浅谈超厚楼板施工中钢筋支架的应用

殷铁军 高阳 许峰 秦永军

摘要：针对超厚楼板厚度大，配筋量大，钢筋自重大的特点，按常规用钢筋马镫来支撑上层钢筋网片的做法无法满足施工要求，钢筋的绑扎、安装必须设计特殊的钢筋支架才能保证施工安全和施工质量。通过对支撑体系进行设计、理论计算，决定采用型钢和钢筋的支撑体系。根据工程现场实践证明，该支撑体系有效地保证了施工的安全性和钢筋位置的准确性，加快了超厚楼板钢筋绑扎的进度，降低成本。

关键词：超厚楼板；钢筋支架；型钢

一、引言

随着现代建筑的发展，由超厚混凝土构件组成的防辐射结构作为一种常用的辐射屏蔽结构，广泛应用于医疗建筑中辐射能量较高的加速器室、治疗室等房间。施工中，对超厚墙、板混凝土结构中钢筋施工选用型钢和钢筋组合钢筋支架，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。

本文以上海览海西南骨科医院项目地下室直线加速器室为研究背景，对超厚楼板施工中钢筋支架应用进行探讨。

二、工程概况

上海览海西南骨科医院项目工程地下室内设有1间直线加速器室，由于具有一定的放射性，设计为超厚普通钢筋混凝土墙及顶板结构。顶板厚度为1700mm、2800mm。本工程2800mm顶板钢筋为HRB400级直径20mm、25mm和32mm3种，上层钢筋为双向C32@150附加双向C25@150，中间层钢筋为双向C20@150，底层钢筋为C32@150附加双向C25@150。属大直径钢筋施工，钢筋用量大，下料单根重量大，不易操作，施工难度大。

顶板配筋示意图见下图：

直线加速器混凝土顶剖面

基础板面至直线加速器顶板面的高度为8.2m。本工程直线加速器区域混凝土等级为C40P6。本工程直线加速器区域混凝土施工属于大体积混凝土施工。

三、施工技术参数

施工中采用型钢与钢筋组合的支架作为上层钢筋的支撑体系，钢筋支架用于支撑上层钢筋重量及上部操作全部施工荷载。钢筋支架立柱采用5#槽钢，纵横间距按1.3m进行设置，立柱下部立于顶板下皮钢筋之上（与下皮钢筋焊接）。钢筋支架的水平支撑：顶板上部水平支撑采用5#槽钢，横向间距1.3m，上部水平支撑位于顶板上层最下排钢筋下皮；中间层水平支撑采用C32钢筋与立柱焊接，横向间距1.3m，中间层水平支撑位于中间层钢筋下皮。为保证钢筋支架的稳定性，立柱与立柱之间采用斜撑C32钢筋焊接，上端与水平支撑杆焊接，下端与立柱5#槽钢焊接。钢筋支架示意图见下图：

四、支撑体系验算

由于本工程顶板厚度2.8m，钢筋构造复杂，顶板上层钢筋按四排C32@150mm计算，每米排放8根，上层钢筋的自重荷载应为6.32×1×8×4×10=2022.4N/㎡，施工人员按每平米2人考虑，其荷载为1400N/㎡，施工设备荷载取值2500N/㎡。对水平支撑杆，进行强度和刚度验算，对立柱，进行强度和稳定验算。
    上层钢筋的自重荷载标准值为2.63 kN/m；施工设备荷载标准值为3.250kN/m；施工人员荷载标准值为1.820kN/m；横梁的截面抵抗矩 W=10.400cm；横梁钢材的弹性模量E=2.05×10N/mm；横梁的截面惯性矩 I=26.000cm；立柱的高度 h=2.32m；立柱的间距 l=1.30m；钢材强度设计值f=215.00N/mm；立柱的截面抵抗矩W=10.400cm。
    1.支架横梁的计算
    支架横梁按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，支架横梁在小横杆的上面。
    按照支架横梁上面的脚手板和活荷载作为均布荷载计算支架横梁的最大弯矩和变形。

（1）均布荷载值计算
静荷载的计算值q=1.2×2.63+1.2×3.25=7.05kN/m
活荷载的计算值q=1.4×1.82=2.55kN/m
支架横梁计算荷载组合简图(跨中最大弯矩和跨中最大挠度)

支架横梁计算荷载组合简图(支座最大弯矩)
    （2）强度计算
最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩
跨中最大弯矩为：M=(0.08×7.05+0.10×2.55)×1.30=1.384kN.m
支座最大弯矩计算公式如下:

 
支座最大弯矩为：M=-(0.10×7.05+0.117×2.55)×1.30=-1.695kN.m
选择支座弯矩和跨中弯矩的最大值进行强度验算：
σ=1.695×10/10400.00= 163.026N/mm
支架横梁的计算强度小于215.00N/mm,满足要求!

（3）挠度计算
最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度
计算公式如下:

  
静荷载标准值q=2.63+3.25=5.88kN/m
活荷载标准值q=1.82kN/m
三跨连续梁均布荷载作用下的最大挠度：V=(0.677×5.88+0.990×1.82)×1300.00/(100×2.05×10×260000.00)=5.249mm

支架横梁的最大挠度小于1300.00/150与10mm,满足要求!
    2.支架立柱的计算 
支架立柱的截面积A=6.93cm
截面回转半径i=1.940cm
立柱的截面抵抗矩W=10.40cm
支架立柱作为轴心受压构件进行稳定验算，计算长度按上下层钢筋间距确定

式中σ──立柱的压应力；N──轴向压力设计值；ф──轴心受压杆件稳定系数,根据立杆的长细比 =h/i，经过查表得到,ф=0.452；A──立杆的截面面积,A=6.93 cm；[f]──立杆的抗压强度设计值，[f]＝215.00 N/mm；
采用第二步的荷载组合计算方法，可得到支架立柱对支架横梁的最大支座反力为

经计算得到 N=7.59kN,σ=187.247N/mm；立杆的稳定性验算σ<=[f],满足要求!
五、施工工艺流程

施工流程：型钢及钢筋下料→基础底板底层钢筋绑扎→立柱定位焊接→中间层水平支撑杆焊接→中间层钢筋绑扎→立柱间斜撑焊接→顶层水平支撑杆焊接→上层钢筋绑扎。

六、质量控制

施工质量要点：槽钢、钢筋、焊条等材料，其性能必须符合国家规范要求；焊接质量必须严格按照施工规范进行施工和验收；钢筋绑扎过程中，严禁局部集中堆载，以免钢筋支架失稳，避免对已完成的钢筋造成破坏，主要避免对施工人员造成伤害。

钢筋工程质量控制主要技术措施：

1.钢筋加工符合设计要求，表面确保洁净、无损伤、无麻孔斑点、无油污。

2.钢筋加工后应按规格、品种分开堆放，并在明显处挂识别标记，以防拿错。

3.对柱梁节点、墙梁、柱墙节点等部位的钢筋绑扎，施工前应详细编制绑扎顺序。

4.混凝土浇捣过程中设专职钢筋看守工，对偏移钢筋及时修正。

七、安全文明措施

1.钢材、半成品等应按规格、品种分别堆放整齐，码放高度必须符合规定，制作场地要平整，工作台要稳固，照明灯具必须加网罩。钢筋加工场地由专人进行统一管理，电气设备必须做好接地保护。

2.钢筋加工人员必须按照操作规程要求进行操作并正确佩戴防护用具。

3.拉直钢筋，卡头要卡牢，地锚要结实牢固，拉筋沿线2米区域内禁止行入，人工绞磨拉直，不准用胸、肚接触推杠，并缓慢松卸，不得一次松开。操作人员必须持证上岗。

4.展开盘圆钢筋时要一头卡牢，防止回弹，切断时要先用脚踩紧。

5.人工断料，工具必须牢固。掌克子和打锤要站成斜角，注意扔锤区域内的人和物体。切断小于300mm的短钢筋，应用夹子夹牢，禁止用手把扶，并在外侧设置防护箱笼罩。

6.抬运钢筋必须精神集中，协调配合，防止发生扭伤和碰伤事故。多人合运钢筋，肩抗方式时要同一侧肩抗，发生不利情况时可方便放下重物。起、落、转、停动作要一致，人工上下传送不得在同一垂直线上。钢筋堆放要分散、稳当，防止倾倒和塌落。

7.使用塔吊调运钢筋时，重物下面严禁站人，塔吊司机、信号工必须持证上岗。

8.在高空、深坑绑扎钢筋和安装骨架时，须搭设脚手架和马道。并系好安全带

9.要注意做到“安全第一，预防为主”，生产必须安全，安全为了生产。

10.进入施工现场必须戴好安全帽。

11.施工人员酒后不得上岗，并且严禁工人在上班时间嬉戏、打闹，防止发生安全事故。

12.夜间施工要配备足够的照明设施。

13.现场成立环保领导小组，全面组织领导施工现场的环境保护工作。

14.现场钢筋按规格、类别摆放整齐并挂标识。钢筋进场，吊装过程中，一定要绑扎牢固，争取一次吊装到位。同时要轻起轻放，减少噪声。

15.钢筋加工设备要放在操作棚内，减少噪声污染。

16.钢筋废料集中存放，统一回收处理。

17.各种机械设备要经常进行检修，保证良好的运行状态，严禁漏油、噪音过大等现象发生。

18.作业人员要做到文明施工，施工场地划分环卫包干区，指定专人负责，做到及时清理场地。随时收集加工后的钢筋头，并运至现场设立的废弃物临时贮存场地。

八、结语

现场施工实践证明，该支撑体系有效保证了施工的安全性和钢筋位置的准确性，加快了超厚楼板钢筋绑扎的进度，降低成本。该支撑体系适用于顶板厚度大，配筋量大，钢筋自重大，按常规用钢筋马镫来支撑上层钢筋网片的做法无法满足施工要求，底板钢筋的绑扎、安装必须设计特殊的钢筋支架才能保证施工安全和施工质量的大体积混凝土施工工程。

参考文献：

[1]JGJ128-2010,建筑施工门式钢管脚手架安全技术规范

[2]JGJ138-2016,组合结构设计规范

[3]赵淑容，郭涛，张献栋.超厚筏板中上层钢筋型钢支撑施工应用.2014年第32卷第10期