超厚筏板型钢支撑设计及特殊部位施工技术论文_王忠

摘要：以大连星海湾金融商务区XH-3-AB地块超高层项目为例，介绍深基坑超厚筏板型钢支撑体系设计与重点部位的施工技术。在确保安全、质量及进度的前提下，采用型钢支架作为底板上部钢筋的支撑体系，通过合理的构造设计和精心施工，使型钢支架发挥了重要作用，其刚度足以承受上部钢筋自重及施工、材料等荷载，安全稳定性满足施工要求。

关键词：超高层；超厚筏板；型钢支撑架；稳定性

引言

随着我国城市建设的快速发展，超高层建筑已进入一个飞速发展阶段。随着楼层的增高，基础筏板厚度也在增加，且基础形式也向复杂化、大体积化发展。这就对基础筏板施工的安全、质量、进度等方面提出了更高要求。尤其是超厚、配筋量大的基础筏板，其支撑架的安全稳定性显得尤为重要。不但要承受筏板钢筋自重、设备、材料临时堆载及施工人员等荷载。传统的钢筋支架的安全稳定性较差，且实际施工操作性、成本及工期等都难以满足超厚筏板基础的施工要求。

图1 大连星海湾金融商务区

1工程概况

大连星海湾金融商务区XH-3-AB地块位于大连市星海湾会展路与中山路交接处东北侧，总建筑面积146270㎡；地下2层，地下建筑面积20310㎡，地上51层，地上建筑面积125960㎡，核心筒-框架结构，建筑高度231.5m。基础为钢筋砼筏板基础，底长平均约158m，底宽平均约68m；底板分为1-6区段，其中塔楼为第2区段[基坑平均深度约21m、底板厚为3m，核心筒底板厚3.5m），上口面积2515㎡]、裙楼1、3-6区段（基坑平均深度约15.5m，底板厚度分别为0.8m、1.0m、1.2m、1.5m）。采用砼强度等级（1-2区段为C40，3-6区段为C35），其FB1-FB2抗渗等级为P10，其余为P8。

塔楼超厚底板通长筋为两排双层双向Φ25@200，其中A、B排附加筋为（25、28、32）@200、C排附加筋为（28、32）@200，钢筋采用直螺纹机械连接，超厚部位筏板上部钢筋自重约500T，上部钢筋绑扎时间4天。

底板分区示意图及底板钢筋分部示意图如下（图2、图3）：

图2底板分区示意图

图3塔楼底板配筋

2底板钢筋施工难点分析与方案优化

2.1底板钢筋施工难点分析

该基础底板施工体量较大，工期较紧，超厚部位底板上部钢筋总量约485T，业主要求超厚

底板施工必须在10天内完成，钢筋直螺纹加工、安装，施工进度压力较大。底板顶部及中部附加筋绑扎安装是难点，采用传统施工方法不利之处如下：

（1）采用钢筋支架：其加工安装周期过长、增加用钢量及焊接量、且基坑较深、钢筋网密布，工人操作较困难；钢筋支架刚度及稳定性较差，难以承受底板上部钢筋、施工人员、材料自重及砼浇筑时的动荷载。

（2）采用钢管支撑：钢管支撑受动荷载影响，其钢管易变形，扣件易松动，且钢管会对底板防水造成永久隐患，后期封堵处理成本大、难以消除防水质量隐患。

2.2型钢支撑方案选定

筏板钢筋采用型钢支撑方案，其优势为：①型钢支撑焊接安装速度快；②型钢支撑平整度较好，利于上部钢筋平整度外观质量控制；③型钢支撑抗振动荷载强，刚度及安全稳定性好。

3型钢支撑设计及施工要点

3.1设计概况

由于超厚筏板基础为3.0m和3.5m，且钢筋含量较大，因此绑扎安装上部钢筋应有足够强度的支撑，才能满足施工安全生产要求。故拟用型钢支架作支撑体系。

（1）型钢支撑竖向立柱选用∟80×6角钢，上部横梁采用8#槽钢，剪刀撑（水平、竖向）及连系杆采用∟50×5角钢。

（2）立柱纵横向间距为1500mm，竖向及水平剪刀撑横向间距4500mm、纵向间距3000mm。

（3）底部最下层钢筋拟用C45砼垫块（100mm×100mm×100mm）。

（4）底座400mm长L80×5槽钢与立柱焊接固定，横梁、水平连系杆、竖向及水平剪刀撑均与立柱进行连接焊接，以保证型钢支架的整体安全稳定性。

3.2型钢支撑验算

型钢支撑受力主要由上部钢筋自重、机械材料设备、施工人员及砼浇筑时产生的冲击荷载组成。经计算，底板顶部钢筋自重：2.0KN/㎡、机械设备荷载标准值：2.5KN/㎡、施工人员荷载标准值：2.0KN/㎡。

（1）型钢主梁强度计算：选取支撑主楼三联跨进行最大强度计算，静荷载q1=1.2×2.0×2.0=4.8KN/m、活荷载q2=1.4×2.0×2.0＋1.4×2.5×2.0=11.8KN/m；支座最大弯矩Mmax=-0.10q1l2-0.117q2l2，计算得出：Mmax=-4.2KN•m、跨中最大弯矩Max=0.08q1l2＋0.10q2l2=3.52KN•m；简化计算选择Mmax=4.2KN•m进行强度验算，依据公式：σ=M/W=4.2×106/25300=166mm支撑横梁的计算强度＜205.00N/mm2，满足要求!（如图4、图5）

图4支座荷载组合最大弯矩图 图5支座荷载组合最大弯矩图

（2）支撑梁挠度计算：最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下挠度计算如下：Vmax=（0.677q1+0.990q2）l4/100EI，三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度Vmax=(0.677×4.8+0.990×11.8)×15004/(100×2.05×105×1013000)=3.64mm支架横梁的最大挠度3.64mm＜Vmin(1500/150，10)mm，满足要求!

（3）立柱稳定性验算：采用荷载组合计算方法，可得到支架立柱对支架横梁的最大支座反力为Nmax=0.617q1l+0.6q2l=0.617×4.8×1.5＋0.6×11.8×1.5=15.06KN。支架立柱作为轴心受压构件进行稳定验算，根据立杆的长细比λ=h/i=3.3m/2.47cm≈134＜150，长细比符合要求；经过查表得到，φ=0.376；稳定性验算：σ=Nmax/φA=15.06×1000/(0.376×9.4×100)= 42.61N/mm2＜[f]=205N/mm2，满足要求！

3.3型钢支撑施工要点

（1）型钢支撑基座、立柱安装施工：底板底部钢筋绑扎完成后（底板底筋设置C45砼垫块），按尺寸间距排布要求对型钢支撑基座、立柱定位放样，基座焊接固定在底筋上，再对立

柱进行安装固定。

（2）连系杆安装施工：立柱就位安装焊接后，为避免被现场调运材料所碰撞倾倒，纵横向立柱之间（上部三分之一处）设置连系杆，连系梁与立柱双面焊接牢固。

（3）主梁安装施工：立柱、连系杆焊接固定牢靠后，严格按照标高线安装主梁，确保上部钢筋保护层厚度；主梁与立柱焊接必须双面满焊焊接固定，不得漏焊。

（4）水平及竖向剪刀撑安装施工：为确保型钢支撑体系安全稳定性，按要求设置竖向及水平剪刀撑（横向间距4500mm、纵向间距3000mm），水平剪刀撑设置在立柱中部位置，剪刀撑与立柱全部焊接固定牢靠后，经总包施工质量员自检互检和监理最终验收合格后，方可进行底板上部钢筋绑扎安装，确保底板施工安全质量处于可控状态（如图6、图7）。

图6超厚底板型钢支架体系构造

图7超厚底板型钢支架现场安装图

4特殊部位施工技术

4.1底板后浇带部位

因底板较好，相连底板处后浇带采用传统木模板设置加固，不但无法拆除，而且对底板防水施工质量带来一定隐患。快易收口网（快易收口网有良好的应力强度和形状的自由性），能解决传统后浇带模板无法拆除、砼剔凿、清理等工作，故底板后浇带采用快易收口网。其施工要点如下（见图8、图9）：

图8快易收口网构造尺寸

图9底板后浇带快易收口网加固

（1）超厚底板后浇带部位采用快易收口网进行封边，快易收口网外侧采用钢筋网片作支撑骨架，横向及剪刀支撑采用木方。

（2）快易收口网：安装时可以纵向或横向使用，网片应以骨架V型接口进行搭接，相邻网片之间搭接长度为89mm，并用扎丝穿入快易收口网网眼绑扎固定。

（3）钢筋网片：快易收口网外侧采用Φ14钢筋网片进行竖向支撑，钢筋竖向间距100mm。

（4）横向、剪刀支撑：钢筋网片中间采用木方做横向及剪刀式支撑，木方端头利用木块作端头支撑点，支撑纵向间距500mm，横撑竖向间距200mm，用于抵抗两侧砼浇筑产生的侧压力。

4.2高低跨底板部位

因塔楼地基与裙楼地基持力层不同，塔楼基坑开挖深度比裙楼深约5m，故塔楼与裙楼底板形成3.2m高低差（其塔楼底板面标高：-17.6m、裙楼：-14.4m）。因该基础为大体积砼底板，施工必须连续性、一次性浇筑完成，则对高低跨部位模板支设与加固带来较大困难，故拟采用高低跨单面吊模技术。其设计及施工要点如下（见图10）：

（1）施工流程：弹高低跨控制线及标高线→焊定位筋→安装模板→安装主次龙骨→斜撑加固→自行预检、报监理验收→验收合格后方可进行下道工序施工

（2）高低跨单面吊模构造设计：

①采用直径12钢筋与斜坡钢筋支架立筋进行焊接连接，上下间距450mm，便于上下主龙骨钢管安装固定。

②钢筋支架（立筋及纵横向水平筋、剪刀撑等）采用直径25钢筋，便于超厚及薄底板钢筋的绑扎施工。

③斜支撑采用L80角钢、16#工字钢设置各一道（45度），斜支撑距离内采用直径25钢筋焊接预埋，横向间距500mm，纵向间距1000mm，用来固定斜撑钢管；木愣次龙骨采用45×90方木，主龙骨钢管Φ48.3×3.0，超厚底板钢筋型钢支架横梁两端抵至斜坡垫层处（防止浇筑混凝土时产生型钢支架架体位移隐患）。

图10高低跨底板单面吊模构造图

（3）安装高低跨模板：安装高低跨模板，经校正、固定、拉通线校正；模板分段进行支设，拉结筋穿入模板孔洞，用铅丝临时固定。

（4）安装主次龙骨：次龙骨方木（45×90）竖向布置，其纵向间距150，主龙骨采用钢管，上下钢管安装在已设置好的钢筋上，上下间距450，利用卡扣固定好主龙骨，确保单面模板的整体平整度。

（5）模板斜撑的加固：高低跨模板立柱及第一道斜撑采用16#工字钢（45度）纵向间距2000mm，斜撑顶与立柱顶部距底板面标高300mm处满焊，中部设置L80角钢斜撑，钢管斜支撑底部采用直径25钢筋预埋（外露现浇面100mm），横向间距500mm，纵向间距1000mm，用来固定钢管斜支撑，确保单面吊模的整体稳定性。

（6）复查模板垂直度、位移、对角线以及支撑、连接件加固情况，办理模板预检。

5结语

本工程通过对超厚底板钢筋的型钢支撑体系及特殊部位构造进行了施工前策划、设计与验算分析，型钢支撑架刚度、强度及稳定性满足超厚底板上部钢筋施工要求，再经过精细施工，较好的控制了底板钢筋面标高、确保了面筋的平整度及钢筋保护层厚度，取得了较好效果，保证了施工安全和质量。

参考文献

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[3]浅谈筏板基础在工程中的应用[J].赵连波.绿色环保建材.2017(1(2)

[4]高层建筑筏板基础设计分析[J].萧伟强.建材与装饰.2017(09)

作者简介

王忠，男，汉，1974年3月，江苏省启东市，本科，高级工程师，建筑管理。

论文作者:王忠

论文发表刊物:《基层建设》2019年第30期

论文发表时间:2020/3/16

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