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摘要：本文结合工程实例对高支撑架设计方案编制基本内容、高支撑架系统的整体稳定性、计算方法进行探讨。
关键词：高支撑架 支架形式 脚手架
1 工程概况
巢湖碧桂园凤凰酒店工程位于安徽省巢湖市中庙镇碧桂园内，总建筑面积63402.3m2，其中地下面积16097.4m2，地下一层，地上1-6层，共分为一、二、三区。本方案主要是针对高大、复杂体系支模架的设计，主要包括一区内的大会议室、阶梯教室的模板高支撑和挑檐支撑，二区内的圆形大堂高支撑和豪华通廊高支撑。高支撑布置的主要方法：主梁独立布置，次梁和板一起布置。
大会议室基本数据：共一层，层高9.80m，层底为地下室顶板，层顶为350*800预应力主梁（无粘结）和250*500、250*600的现浇次梁，层顶不设板，梁上直接与斜屋架梁通过柱连接，屋架高6.34m，屋架大梁高700，板厚100，该会议室基本尺寸为40*27m，面积约1080m2。
阶梯会议室基本数据：共一层，层高8.25m，层底为地下室顶板，层顶为400*1000主梁和250*500、250*600的现浇次梁，层顶不设板，梁上直接与屋架梁通过柱连接，屋架大梁高700，板厚100，该会议室基本尺寸为18*18m，面积约324m2。
挑檐基本数据：大会议室南面挑檐最大尺寸为3.69m，净挑尺寸为3.49m，下层为两道框架梁200*500、200*550，上部为屋架梁和屋面板，总悬挑高度为9.80m。阶梯会议室挑檐尺寸为2.10~2.80m，净挑尺寸为1.90~2.60m，下层为两道框架梁200*500、200*550，上部为屋架梁和屋面板，总悬挑高度为8.25m。
二区大堂基本数据：大堂从一层开始到六层均为中空，层底为地下室顶板，上部为六层楼板及闷顶层，圆形大堂半径为8.944m，总高19.00m，大梁尺寸400*1300，次梁为200*600、200*700，板厚120，面积约250m2。
二区豪华通廊基本数据：大堂从一层开始到四层均为中空，层底为地下室顶板，上部为四~六层楼板及闷顶层，通廊尺寸为8*40.5m，总高12.20m，梁尺寸200*600、200*700，板厚120，面积约324m2。
2 施工总体布置安排
本工程为框架结构，整体上一、二、三区之间均设伸缩缝脱离开，各区块可分别安排施工。二区内的大堂和豪华通廊高支撑部分待周边建筑的框架柱达到足够强度后，将门架与柱子横向拉结提高整体稳定性；一区内的大会议室、阶梯会议室高支撑搭设待框架柱浇筑到顶后再进行，其中主梁与梁上柱、屋面梁板分两次浇筑，水平施工缝留设在主梁侧翼以上400（即主梁以上550处），主梁张拉端以上屋面板根据设计要求后浇，另一端留施工缝。顶板梁板混凝土浇筑按照先中间后四周的顺序展开进行，并控制混凝土一次堆筑的高度不超过500mm。
会议室内的斜屋架、0.30*0.80梁、0.40*1.00梁和大堂0.40*1.30梁采用门架支撑；豪华通廊梁板均采用扣件式钢管架，双扣件连接；大堂梁板和会议室内次梁采用扣件钢管架加顶托支撑。
3 支架形式选用与布置
3.1 支架形式的选用
根据国家及地方关于高支撑支模架的搭设要求，结合本工程的实际情况，本工程一区内的大会议室、阶梯会议室及大挑檐和二区内的大堂支模架选用南通华荣鹰架制造有限公司的HR系列可调重型门式脚手架作为支撑构架，计算和构架方案以此为基础进行。
3.2 HR可调重型门式脚手架的结构
该门式脚手架采用闭式结构，牢固耐用，提高了横向刚度和整架的抗失稳能力，克服了传统产品的开式结构，易于损耗变形的缺点。门架主立杆选用φ57钢管制作，承载力强，单片门架承载力达到75KN，门架横杆、调节杆采用φ48钢管，便于扣件加固。门架宽度为1m。整体构架垂直方向通过调节杆，可调托座和可调底座调节所需施工高度。水平方向通过交叉拉杆调节架距，并保持整体性。构件基本规格和构架基本示意图如下：
3.3 HR可调重型门式脚手架稳定承载力计算
3.3.1 关于门架稳定承载力的计算问题
由基本单元“门架”组成的门式脚手架属于节点约束性能较复杂的多层跨空间结构，但组成门式脚手架的基本单元“门架”属于框架结构，且门架立杆以受轴心压力为主，故可简化为计算门架外局部稳定问题，理论与试验研究表明，在正常的搭设条件下，当荷载达到其稳定极限值时，脚手架将在其抗弯强度的门架平面外方向，以多个小波谷形成失稳破坏特点，波长近于一榀门架高度。所以，对脚手架的整体结构稳定计算简化成一榀门架在其平面外的稳定计算。
3.3.2 HR可调重型门架的稳定承载力计算
根据《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》JGJ128-2000（以下简称规范）5.2.1之规定，现计算一榀HR100A型重型门架稳定承载力计算值如下：
Nd——门架稳定承载力设计值
i——门架立杆换算截面回转半径
I——门架立杆换算截面惯性矩
ho——门架高度，ho=1900mm
Io、A1——分别为门架立杆的毛截面矩与毛截面积
h1、I1——分别为门架加强杆的高度及毛截面惯性矩，h1=1700mm
A——门架立杆的毛截面积，A=2A1=2*428=856mm2
f——门架钢材强度设计值，Q235钢采用205N/mm2
D1 d1——分别为门架立杆的外径和内径D1=57mm，d1=52mm
D2 d2——分别为门架加强杆的外径和内径D2=27mm，d2=24mm
φ——门架立杆稳定系数，按λ查规范表B.0.6
λ——门架立杆在门架平面外的长细比λ=Kh0/i
K——支架高度調整系数，查规范表5.2.15，当支架高度≤30m时，K=1.13
Io=π（D14-d14）/64=15.92*104mm4
I1=π（D24-d24）/64=0.98*104mm4
I=I o+I1*h1/h0=15.92*104+0.98*104*1700/1900=16.8*104mm4
i=√（I/A1）=√（16.8*104/428）=19.8mm
λ=kho/i=1.13*1900/19.8=108.43
按λ查规范表B .0.6 φ=0.53
Nd=φ·A·f=0.53*856*205=93KN
根据规范9.1.4要求，当可调底座调节螺杆伸出长度超过200mm时，Nd要求以修正系数，一般情况下取修正系数0.85即Nd=0.85*93=79KN，考虑每榀门架的实际承载力为75KN。
3.4 本工程HR可调重型门架布置
所有模板支架搭设均从地下室顶板结构面开始，门架的搭设分主梁、次梁与楼板两部分分别设计搭设。
大堂主梁门架搭设沿轴线方向采用垂直于截面布置，门架间距为930mm（局部位置为465mm）；次梁和楼板以下扣件式钢管架加顶托支撑，立杆纵横向间距0.60m，步距1.50m，主梁和次梁、楼板搭设高度分别为17.70m和18.88m（主次梁计算尺寸分别为400*1300、200*700，楼板厚120）。大堂与周边楼层交界处，大堂内侧间距较大处单独布置门架，与大堂外侧设在楼板上的钢管连接共同受力（间距不大于600mm）。
豪华通廊梁和楼板以下采用落地式钢管脚手架，横向间距900mm，纵向间距900mm，边跨为800mm，步距1.50m，主梁两侧立杆间距900mm，板底方木间距为200mm，钢管采用双扣件连接。
大会议室、阶梯会议室主梁门架搭设沿轴线方向采用两榀门架平行布置，两榀门架间采用长交叉杆连接，垂直距离为510mm，沿梁轴线门架间距不大于1000mm；次梁以下门架布置采用平行于梁跨度方向布置，横向间距不超过1000mm，纵向间距930mm，与主梁之间的空隙利用平行与主梁下的门架布置；该部分无楼板，大会议室主梁和次梁搭设高度分别为9.00m和9.20m（主次梁计算尺寸分别为300*800、250*600），采用5榀1.70m高门架；阶梯会议室主梁和次梁搭设高度分别为7.25m和7.65m（主次梁计算尺寸分别为400*1000、250*600），采用4榀1.70m高门架，其余高度利用可调托座、调节杆调节。梁上柱、屋面梁板等采用二次支撑，在各门架搭设到主梁面标高后，统一铺设模板形成临时栈台，二次支撑的支撑钢管均在平台上搭设，立杆均与模板下方木位置对齐，立杆间距不大于900。
大会议室、阶梯会议室挑檐：挑檐尺寸大于2m的采用门架支撑，小于2m的采用落地式钢管架支撑。门架式支撑采用垂直于挑梁跨度方向布置（阶梯会议室以下为平行于梁），门架间横向间距不大于1000mm，纵向间距为930mm，竖向采用4~5榀1.70m高门架支撑，门架以上支撑高度可调托座、调节杆调节。
参考文献：
[1]建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范（JGJ 128—2000）.
[2]钢结构设计规范（GB50017-2003）.
[3]建筑结构荷载规范（GB5009-2001）.
[4]建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程（DB33/1035-2006）.
[5]建筑施工安全检查标准（JGJ59-99）.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词：高支撑架 支架形式 脚手架
1 工程概况
巢湖碧桂园凤凰酒店工程位于安徽省巢湖市中庙镇碧桂园内，总建筑面积63402.3m2，其中地下面积16097.4m2，地下一层，地上1-6层，共分为一、二、三区。本方案主要是针对高大、复杂体系支模架的设计，主要包括一区内的大会议室、阶梯教室的模板高支撑和挑檐支撑，二区内的圆形大堂高支撑和豪华通廊高支撑。高支撑布置的主要方法：主梁独立布置，次梁和板一起布置。
大会议室基本数据：共一层，层高9.80m，层底为地下室顶板，层顶为350*800预应力主梁（无粘结）和250*500、250*600的现浇次梁，层顶不设板，梁上直接与斜屋架梁通过柱连接，屋架高6.34m，屋架大梁高700，板厚100，该会议室基本尺寸为40*27m，面积约1080m2。
阶梯会议室基本数据：共一层，层高8.25m，层底为地下室顶板，层顶为400*1000主梁和250*500、250*600的现浇次梁，层顶不设板，梁上直接与屋架梁通过柱连接，屋架大梁高700，板厚100，该会议室基本尺寸为18*18m，面积约324m2。
挑檐基本数据：大会议室南面挑檐最大尺寸为3.69m，净挑尺寸为3.49m，下层为两道框架梁200*500、200*550，上部为屋架梁和屋面板，总悬挑高度为9.80m。阶梯会议室挑檐尺寸为2.10~2.80m，净挑尺寸为1.90~2.60m，下层为两道框架梁200*500、200*550，上部为屋架梁和屋面板，总悬挑高度为8.25m。
二区大堂基本数据：大堂从一层开始到六层均为中空，层底为地下室顶板，上部为六层楼板及闷顶层，圆形大堂半径为8.944m，总高19.00m，大梁尺寸400*1300，次梁为200*600、200*700，板厚120，面积约250m2。
二区豪华通廊基本数据：大堂从一层开始到四层均为中空，层底为地下室顶板，上部为四~六层楼板及闷顶层，通廊尺寸为8*40.5m，总高12.20m，梁尺寸200*600、200*700，板厚120，面积约324m2。
2 施工总体布置安排
本工程为框架结构，整体上一、二、三区之间均设伸缩缝脱离开，各区块可分别安排施工。二区内的大堂和豪华通廊高支撑部分待周边建筑的框架柱达到足够强度后，将门架与柱子横向拉结提高整体稳定性；一区内的大会议室、阶梯会议室高支撑搭设待框架柱浇筑到顶后再进行，其中主梁与梁上柱、屋面梁板分两次浇筑，水平施工缝留设在主梁侧翼以上400（即主梁以上550处），主梁张拉端以上屋面板根据设计要求后浇，另一端留施工缝。顶板梁板混凝土浇筑按照先中间后四周的顺序展开进行，并控制混凝土一次堆筑的高度不超过500mm。
会议室内的斜屋架、0.30*0.80梁、0.40*1.00梁和大堂0.40*1.30梁采用门架支撑；豪华通廊梁板均采用扣件式钢管架，双扣件连接；大堂梁板和会议室内次梁采用扣件钢管架加顶托支撑。
3 支架形式选用与布置
3.1 支架形式的选用
根据国家及地方关于高支撑支模架的搭设要求，结合本工程的实际情况，本工程一区内的大会议室、阶梯会议室及大挑檐和二区内的大堂支模架选用南通华荣鹰架制造有限公司的HR系列可调重型门式脚手架作为支撑构架，计算和构架方案以此为基础进行。
3.2 HR可调重型门式脚手架的结构
该门式脚手架采用闭式结构，牢固耐用，提高了横向刚度和整架的抗失稳能力，克服了传统产品的开式结构，易于损耗变形的缺点。门架主立杆选用φ57钢管制作，承载力强，单片门架承载力达到75KN，门架横杆、调节杆采用φ48钢管，便于扣件加固。门架宽度为1m。整体构架垂直方向通过调节杆，可调托座和可调底座调节所需施工高度。水平方向通过交叉拉杆调节架距，并保持整体性。构件基本规格和构架基本示意图如下：
3.3 HR可调重型门式脚手架稳定承载力计算
3.3.1 关于门架稳定承载力的计算问题
由基本单元“门架”组成的门式脚手架属于节点约束性能较复杂的多层跨空间结构，但组成门式脚手架的基本单元“门架”属于框架结构，且门架立杆以受轴心压力为主，故可简化为计算门架外局部稳定问题，理论与试验研究表明，在正常的搭设条件下，当荷载达到其稳定极限值时，脚手架将在其抗弯强度的门架平面外方向，以多个小波谷形成失稳破坏特点，波长近于一榀门架高度。所以，对脚手架的整体结构稳定计算简化成一榀门架在其平面外的稳定计算。
3.3.2 HR可调重型门架的稳定承载力计算
根据《建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范》JGJ128-2000（以下简称规范）5.2.1之规定，现计算一榀HR100A型重型门架稳定承载力计算值如下：
Nd——门架稳定承载力设计值
i——门架立杆换算截面回转半径
I——门架立杆换算截面惯性矩
ho——门架高度，ho=1900mm
Io、A1——分别为门架立杆的毛截面矩与毛截面积
h1、I1——分别为门架加强杆的高度及毛截面惯性矩，h1=1700mm
A——门架立杆的毛截面积，A=2A1=2*428=856mm2
f——门架钢材强度设计值，Q235钢采用205N/mm2
D1 d1——分别为门架立杆的外径和内径D1=57mm，d1=52mm
D2 d2——分别为门架加强杆的外径和内径D2=27mm，d2=24mm
φ——门架立杆稳定系数，按λ查规范表B.0.6
λ——门架立杆在门架平面外的长细比λ=Kh0/i
K——支架高度調整系数，查规范表5.2.15，当支架高度≤30m时，K=1.13
Io=π（D14-d14）/64=15.92*104mm4
I1=π（D24-d24）/64=0.98*104mm4
I=I o+I1*h1/h0=15.92*104+0.98*104*1700/1900=16.8*104mm4
i=√（I/A1）=√（16.8*104/428）=19.8mm
λ=kho/i=1.13*1900/19.8=108.43
按λ查规范表B .0.6 φ=0.53
Nd=φ·A·f=0.53*856*205=93KN
根据规范9.1.4要求，当可调底座调节螺杆伸出长度超过200mm时，Nd要求以修正系数，一般情况下取修正系数0.85即Nd=0.85*93=79KN，考虑每榀门架的实际承载力为75KN。
3.4 本工程HR可调重型门架布置
所有模板支架搭设均从地下室顶板结构面开始，门架的搭设分主梁、次梁与楼板两部分分别设计搭设。
大堂主梁门架搭设沿轴线方向采用垂直于截面布置，门架间距为930mm（局部位置为465mm）；次梁和楼板以下扣件式钢管架加顶托支撑，立杆纵横向间距0.60m，步距1.50m，主梁和次梁、楼板搭设高度分别为17.70m和18.88m（主次梁计算尺寸分别为400*1300、200*700，楼板厚120）。大堂与周边楼层交界处，大堂内侧间距较大处单独布置门架，与大堂外侧设在楼板上的钢管连接共同受力（间距不大于600mm）。
豪华通廊梁和楼板以下采用落地式钢管脚手架，横向间距900mm，纵向间距900mm，边跨为800mm，步距1.50m，主梁两侧立杆间距900mm，板底方木间距为200mm，钢管采用双扣件连接。
大会议室、阶梯会议室主梁门架搭设沿轴线方向采用两榀门架平行布置，两榀门架间采用长交叉杆连接，垂直距离为510mm，沿梁轴线门架间距不大于1000mm；次梁以下门架布置采用平行于梁跨度方向布置，横向间距不超过1000mm，纵向间距930mm，与主梁之间的空隙利用平行与主梁下的门架布置；该部分无楼板，大会议室主梁和次梁搭设高度分别为9.00m和9.20m（主次梁计算尺寸分别为300*800、250*600），采用5榀1.70m高门架；阶梯会议室主梁和次梁搭设高度分别为7.25m和7.65m（主次梁计算尺寸分别为400*1000、250*600），采用4榀1.70m高门架，其余高度利用可调托座、调节杆调节。梁上柱、屋面梁板等采用二次支撑，在各门架搭设到主梁面标高后，统一铺设模板形成临时栈台，二次支撑的支撑钢管均在平台上搭设，立杆均与模板下方木位置对齐，立杆间距不大于900。
大会议室、阶梯会议室挑檐：挑檐尺寸大于2m的采用门架支撑，小于2m的采用落地式钢管架支撑。门架式支撑采用垂直于挑梁跨度方向布置（阶梯会议室以下为平行于梁），门架间横向间距不大于1000mm，纵向间距为930mm，竖向采用4~5榀1.70m高门架支撑，门架以上支撑高度可调托座、调节杆调节。
参考文献：
[1]建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范（JGJ 128—2000）.
[2]钢结构设计规范（GB50017-2003）.
[3]建筑结构荷载规范（GB5009-2001）.
[4]建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程（DB33/1035-2006）.
[5]建筑施工安全检查标准（JGJ59-99）.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文