钢管+型钢组合钢筋支架在超厚筏板施工中的应用

钢管+型钢组合钢筋支架在超厚筏板

施工中的应用

叶弘菁，路梦良，赵小勤，罗永成

（中建三局第三建设工程有限责任公司，湖北 武汉 430074）

　　【摘要】 对于超厚底板钢筋施工，选用钢管+型钢组合钢筋支架，通过合理设计立柱纵横向间距、横梁步距、斜撑间距，可保证施工安全，方便施工组织，降低工程成本。　　【关键词】 超厚底板；钢筋支架；钢管；型钢

　　【中图分类号】 TU974 　　　　【文献标志码】 A 　　　　【文章编号】 1671－3702（2020）04－0033－04

0　引言

对于超高层建筑，上部自重大，在其超厚底板施工过程中如何支撑其大量的底板钢筋，保证钢筋间距及浇筑中架体稳定性是底板浇筑难点。本工程采用钢管+型钢组合钢筋支架的方法对底板钢筋进行支撑。

1　工程概况

1.1　整体概况

常熟世茂商务中心项目位于江苏省常熟市闽江路以南、新世纪大道以东、珠江路以北、香山北路以西 3# 地块内，在建规划为常熟市第一高楼。项目由 B 、C 楼超高层、商业裙房以及地下车库构成，总建筑面积约 154 542 m 2

，

其中 B 楼 50 652 m 2

，C 楼 78 502 m 2

，地下建筑面积 25 388 m 2。项目主楼基础为筏板-桩基础，裙楼基础为承台-筏板-桩基础。底板按厚度不同可分为：B 塔楼区段（板厚 2.6 m ）、C 塔楼区段（板厚 3 m ）、裙房区段（板厚 0.8 m ）、B 塔楼加深坑区段（板厚 7.3 m ）、C 塔楼加深坑区段（板厚 7.4 m ）。底板采用混凝土强度等级 C35，抗渗等级为 P8。B 塔楼底板面筋为双层双向直径φ25@200 mm 的通长钢筋，C 塔楼底板面筋为双层双向直径φ28@200 mm 的通长钢筋，底板中间设置温度筋。

1.2　超厚底板概况

1.2.1　B 塔楼底板概况

B 塔楼深基坑典型剖面如图 1 所示，主要分为 3 类剖

面深度，第一类位于裙房底板区，坑底标高 -14.30 m ；第二类为电梯井或者集水井区，坑底标高 -16.70 m ；第三类为核心筒坑中坑区域，坑底标高为 -17.80 m 和 -19.00 m 。

作者简介：叶弘菁，男，工程师，研究方向为建筑施工管理。

The Application of Steel Tube + Profile Steel Composite Reinforcement Bracket

in the Construction of Super-thick Bottom Plate

YE Hongjing ，LU Mengliang ，ZHAO Xiaoqin ，LUO Yongcheng

（The Third Construction Engineering Co.，Ltd.of China Construction Third Engineering Bureau ，

Wuhan Hubei 430074，China ）

　　Abstract ：For ultra-thick plate rebar construction，combination of steel tube+profile steel support，through the reasonable design of column vertical and horizontal spacing，interval，the brace spacing，beam can ensure construction safety，convenient construction，reduce project cost.　　Keywords ：super-thick bottom board；rebar construction；steel pipe；profile steel

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考虑 3 种典型剖面，底板钢筋支架可相应深化为 3 类，第一类高度为 2 600 mm ；第二类高度为 4 000 mm ；第三类

高度为 6 400 mm 和 7 300 mm 。

1.2.2　C 塔楼底板概况

C 塔楼剖面情况与 B 塔楼类似，其典型剖面图如

图 2 所示。

2　底板钢筋施工难点及支架选型

2.1　施工难点分析

1）相较于正常板厚施工中多采用钢筋支架，本项目基础底板厚度最厚处可达 7.45 m ，采用传统临时钢筋支

架其强度及稳定性问题均难以保证

［1］

。2）本项目基础底板钢筋总量大，钢筋间距为 200 mm ，分布较密，钢筋直径 B 楼部分多为 25 mm ，C 楼部分多为 28 mm ；底板面部钢筋层数多，底板钢筋自重对支架承载能力要求高。

3）除去施工材料自重荷载，后期底板混凝土浇筑时施工荷载产生的作用也不容小视，后期混凝土施工时，施工人员和布料机的重量，铺设在面筋上的泵管也会造成架体晃动，因此需根据不同部位详细情况对钢筋支架深化设计。

4）基础底板厚度大部分在 3 m 左右，在一些特殊部位甚至可达到 7.45 m 厚，如何保证钢筋支架在搭设、堆放材料及浇筑施工过程的稳定性，是需要解决的难点问题。

2.2　筏板钢筋支架形式选取

在超厚筏板施工中，钢筋支撑架主要形式可分为钢筋支撑架、钢管支撑架及型钢支撑架。其中钢筋支撑架一般采用直径 32 m m 的钢筋搭设，钢管脚手架一般采用φ48 mm ×3.0 mm 钢管搭设，型钢支撑架一般采用［8搭设。3 种形式各有优劣，其中钢筋支撑架增加钢筋用量及焊接作业量，对焊工数量要求大，且本工程基坑深度大面积在 3 m 左右，钢筋分布较密，底板上部钢筋自重，施工人员、材料自重及混凝土浇筑时产生的动荷载较大，而钢筋支架刚度及稳定性较

差，无法保证底板施工中强度及稳定性，故钢筋支架形式不予考虑［2］。

针对本工程底板厚度变化大，板面钢筋体量大，及对架体稳定性要求高的施工难点，考虑按照底板厚度不同，对不同部位进行差异化选型设计。其中型钢支架主材［8截面惯性矩大，其受压承载力强，稳定性更好，且型钢支架焊接速度快，完成面平整度好，故针对厚度≤ 3 m 底板（占底板总面积 90 %），采用型钢支撑架形式。而对于部分深坑部位（底板厚度 4 m 以上，占底板总面积 10 %），其钢筋支架应同时满足搭设灵活性、支架稳定性及横梁强度及挠度的多方面要求，故结合两种支架形式特点，对深坑部位采用钢管立柱与型钢横梁相结合的形式，在满足灵活性及稳定性要求的同时，更有利于混凝土散热，对深坑部位底板施工最有利。为保证支架强度、挠度及稳定性方面的要求，需要对支撑架进行验算。

3　钢管 + 型钢支撑架设计

根据底板厚度及面积分布比例不同，将底板支架分为两类，其中厚度≤3 m 底板采用型钢支撑架进行设计，而对底板厚度＞4 m 区域采用钢管+型钢的组合形式进行设计。

3.1　板厚≤3 m 区域型钢钢筋支架设计

型钢支撑架立柱及横梁均采用型钢做为主材。根据底板钢筋图纸对支架槽钢型号及间距进行设计，并对支撑架强度、挠度及稳定性进行验算。支架设计及验算内容如下。

3.1.1　板厚≤ 3 m 区域型钢钢筋支架设计

支撑立柱采用 8# 槽钢，纵横向间距 2 000 mm ，顶部

横梁采用 8# 槽钢，

中部温度钢筋支架采用直径 28 mm 的钢筋；立柱底焊接 130 mm ×130 mm ×10 mm 钢板；立杆之间用 28 mm 钢筋连接如图 3～4 所示。

图 1　B

楼基坑剖面图（单位：mm）

图 2　C 楼基坑剖面图（单位：mm）

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第4期

3.1.2　型钢支撑验算

考虑荷载不利位置，取支撑架高度为 3 m ，板面

设 4 排直径 28 mm 钢筋，综合考虑各种不利因素折减后，面筋自重标准值取 1.5 kN/m 2；施工设备荷载取 1 kN/m 2，施工人员荷载取 1 kN/m 2。

支架横梁强度和挠度计算取三跨连续梁情况。在取支架面部荷载及施工荷载均为均布荷载的情况下，荷载计算值为：静荷载 q 1=1.2×1.50×2.00=3.60 kN/m ；活荷载 q 2=1.4×1.00×2.00+1.4×1.00×2.00=5.60 kN/m 。

1）横梁强度计算。

均布荷载作用下最大弯矩值：M 1=0.08q 1l 2+0.10 q 2l 2

=（0.08×3.60+0.10×5.60）×2.002=3.392 kN•m 。

计算支座处最大弯矩值：M 2max =0.10q 1l 2-0.117 q 2l 2=（0.10×3.60+0.117×5.60）×2.002=4.061 k N•m 。

组合选取跨中最大弯矩值及支座最大弯矩值验证

横梁强度，经计算：

σ=4.061×106/25 300.00

=160.506N/mm 2＜205.00 kN•m ，满足要求。2）横梁挠度计算。

荷载标准值如下：静荷载 q 1=3.00kN/m ；活荷载 q 2=2.00+2.00=4.00kN/m 。

最大挠度为：V max =（0.677×3.00+0.990×4.00）×2 000.004/（100×2.05×105×101 300 0.00）=4.616 mm 。

横梁最大挠度 4.616 mm ，＜2 000/150=13.3 mm 及10 mm ，横梁挠度满足要求。

3）支架稳定性验算。

支架立柱截面参数如表 1 所示。

根据立杆的长细比 λ=h/i =95，取 φ=0.626，考虑支撑立柱受力方式，可按照轴心承压构件模型计算立柱稳定性：

σ= N /φA ≤［f ］=205.00 N/mm 2。对最不利荷载组合计算，支架立柱对横梁的最大支座反力为：

N max =1.1q 1l =1.1×3.6×2=7.92 kN ；σ=7.92×1 000/（0.626×10.24×100） =12.355N/mm 2；

立杆的稳定性验算 σ≤［f ］，满足要求。

3.2　板厚超 4 m 区域钢管+型钢钢筋支架设计

钢管+型钢钢筋支架上部采用型钢作为横梁，下部为钢管架。两者结合可在同时保证支撑架对强度及灵活性的要求。上部横梁及下部钢管架设计及架体验算内容如下所述。

3.2.1　板厚超 4 m 区域钢管+型钢支撑架设计

超过4m 的底板采用钢管立杆+8#型钢横梁支

架，立杆纵横向间距 2 m ，步距 1.5 m ，钢管支撑架扫地杆距立杆底部≤200 m m ，钢管立杆下垫 130 m m ×130 mm ×10 mm 的钢板，纵横向每隔跨设置竖向剪刀撑，并在架体顶部设置连续水平剪刀撑，如图 5～ 6 所示。

图 3　底板支架详图（单位：mm）

图 4　型钢立柱与钢筋平面布置图（单位：mm）

表 1　支架立柱截面参数表

截面积/cm 2

截面回转半径/cm

截面抵抗矩/cm 3

10.24

3.15

25.30

图 5　B 楼加深基坑支撑布置剖面图（单位：mm）

叶弘菁等：

钢管+型钢组合钢筋支架在超厚筏板施工中的应用

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3.2.2　型钢+钢管支撑验算

考虑荷载不利位置，取支撑架高度为 7.4 m ，板

面设 4 排直径 28 mm 钢筋，综合考虑各种不利因素折减后，面筋自重标准值取 1.5 k N/m²；施工设备荷载取 1 kN/m²，施工人员荷载取1 kN/m²。

1）高度为 7.4 m 横梁强度及挠度验算方法同高度为3 m 处，经验算：

①横梁强度σ=102.287 N/mm 2＜205.00 N/mm 2，强度满足要求；

②横梁挠度νmax =2.358 mm ，

支架横梁的最大挠度2.358 mm ＜2 000/150 mm 与 10 mm ，满足要求。

2）立杆稳定性验算。

λ=l 0/i =1 500.000/16=93.75，取φ1=0.1，N d =Max ［R 1，

R 2，R 3，R 4］+1×γG ×q ×H =Max ［16.276，33.474，33.657，14.553］+1×1.35×0.15×7.4=35.155 kN

f d =N d /（φ1A ）＝35.155×103/（0.1×398）=137.799 N/mm 2≤

［σ］=205 N/mm 2，满足要求。4　钢管+型钢组合钢筋支架施工

4.1　弹线定位

测量组根据现场测量控制网，确定支架立柱位置，并用墨线标记出位置线。位置线确定后，需按照立柱位置在立杆下部摆放好 50 mm 厚的混凝土垫块。垫块为提前预制，需保证垫块具有足够的强度。

4.2　底板钢筋施工

按照图纸上规定的底板双向钢筋上下布置的情况进行翻样下料，按照设计和规范要求绑扎钢筋，为确保施工顺序进行，在底板钢筋绑扎完成后需及时进行隐蔽验收。

4.3　钢筋支架施工

根据放线位置树立立柱，需保证每一根立柱底座下方均有垫块。竖起立柱并固定底座与底层钢筋后，再在立柱下部焊接钢筋斜撑，确保立柱的稳定，施工中须保持立柱间处于连接直线上。立柱树立稳固后进行焊接横梁，并完成顶部钢筋施工。按要求在支架之间设置竖向剪刀撑，加强支架整体的稳定性。需注意在完成钢管架体施工进行灌浆施工。支架整体完成后需进行验收。

4.4　面层钢筋施工

钢筋支架焊接完成后，组织监理、技术、安全、质量各部门进行联合验收，验收合格后按照施工图纸及相应施工方案绑扎面筋。

5　结语

钢管轻便灵活，型钢强度大，两者结合，稳定性好，可承受较大荷载，可使支架间有较大距离，既保证了施工安全，又方便现场施工。同时，相同荷载下，钢筋支架的钢材用量比钢管+型钢支架的钢材用量大，降低了工程成本。Q

参考文献

［1］　柯子平，杨红岩，于海申.深基坑超厚底板钢筋支撑体系设计及

施工技术［J ］.施工技术，2017，60（增刊 1）：107－109.

［2］　赵圣石，王强生.超厚筏板型钢支撑设计及特殊部位施工技术

［J ］.山西建筑，2017，43（31）：69－71.

［3］　谢华伟.超厚基础底板钢筋支架施工技术在深圳晗山悦海城项

目的应用［J ］.中国标准化，2018，60（8）：35－

37.

图 6　C 楼加深基坑支撑布置剖面图（单位：mm）

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