应用于弧形拱板拼装式钢结构主龙骨支撑体系的施工技术研究

江均赞，李明，蒙长坤

（1.广州市恒盛建设集团有限公司，广州 510030；2.广州建筑股份有限公司，广州 510030）

1 引言

在弧形拱板结构施工过程中， 为保证施工弧度与设计一致，需要搭设弧形模板，而模板则需要支撑架进行支撑。 在施工过程中不仅要保证弧形拱板的施工质量， 同时要确保施工时高支模架的整体稳定及安全， 而且支撑架的周转效率也是缩短工期，提高经济效益的方法之一。 为解决上述问题，设计了一种拼装式钢结构主龙骨与轮扣式支撑架相结合的模板支撑体系。 通过该施工技术的应用，在保证弧形拱板的施工质量的同时加快了支撑体系的搭设效率。

2 工程概况及模板支架参数

项目为某工程换乘通道三期工程。 通道全长417.5 m，主体结构采用混凝土框架结构，通道结构净宽约15 m。标准段顶板厚0.7 m，顶板-底板为弧形结构净高4.95~8.5 m，模板支撑搭设在底板，搭设高度4.95~8.5 m。 由于主体结构较长，需要分成14 个施工段，每个施工段长约30 m。模板支架采用60 系列盘扣架，立杆纵距0.9 m，立杆横距1.2 m，标准步距1.5 m，顶层步距1 m，顶托离顶层水平杆高度＜0.45 m，底部水平杆离地高度＜0.55 m；立杆钢管φ60 mm×3.2 mm ，横杆钢管φ48 mm×2.5 mm，斜杆φ33.5 mm×2.3 mm；面板采用覆面木胶合板，厚度15 mm；主梁采用10 号HN 型钢，横向布置，间距900 mm；小梁采用φ48 mm×3.0 mm 钢管，纵向布置，间距200 mm。

3 工艺流程

1）基于施工图纸编制拱形顶板支模体系施工方案。

2）依据施工方案对拱形钢结构主龙骨及盘扣式支撑体系包括钢柱脚、钢拱架、定位卡钉、钢管以及盘扣式支撑体系进行设计。（1）钢柱脚为搭设在盘扣式支撑体系U 形调整座上受力体系；（2）钢拱架为模板支撑体系主骨架；（3）定位卡钉为设置在钢拱架上方定位钢管装置；（4）钢管为模板支撑体系板面受力；（5）盘扣式支撑体系为整个受力支撑体系。

3）加工制作钢结构主龙骨包括钢柱脚，定位卡钉。 钢拱架按设计图纸分3 段。

4）按照施工方案现场搭设盘扣式支模架体。

5）现场拼装钢拱架（主龙骨），并吊装到盘扣式支模架体上。

6）将φ48 mm×3.0 mm 钢管（次龙骨）安装到主龙骨定位卡丁处固定。

7）板面木模板铺装。

4 钢结构主龙骨设计

钢结构主龙骨采用10#NH 型钢，按设计图纸分3 段[GL1段约5.8 m （见图1），GL2 段约4 m，GL3 段约5.8 m]加工制作。 连接处采用150 mm×120 mm×5 mm 厚钢板螺栓连接。 钢柱脚采用120 mm×100 mm×5 mm 钢板制作（横向间距1 200 mm，与支撑件立杆横距相同）。 三角形定位卡丁采用30 mm×30 mm×42 mm×5 mm 钢板制作（间距200 mm）。

图1 GL1 段钢龙骨加工大样图（单位：mm）

5 钢结构主龙骨加工制作

1）准备材料和工具。 （1）钢板和型钢：根据设计图纸中的规格选择5 mm 厚钢板和HN 型钢。（2）切割工具：用于将钢板或型钢切割成适当长度的工具，如氧气切割机或砂轮。 （3）测量工具：用于测量和标记钢板或型钢的工具，如尺子或卡尺。（4）焊接设备：用于将钢板或型钢焊接在一起的设备，如电焊机或氩弧焊机。 （5）表面处理设备：用于处理焊接区域的设备，如砂轮或打磨机。

2）绘制加工图纸。 在开始加工之前，首先要了解钢结构主龙骨的加工图纸。 包括主龙骨的形状和尺寸，以及各个部件的位置和连接方式。

3）切割钢板或型钢。 根据施工图纸中的要求，使用切割工具将钢板和型钢切割成适当长度。 对于较长的主龙骨，需要进行分段切割。

4）处理焊接区域。 在进行焊接之前，需要对焊接区域进行处理。 使用表面处理设备将焊接区域打磨干净，以确保焊接质量。

5）进行焊接。 根据加工图纸中的要求，使用焊接设备将各个部件焊接在一起。 在焊接过程中需要注意保护自己的安全，并确保焊接质量符合要求。

6）检查焊接质量。 在焊接完成后，需要检查焊接质量。 可以使用测量工具来检查焊缝的长度和宽度， 以确保焊缝强度符合要求。

7）进行表面处理。 在焊接完成后，需要对主龙骨进行表面处理。 可以使用砂轮或打磨机将表面打磨光滑，以确保主龙骨外观符合要求。

6 盘扣式支撑架搭设

盘扣式脚手架因其安全美观、省材高效、施工快等优势，近年来受到众多施工单位的赞誉。 在制作质量要求方面，依据JGJ/T 231—2021 《建筑施工承插型盘扣式钢管脚手架安全技术标准》[1]。 合格的盘扣式脚手架出厂之前需要经过多方面的考验，包括杆件焊接制作、铸钢或钢板热锻制作的连接盘、铸钢制作的杆端扣接头、楔形插销、立杆连接套管、立杆连接件、连接盘与立杆焊接固定、 可调底座和可调托座的丝杆等。 此外，主要构配件的制作质量及形位公差要求、可调托座和可调底座承载力也需符合规范规定[2]。 最后，构配件外观质量也应符合要求，如钢管无裂纹、凹陷、锈蚀，表面粘砂应清除干净等。

6.1 产品质量要求

（1）钢管应无裂纹、凹陷、锈蚀，不得采用对接焊接钢管；（2）钢管应平直，直线度允许偏差应为管长的1/500，两端面应平整，不得有斜口、毛刺；（3）铸件表面应光滑，不得有砂眼、缩孔、裂纹等缺陷，表面粘砂应清除干净；（4）冲压件不得有毛刺、裂纹、氧化皮等缺陷；（5）各焊缝有效高度应符合规定，焊缝应饱满，焊药应清除干净，不得有未焊透、夹渣、咬肉、裂纹等缺陷；（6）可调底座和可调托座表面宜浸漆或冷镀锌，涂层应均匀、牢固；架体杆件及其他构配件表面应热镀锌，表面应光滑，在连接处不得有毛刺、滴瘤和多余结块；（7）主要构配件上的生产厂标识应清晰。

6.2 盘扣式支撑架施工

6.2.1 施工准备

1）技术准备：脚手架施工前应根据施工现场情况、地基承载力、搭设高度等，按《危险性较大的分部分项工程安全管理规定（中华人民共和国住建部令第37 号）》进行工程危险等级划分，编制相应专项施工方案，并经审核批准后实施。

2）人员准备：操作人员应经过专业技术培训和专业考试合格后，持证上岗。 脚手架搭设前，应按专项施工方案的要求对操作人员进行技术和安全作业交底。

3）材料准备：经验收合格的构配件应按品种、规格分类码放，并应标挂数量、规格铭牌。 构配件堆放场地应排水畅通、无积水。

4）场地准备：脚手架搭设场地应平整、坚实，并应有排水措施。

6.2.2 架体安装

架体安装的具体步骤为：（1）测量放线：确定可调底座安放位置。（2）按放线位置准确放置可调底座。（3）调整可调底座的调节螺母， 使调节螺母在同一水平面上。 调节丝杆外露长度≤300 mm。 （4）安装起步杆，将起步杆套入底座上面，下缘需完全放入凹槽内。 （5）安装扫地杆，将横杆头套入圆盘小孔位置使横杆头前端抵住主架圆管， 再以斜楔贯穿小孔敲紧固定。 插销连接应保证锤击自锁后不拔脱，抗拔力要≥3 kN。（6）将立杆长端插入起步杆的套管中。（7）安装第二层横杆。（8）安装第一层斜杆： 将斜杆全部依顺时针或全部依逆时针方向组搭，然后将斜杆套入圆盘大孔位置，使斜杆头前端抵住主架圆管[3]，再以斜楔贯穿大孔敲紧固定。 （9）安装第三层横杆。 （10）安装第二层斜杆[4]：依步骤6 的组搭方式，和第一层相同方向搭接第二层斜杆。 （11）安装U 形顶托，将U 形顶托牙管插入主架管中，调整螺母至所需高度。

6.3 盘扣式支撑架与钢管扣件支撑架系统对比

盘扣式支撑架与钢管扣件支撑架系统对比如表1 所示。

表1 盘扣式支撑架与钢管扣件支撑架系统对比表

综上结论：“钢管+ 扣件式支撑架” 可靠性差，用钢量大，搭设工作量和劳动强度大，施工效率低；“盘扣式支撑架” 构件可靠性强，其竖向承载能力大，系统灵活性及通用性好，施工效率很高，热镀锌防腐，具有良好的工程形象，长期使用经济效益更加显著。

7 经济成本分析

盘扣式支撑架与钢管扣件支撑架经济成本分析如表2所示。

表2 盘扣式支撑架与钢管扣件支撑架经济成本分析表

8 结语

综上所述，在弧形拱板结构施工过程中，设计一种拼装式钢结构主龙骨来控制顶板弧度的施工技术是本工程高支模施工的关键技术。 不仅保证了拱板施工质量，同时也确保施工时高支模架的整体稳定及安全。 该技术是将设计弧度的拼装式钢结构主龙骨与盘扣式支撑体系结合起来， 保证了拱板按设计曲面的弧度施工。 同时，支撑架采用盘扣式比采用扣件钢管式架体周转效率高，节约了工期。 实践总结得出，该施工技术操作便捷、安全，投入劳动力、机械设备少，工程进度快，施工质量好，可以有效降低生产成本，适用于一般建筑空间拱形结构施工的要求。 类似工程中，如在施工环境所限及模板加工受条件制约的前提下可以借鉴推广和采用。