中建三局建设工程股份有限公司（北京） 张利峰
【摘要】：超高层承台（筏板）厚度较大。不经验算，简单的底板上层钢筋网临时支撑不能满足施工可靠、安全、经济的要求。本文提出一种支撑体系作为探讨。
【关键词】：基础 超厚承台（筏板）上层钢筋 骨架 临时支撑系统
一 引言
在超高层建筑施工中，遇到的难题之一，就是厚承台（筏板）上层钢筋支撑体系及计算问题。在一般的高层建筑施工过程中，由于基础底板高度较小，大多小于1m，一般都利用废弃的短钢筋焊接成三角架、A字形或人字形支撑，不进行验算，工程中钢筋网临时支撑被压塌的实例屡见不鲜。如今的超高层的筏板或承台厚度范围常在2～3m，而且由于基础有集水坑、电梯井基坑等设计构造还会增加局部底板的厚度，数值高达6m左右，体量较大。不经过验算的简单的底板上层钢筋网临时支撑已经不能满足施工可靠性和安全性的要求，而且经济性也较差。据本工程的实际经验总结，提出一种由型钢立柱-横梁、并辅以水平连梁与斜撑的支撑体系。
二 工程概况
华贸中心写字楼项目，主体结构体系为钢筋混凝土框架-核心筒结构，由三层裙房和两栋塔楼组成，塔楼主屋面高度分别为142m和114m，基础形式为桩（人工挖孔灌注桩）基础承台+防水筏板。防水筏板的厚度为0.7m、0.9m，1#核心筒承台最小厚度为3.0m，最大厚度为6.35m；2#核心筒承台的最小厚度为2.5m，最大厚度为5.85m。1#核心筒承台底部和上层钢筋均为4层 25@100；2#核心筒承台底部和上层钢筋均为4层 22@100。
三 上层钢筋支撑体系选择
本工程核心筒区域承台厚度：1#楼承台厚度为3.0m、4.7m和6.35m，宽度为15.1m；2#楼承台厚度为2.5m、4.2m和5.85m，宽度为11.2m，核心筒承台剖面图如下图所示：
根据核心筒承台厚度大，变化多的特点，上层钢筋支撑体系采用型钢支柱-横梁支撑体系。根据横梁强度、立柱稳定性的计算分析发现：型钢强度满足要求且有富余，仅稳定性不满足要求，且要求截面的回转半径较大。鉴于此，本工程上层钢筋支撑体系中的支撑立柱高度大于3.0m时，在立柱高度主受力方向中间位置设置横向水平支撑，以减小支撑立柱的计算长度，经计算满足施工要求，同时也减小了支撑立柱的截面，节约了钢材用量。经过对槽钢、角钢和钢管三个方案的综合比较分析，选择槽钢作为上层钢筋支撑体系。仅厚度为6.35m时支撑立柱选用[6.3槽钢，其它支撑立柱和横梁均可用[5槽钢，横向水平支撑选用∟3等肢角钢。
四 上层钢筋支撑体系计算模型
由于在支撑立柱中间高度处设置水平支撑，不同厚度承台可按两个计算高度进行计算：2.35m和3.05m。计算模型如下图：
4.1 横梁计算
1. 荷载布置
横梁按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，按照横梁上的上层钢筋恒荷载（q1）和施工活荷载（q2）的最不利布置计算横梁的最大弯矩和最大变形。其荷载布置如下图：
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
跨中最大弯矩计算公式如下:
3.挠度计算
三跨连续梁均布荷载作用下的挠度计算公式如下:
4.2 立柱计算
支撑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 ──立柱的压应力；
N──轴向压力设计值；
──轴心受压杆件稳定系数,根据立杆的长细比 =h/i；
──长细比；
h──立柱计算长度；
i──回转半径；
A──立杆的截面面积；
MW──横梁与立柱的节点弯矩值；
W──支撑立柱截面抵抗矩；
[f]──立杆的抗压强度设计值，[f]＝205N/mm2；
4.3 水平支撑计算
横向水平支撑稳定计算公式同支撑立柱稳定计算公式，其轴心压力N取支撑立柱最大轴心压力的1/60，见《钢结构设计规范》中5.1.7条款。
五 上层钢筋支撑体系构造要求
为了保证支撑体系的整体稳定性，除横梁、立柱满足在施工过程中承载力外，还要对整个支撑体系设置如下构造措施：
1. 支撑立柱底部焊接厚度t=3mm的薄钢板，在薄钢板下加垫与底层钢筋直径相同的短钢筋，保证立柱的稳定性。
2. 在相邻两立柱之间设置钢筋斜撑，设置原则为：在主受力平面内设置，边跨均设，中间跨隔跨设置。
3. 在与主受力平面垂直的平面内，在槽钢立柱中间高度处（设置水平支撑位置），两侧各设置一根纵向水平钢筋，控制立柱在此平面内的扭转，且保证其体系的整体稳定。
4. 在支撑立柱上层（横梁下侧）单侧设置一根与横梁方向垂直的纵向钢筋，保证立柱的纵向稳定性。
支撑体系构造详图见下图：
六 经济效益分析
本工程就承台上层钢筋支撑体系考虑使用槽钢、角钢及钢管三种材料作为备选方案，三种材料的支撑立柱纵、横间距分别为槽钢：1.6m；角钢1.5m；钢管1.1m。钢管间距最密，对结构主体造成损害最大，且施工困难，会增加人工费用成本，因此排除使用钢管作为支撑体系。下面对槽钢支撑和角钢支撑进行比较分析。
上层钢筋支撑体系计算采用PKPM施工系列软件（2009.6版），计算结果为，当采用槽钢时，立柱选用〔5#槽钢，间距1.6m；当选用等肢角钢时，立柱选用∟8#角钢，间距1.5m。横梁选用材料主要取决于上层钢筋荷载和施工活荷载，且两方案立柱纵、横间距不大，差额较小，可不做比较。支撑体系立柱使用[5#或[6.3#槽钢和∟8#角钢用量对比见下表：
延米总量（m） 每延米重量(kg/m) 总重量差额（t）
槽钢 角钢 槽钢 角钢 13.4（约6万元）
2374 2733 5.483 9.658
七 结语
为了保证基础施工过程中安全、质量，厚承台、筏板上层钢筋支撑体系应经过详细核算。本文提出的计算模型通过实际检验，既能满足保证工程的安全、质量的需要，还可节约钢材，降低成本，有一定的参考借鉴价值。此模型可能还存在不足之处，希望各位同仁多多批评，继续改进，在保证安全和质量的前提下，将工程项目的利润最大化。
