大角度斜柱支撑体系设计与施工

大角度斜柱支撑体系设计与施工

裴昶

（湖北三江航天建筑工程有限公司，湖北，孝感，432000）

【摘要】孝感市文化中心项目体量大，外观造型独特，特别是数量较多的大角度斜柱施工难度较大。结合孝感市文化中心项目斜柱施工的具体实例，对大角度斜柱支撑体系的设计、施工等情况做详细的叙述。

【关健词】大角度；斜柱；支撑体系

引言：

现代建筑常采用异型的艺术手法，来满足使用功能和造型美观的需求。特别是有演出要求的公共建筑，为达到空旷、通透、视野开阔的建筑效果，有时一根柱子高度会达到十几米，突出建筑物的雄姿风韵。

这几类异型结构高支模的施工特点是：形状特殊、跨度大、高度高、施工荷载大、施工难度高。为了做到技术先进、经济合理、保证质量、确保安全，完善大角度斜柱支撑体系设计的是一个新课题。

1．工程概况

1.1项目概况

孝感市文化中心位于孝感市东城新区，文化中心由十大功能模块、三组建筑单元、六座主题场馆通过6米标高大平台连接形成的一个整体建筑群，布局以A座（大剧院）、B座（音乐厅、多功能厅）为中心，C座（博物馆）与D座（图书馆、方志馆、档案馆）位于地块东侧，E座（科技馆、规划展览馆）与F座（群艺馆、青少年宫及妇儿中心）位于用地西侧。规划总用地面积173730.3㎡，建筑面积135253.53㎡，其中地上面积96997.53㎡，地下面积38256㎡。

1.2斜柱设计概况

各馆钢筋混凝土斜柱共计328根，大部分直径为800㎜，倾斜角度各异，最大角度为53°，最大高度为21m。

图1

2．方案确定

1）本架体作为斜柱及其所在区域高支模梁板的承重架体，同时最外围作为外防护架体，外防护架体最外一道要高于操作面搭设1.5米高，满铺脚手板，外立面满挂密目安全网，操作面净距不小于1.2米；

2）A馆、B馆自二层开始搭设斜柱支撑架体，在二层地板面预埋钢筋固定点作为斜支撑钢管支撑点，在三层地板面预埋φ16的光圆钢筋作为钢丝绳拉结受力点，钢丝绳采用φ14的钢丝绳；C、D、E、F馆自一层开始搭设斜柱支撑架体，在一层硬化地面上预埋钢筋固定点作为斜支撑钢管支撑点，分别在二层及以上地板面预埋预埋φ16的光圆钢筋作为钢丝绳拉结受力点，钢丝绳采用φ26的钢丝绳，钢丝绳安装模板前用花篮螺栓进行调节拉紧。

3）架体采用φ48.3*3钢管落地式脚手架搭设方式，底部铺设脚手板，遇有后浇带的部位采用型钢铺设；架体搭设部位浇筑地面C20混凝土垫层200mm，并留置试块，到龄期后进行检验，达到100%强度后方可支模，每根立柱底部应设置脚手板或钢垫板，并置于垫木上。架体竖向步距为1.5米，水平间距和横向间距为0.8米，斜柱部分按照0.4米间距加密，扫地杆离地高度0.2米，斜支撑间距1.5米，A、B馆二层斜支撑固定在结构面上，自三层以上的斜支撑固定在架体上，固定点不少于3个；C、D、E、F馆一层斜支撑固定在回填土垫层上，二层及以上斜支撑固定在架体上，固定点不少于3个。钢丝绳固定在每层斜柱高度的2/3处，钢丝绳采用直径为26的型号6×19+1的两根钢丝绳。

4）斜柱采用18mm厚定型模板支护，上下对缝，采用钢箍沿竖向间距0.2米箍紧，利用木方夹紧圆柱，木方外用钢丝绳拉紧，钢丝绳竖向间距0.8米，最外围利用脚手管作为外框固定（见节点详图）。

5）为满足竖向间距4米、水平间距6米的刚性拉结要求，架体每层均与结构柱形成刚性拉结。由于两柱间距大于6米，在两柱中间的结构板面上预埋脚手管，采用长度40公分的φ48.3*3钢管，埋入混凝土的深度不少于15公分，利用预埋的脚手管与架体形成刚性拉结。

6）对于斜度不大或者无斜度柱部分，采用双排落地脚手架进行外围护架搭设，搭设参数按照斜柱支撑搭设要求进行搭设。

7）先进行直柱的浇筑，然后斜柱和同层梁板一起浇筑。

3．支撑体系设计

3.1斜柱模板参数设置

模板及支撑体系应稳固、安全可靠、合理适用。本工程斜柱模板支撑体系选用扣件式钢管脚手架支撑。

3.2斜柱模板设计

木模板面板采用18mm厚覆膜多层板，背楞为40mm×80mm木方，贴多层板的木方面要刨直刨光，外侧采用钢丝绳箍紧，间距800mm，然后钢管外围箍紧。第一道柱箍距地200mm，此柱箍设置设置高度为2米，往上柱箍间距300mm。

3.3斜柱支撑体系设计

1）C、D、E、F馆第一层、A、B馆二层斜柱外设置斜撑，沿斜柱跨度方向间距1.5m,A、B馆三层和C、D、E、F馆二层及以上采用楼板预埋件，钢丝绳拉结来承担水平荷载。下面以A馆为例，A馆斜柱支撑如下图所示:

2）楼板预埋钢筋作为钢丝绳拉结固定点，如上图1所示:

4．方案验算

选择A馆二层倾斜角53度斜柱进行验算。

计算模型的选定：将斜柱按平梁计算，选择不利的荷载组合进行验算。验算立杆受力时，为提高安全系数，荷载取全荷载进行验算。验算斜向支撑时将荷载分解为沿柱身方向和垂直与柱身方向，柱身方向验算模板受力，垂直于柱身方向验算斜支撑及钢丝绳的受力。

5．实施效果

本工程主体混凝土浇筑施工完成后，对结构实体质量进行检查，达到设计的要求，外观效果好。通过对比，在安全性、成型效果、工期等方面均优于已施工完成的类似工程。

6．结语

1）在大角度斜柱模板支撑架设计中，应从工程实际需要，现场现有条件出发,设计的荷载传递路径应清晰，计算模型的简化应偏于安全。

2）此类倾斜角度大、高度高的结构，应尽可能地利用原有结构条件，采用上拉下撑、增加斜撑、增加与已有结构的连接点等方式，确保施工安全和质量。