超厚底板槽钢支架施工技术研究

吴蓉

（苏州市相城区建设工程质量安全监督站 江苏省 苏州市 215000）

[摘  要]：随着我国现有建筑物高度的不断增加，底板的厚度有所增大，这就意味着底板内钢筋支架长度增加，对支架的稳定性要求更高，而对建筑行业超厚底板钢筋支架的施工而言，由于马凳作为钢筋支架的稳定性有限，所以现有工程考虑将马凳筋改为型钢支架，以此来支撑上部钢筋的重量，而且此种方案也对现场施工也带来了诸多便利，不仅提高了施工的速度，也便于钢筋的场外加工与成型。本文通过工程实践也证明了此种体系的可靠性，不仅保证了钢筋的位置准确无误，也节约了施工成本。

[关键词]：超厚底板  槽钢支撑  荷载计算  布置方式

0引言

现有建筑在施工时多选用马凳筋，但其在超厚底板施工时存在较多弊端，为改变建筑施工现状，本工程选用超厚底板槽钢支架进行施工，主要考虑的是在底板钢筋帮扎过程中对结构的安全性进行提高。工程使用的底板钢筋支架是由槽钢制作而成的，只需要计算出槽钢支架的布置间距，便可进行支架的布置，而且本工程也采用了数字化分析等手段，对底板内支架及管线的布置情况进行提前预测，减少施工过程中出现错误，以此来避免对施工进度造成影响等。而且这种布置方案的好处便在于可以有效降低施工成本，保证底板的施工质量[1-4]。

1工程概况

本工程为某商业综合体项目，项目的建筑面积为143736.52平方米。其中，地上建筑面积为95579.99平方米，地下建筑面积为48156.53平方米。本项目底板地库区域板厚为600mm，A塔楼底板板厚为600mm（核心筒处为1800mm），B塔楼底板板厚为2500mm，C塔楼底板板厚为600mm。

2方案比选

2.1对普通钢筋马镫的认识

目前，建筑工人在施工时，支撑面上的钢筋多数是现场制作的马凳筋，但这种制作和使用方法极易造成混凝土在浇筑时马凳筋出现位移，导致结构钢筋错位；面对这种情况，施工人员可以选择采用焊接的方式来加强钢筋之间的牢固性，但这样将会拖延工程的进度，造成人力浪费，是如果不采用焊接的方式，钢筋马凳便起不到应发挥的作用。而且工程中使用钢筋马凳，会消耗较多的钢筋，不仅使工程成本大大增加，而且也不利于环保工作的开展。部分超厚底板工程在对结构受力进行计算时，选用钢筋马凳进行施工，使工程存在较大的隐患。因此，现有工程在进行超厚底板钢筋支架的施工时，应选择其他方式，以此来解决钢筋马凳在使用过程中存在的不足。

2.2槽钢制作底板钢筋支架的优点

由于项目高度较高，所以在超厚底板中选用槽钢支架进行施工，槽钢的优点在于价格较低，而且力学性能优异，在进行扎制的过程中，槽钢支架的受力较为均匀，而且重量轻，可以让建筑结构更加牢固。除此之外，槽钢材料不会产生对人体有害的物质，所以利用槽钢制作底板钢筋支架是工程建设时非常不错的选择。在现有工程施工时，使用的槽钢多是凹形的长条钢材，其规格的表示方法应为100mm*53mm*5mm，100mm表示腰高，53mm表示腿宽，5mm表示腰厚，也称这种型号的钢材为10#槽钢。选用槽钢作为底板钢筋支架的主要施工工序为，先在钢筋支架的支撑底部放置混凝土垫块，这样做的目的是加大支架的牢固性，通过增大与地面的接触，可以减少支架对地面产生的压强，当上部施工荷载较大时，也可以避免地面有较大的沉降，以此来保证整个施工结构的稳定。除此之外，选用槽钢作为钢筋超厚底板钢筋支架还具有施工简单的特点。

3施工技术及方法

3.1钢筋支架设计

本工程在施工时，建筑的高度要高于一般工程，而且施工技术多为大体积混凝土施工，不仅施工要求高而且技术复杂。所以考虑选用槽钢作为钢筋支架，因为槽钢支架可以很好地承担结构上部的总重量，也可以对钢筋的标高进行控制。由此可见，在槽钢支架应用在此工程中的作用是非常大的。本项目钢筋支架的布置主要是依据结构板厚行设计如图1

图1 槽钢支架节点设计

计算分析：

本工程采用有限元软件Midas Gen对钢筋支架进行受力分析[5]。计算采用杆单元对立柱、横纵梁等构件进行模拟，共划分单元11088个，节点9899个。依据钢筋支架布置情况，将底板面筋、电梯基坑钢筋、温度筋等折算为线荷载布置于横纵梁上，其中，横纵梁间距按不利情况取为1.75m，电梯基坑侧壁钢筋折算成线荷载后布置于基坑四周的横纵梁上，此种计算方法是偏于安全的。具体荷载计算如下：

（1）面筋双向钢筋，钢筋每延米重量为，纵横梁间距为，分配至支架上的线荷载为：

（2）坑侧壁，底板面标高为，钢筋每延米重量为，坑侧边长为，侧壁钢筋锚固长度为，钢筋分配至支架上的线荷载为：

（3）内力验算结果

强度应力验算：满足要求

稳定应力验算：满足要求

经有限元计算，可得钢筋支架的相关计算结果如图2、图3。由图可知：最大变形为12.5mm，位置为-14.2m坑两侧的横向梁处，除此处外的构件最大变形值为6.7mm；钢筋支架的稳定验算最大应力比为0.71。强度验算最大应力比为0.91。纵横梁的最大弯矩值为4.47kN*m，最大剪力值为11.39 kN。立柱最大轴力值为30.17kN。以上最大值均为-14.2m坑四周钢筋支架处，除此处外，其他构件内力均较小。经分析，此处坑深较深，导致侧壁的钢筋荷载较大，同时纵横向梁间距为2.4m，是钢筋支架中的最大间距，此两点因素为导致该处钢筋支架出现变形与内力均较大的原因。在现场施工过程中，底板面筋为双向钢筋网，当横梁变形增大时，考虑到变形协调因素，会将坑壁荷载分散到其余横纵梁上，因此实际变形与内力会小于计算值。

图2 钢筋支架位移图

由以上数据结果可知，钢筋支架满足受力与变形要求。

经计算，具体设计如下：

（1）当建筑中的底板板厚不大于1.5米时，支撑形式选用钢筋马凳支撑，布置方式选用梅花型布置，每平米不少于五只，且钢筋之间的间距应为800mm*800mm，此种方式主要应用于建筑结构地库中结构底板为0.6米厚的区域。

（2）当结构底板的厚度在1.5~2米之间时，主要选择单层槽钢钢筋支架，这种布置方式主要应用在A#塔楼核心筒内，应用的板厚多为1.8米，对于立柱的设计则选择采用10#槽钢、对于支架的横梁选用6.3#槽钢，而且立柱的间距以及支架横梁之间的间距都为1.75米。

（3）在施工过程中，由于施工图纸上明确标注了B#塔楼核心筒区域在板后中间部位需要设置双向的C12@300钢筋，所以对于底板厚度大于2米时的超厚底板，选用双层槽钢钢筋支架；这种布置方式主要应用于B#塔楼核心筒区域内部底板厚度为2.5米的区域，其立柱也是选用10#槽钢、横梁选用6.3#槽钢，而对于步距的取值，则需根据板厚进行确定，设板厚为，立柱的步距应为。而且此部分的计算利用了数字化软件进行模拟、分析，尤其是对于集水坑电梯井位置为4m板厚的底板，应取此位置进行最不利荷载的计算，将其转换为线荷载施加于支架之上，并通过BIM建模以及受力分析给出计算书，以此来判断结构是否符合要求。

除以上超厚底板钢筋的选用之外，为了保证钢筋支架有足够的稳定性，还可以选择使用斜拉杆对钢筋之间的间距进行拉结布置如图3。对拉杆的上下端可以选用钢垫板或者顶托等进行固定，而且所有支架的底部都必须放置混凝土垫块。

图3 斜拉杆拉结布置

3.2特殊位置处钢筋支架结构形式

结构在进行钢筋布置时，利用软件进行相关数据的分析，并对钢筋的承载力进行预判，从而得出结构的总承载力，并以此为依据开展钢筋工程的施工工作。但在施工过程中，如果遇到特殊位置钢筋支架的布置，应考虑对其进行加强处理，防止因受力复杂而导致结构的承载力不足等。本工程的特殊位置应处于工程中的核心筒集水坑电梯井，在设计时可以缩小钢筋之间的距离，底板之间的距离可以设置为150mm。除此之外，为了保证工程施工时槽钢支架的稳定，可以在钢垫板的下部架设钢筋，钢筋尺寸可选用300mm长的短钢筋如图4，因为短钢筋不仅易于与底筋进行绑扎，还利于与钢垫板和底筋等进行焊接。

图4 300mm短钢筋

3.3 钢筋支架施工要点

（1）钢筋支架结构在施工之前一定要通过分析软件进行计算之后，才能进行具体的选材与施工，因为通过软件的仿真处理，可以预测钢筋支架在施工过程中可能出现的问题，并通过在软件中调整支架位置，避免实际施工过程中预埋管线与支架出现碰撞等情况如图5。

图5 软件建模

（2）由于对超厚底板的施工而言，槽钢支撑属于隐蔽工程，所以在混凝土浇筑开始之前，必须进行槽钢支架的检查工作，槽钢是否出现局部锈蚀、钢筋的保护层厚度是否符合计算要求、槽钢的接头位置是否焊接牢固、槽钢的焊接长度是否满足规范要求等。对于槽钢的焊接而言，焊工必须执证上岗，且其焊接工序必须是按照要求进行的，工人不能根据自己以往的工作经验进行焊接工作；同时在槽钢的焊接过程中，也要注意做好防护措施。

（3）计算钢筋支架的承载力之后，需要对堆载区域非堆载期进行标记，这样才便于施工工作的开展；对堆载区进行一定的加固措施，防止因受力过大而造成结构受损。可以通过在堆载区增设立杆等措施来增加其承载能力。由于超厚底板的施工过程中需要用到大量的槽钢，所以槽钢的运输与堆放有较多注意事项。如工人在进行槽钢的搬运时，需要注意槽钢的端头，不要直接触地，而且不能出现抛扔槽钢等现象；再用塔吊进行槽钢的搬运时，要注意槽钢的总重量，不能超过塔吊的最大起重量，当槽钢平稳之后，塔吊才能将槽钢放置指定地点；槽钢在堆放时要注意对不同的型号进标识，标识内容主要包括槽钢的尺寸数量以及规格；在放置槽钢时下部一定要用木垫进行架空，防止地面潮湿对槽钢造成锈蚀；除此之外，一旦槽钢出现锈蚀现象，一定要由专业质检员对槽钢的质量进行审批，合格之后才能继续使用。

（4）钢筋垫板在安装之前，需要采取防水措施，如在垫层上涂上防水涂料或设置止水片等。对于槽钢支架的布置，当支架高度较高时，需要设置剪刀撑，剪刀称可以有效保证支架的稳定性。

4结语

本工程采用数字化分析的施工方式，不仅解决了传统施工由于材料选用不合适、施工技术不够专业所带来的安全隐患，也对钢筋施工过程中可能出现的碰撞进行了预测，不仅保证了施工质量，施工的效率也得到了很大的提升，对减少工程的造价也起到了举足轻重的作用。项目在施工过程中采用槽钢做超厚底板钢筋支架来代替传统施工中的马凳筋，不仅使现有结构的刚度有所增大，也简化了施工场地钢筋的安装等操作，对今后施工过程中钢筋工程的施工也给予了一定的参考。相比于钢筋马凳支撑体系而言，选用槽钢作为钢筋支架具有施工操作相对简单、节约钢筋用量、施工速度快、工程质量有保证等优点，这对提高工程的经济效益有很大的帮助，而且此工程通过应用数字化分析，可以实现工程的全周期管理，对工程的后期运营也有一定的积极意义。而且选用槽钢作为支架也可以减少钢筋用量，从而减少工程造价，对建筑行业的持续性发展也产生了积极的影响。

参考文献：

[1]万书霞.某项目钢筋工程数字化及下料优化研究[D].导师：崔邯龙;苗志同.河北工程大学,2021.

[2]赵明时,郭玉存.基于全面质量管理的港口工程钢筋连接数字化分析[J].港工技术,2020,(02):57-59.

[3]叶弘菁,路梦良,赵小勤,罗永成.钢管+型钢组合钢筋支架在超厚筏板施工中的应用[J].工程质量,2020,(04):33-36.

[4]方长建,康永君,赖逸峰,刘济凡,余天和,刘昭清.中国建筑西南设计研究院有限公司.建筑工程钢筋混凝土结构设计数字化交换关键技术研究与应用[Z].项目立项编号:CSCEC-2016-Z-10.鉴定单位:四川工信科技技术评估有限责任公司.鉴定日期:2019-06-28

[5]黄志澎,张志伟,文伏灵.RebarSmart三维钢筋数字化设计与交付系统[A].中国水利水电勘测设计协会.水利水电工程勘测设计新技术应用[C].:中国水利水电勘测设计协会,2018:524-535.