益。

結(jié)束語

針對新型快裝式組合承重支撐架所展開的研究，并結(jié)合實際工程項目的應(yīng)用，證明該裝置及技術(shù)有較好的社會效益和經(jīng)濟效益。隨著社會的不斷進步，大型建筑及大型空間的鋼結(jié)構(gòu)施工逐漸增多，臨時支撐裝置在鋼結(jié)構(gòu)施工中的重要性也日益重要，本文可為同類項目的施工提供參考。

4摘要：本文結(jié)合某鋼結(jié)構(gòu)項目對所采用的新型承重支撐架進行研究，介紹了其研究背景、技術(shù)內(nèi)容、安裝工藝、材料及力學(xué)分析、應(yīng)用情況和效益分析等，表明該快裝式組合承重支撐架具有良好的應(yīng)用前景。