中建三局第一建设工程有限责任公司 贵阳
摘要：如今，空腹板的使用已成为一种常态，空腹板质轻、环保、经济等方面的优势备受广大业主的青睐。同时，由于空腹板腹部“中空”的原因，导致其局部承载力较低，给其上满堂支撑架搭设带来了较大的困难，尤其对转换层架体搭设来说是一种挑战。本文将结合工程实际，对空腹板上搭设转换层架体介绍一种安全可靠、经济实惠、切实可行的施工技术。
关键词：空腹板；转换层满堂架体搭设；核心施工技术；铺设16#工字钢；加强架体的整体稳定性；回顶
1.前言
如今，空腹板的使用已成为一种常态，空腹板质轻、环保、经济等方面的优势备受广大业主的青睐。同时，由于空腹板腹部“中空”的原因，导致其局部承载力较低，给其上满堂支撑架搭设带来了较大的困难，尤其对转换层架体搭设来说是一种挑战。
“空腹板”，顾名思义，内部中空或者填充轻质物质，这使得板混凝土用量减少、钢材用量减少、结构自重减轻等等，它的出现在建筑领域无可厚非的是一件价值可观的“专利”。但是，空腹的优势注定了它与生俱来的缺点，那就是承载能力降低，尤其是局部承载能力大大降低。这对空腹板上要搭设本已属危险性较大的分部分项工程的转换层架体来说，危险性系数更是翻倍。
位于贵州省贵阳市的金阳窦官公租房项目有6栋楼的转换层架体均落在空腹板上，并且以下至少连续2层均是空腹板，刚开始的时候面对这个问题相当没辙。项目管理团队通过组建理论知识与施工经验均极为丰富精英干将研讨出具可行性方案，并组织业内知名专家对方案进行论证，最后进入现场付诸实施，终得以成功实现在空腹板上搭设转换层架体的突破。这里将空腹板上搭设转换层架体的核心施工技术归纳出来，供往后类似工程作为参考。本工程空腹板上搭设转换层架体的核心技术是：在空腹板上垂直板内密肋梁的方向铺设工字钢，工字钢充当传力横梁，上部架体以及架体所承受的所有荷载通过立杆传递到工字钢上，工字钢再把力传到空腹板内的密肋梁上，继而就是结构自身的传力，密肋梁传到主梁，主梁传到竖向构件。这样就可以保证施工所带来的荷载不改变结构设计拟定的传力途径，也不用让设计没有考虑受力的部位受力。
下面将以金阳窦官公租房项目空腹板上搭设转换层架体的成功案例中核心施工技术部分进行介绍。
2.工程概况
金阳窦官公租房建设工程1#～8#楼为框支-剪力墙结构，裙房地下室楼板设计为空腹板，板厚为400mm。由板型“箱型板”和“密肋板”两种共同组成，连接柱轴线梁边最近一块板为“箱型板”，其余为“密肋板”，其中“密肋板”占大多数。箱型板上下板面均有厚度不小于50mm的混凝土保护层，密肋板仅上板面有50mm厚保护层，保护层内配有构造钢筋。模盒材质为磷石膏，内部中空，由上下两半组合而成。
密肋板内填充的模盒高度为350mm，两个模盒之间设有密肋梁，两条密肋梁的中心间距为640mm，密肋梁宽为60mm（最窄处），单个模盒的最大宽度为580mm。详细信息可见表BX-312-01。
塔楼首层为转换层，板厚180mm，最大梁构件为800mm×1800mm，层高有4.8m和5.4m，属于危险性较大的分部分项工程，转换层以下至少具有两层均为空腹楼板。
3.空腹板上搭设转换层架体核心施工技术
3.1 核心施工技术概述
本工程解决空腹板上搭设转换层架体的核心施工技术概括为3点：
（1）在空腹板上铺设垂直于空腹板中密肋梁的16#工字钢（最核心部分）；
（2）保证架体的整体稳定性，最好选择具有节点自锁能力的钢管脚手架，譬如碗扣式、承插式或轮扣式钢管脚手架（本工程前期采用的是碗扣式脚手架，考虑到经济因素，后期变更采用普通扣件式钢管脚手架；就技术难度而言，普通扣件式钢管脚手架更难把握，所以下文所论及与脚手架有关的问题时，均是指普通扣件式钢管脚手架）。
（3）转换层以下各楼层应进行回顶，当层数较多时，至少应保留3层。
3.2 工艺流程
3.3 施工操作
（1）弹线
按施工方案中立杆排布图，在板面上弹出转换层梁底、板底立杆中心线，并在立杆落点处做出标记。
（2）铺垫工字钢
空腹板上搭设转换层架体，最核心的技术就是铺设工字钢。选用工字为16#焊接工字钢，要求焊缝饱满，焊缝高度不小于8mm。单根工字钢的长度应为密肋板密肋间距的整数倍 n?0.64，且不宜小于9.0M。
工字钢铺设时要垂直于密肋梁的方向，工字钢的中心线应与弹出的立杆中心线重合，以保证架体自上而下所有杆件都不出现偏心受力情况。
选用16#工字钢的原因有两点，一是16#工字钢上面板宽度为88mm，采用的立杆外径为48mm，立杆置于工字钢后（轴线重合）后，每边还有20mm富余；二是16#工字钢在工程实际中适用范围比较广，当转换层架体搭设完毕后，可以用于其他工作内容（如搭设悬挑外架）。
（3）搭设纵横向扫地杆、架设立杆及其他操作
首先在工字钢上搭设纵横向扫地杆，继而架设立杆以及其他后续工作。由于其他步骤与常规板上搭设转换层架体方法相同，此处就不一一细述。
4.核心技术支撑理论
4.1 空腹板上搭设转换层架体的核心施工技术，就是在立杆底部垫设了工字钢。
缘何使用了工字钢，就能够保证架体安全，解决空腹板承载力不足的问题，避免空腹板受到冲切破坏呢？
这一切，还得从空腹板自身的组成形式说起，空腹板由空腹模盒和密肋梁组成，空腹板模盒部位承载力很低，但是密肋梁却由于截面高度较高而比普通板的承载力要高出许多。
工字钢在空腹板上铺放时，方向一定要对，必须是垂直于密肋梁。这样一来，当上部荷载通过立杆传递到工字钢上后，将会在工字钢内部有一个缓冲的过程。这个缓冲过程中力将会重新进行分布，最后传递到板上。这就做到了板没有受到集中荷载，而是均布荷载，板受到的内力就相对要小。其次，力再由工字钢传递到板的过程，力传到板的不同位置也是不同的，正式抓住了这点，才使得空腹板上安全搭设转换层架体得以实现。
立杆将力传递到工字钢上后，因为工字钢下表面与楼板面相平，当荷载传递到工字钢的腹板的时候，已经是以线荷载的形式，把L跨度范围内简化为一简支梁，横梁受到的弯矩最大为M=（P/L?L2）/8=PL/8。当荷载由工字钢的上面板，经过腹板，最后到下面板的时候，已经是面荷载了，荷载大小为P/（L?B），其中B是工字钢的宽度，本工程采用的16#工字钢，其数值为88mm。
综上：
（1）铺设了工字钢后，由立杆传递而来的荷载实现了由集中荷载→线荷载→面荷载的转化；
（2）对比图2和图3可以知道，（P/L）?L=P，但是最终的弯矩大小是（PL/8）=0.5（PL/4），即线荷载的作用效应是集中荷载下的一半；
（3）空腹楼板最终受到工字钢下面板传来的是图4所示的面荷载（可以假想为有许多线荷载而组成），这样使得楼板直接承受的荷载大大降低，有效防止空腹楼板上直接支撑立杆被击穿的可能。
实例举证
本工程最大转换梁尺寸为800×1800，梁底支撑3根立杆，梁两侧支撑2根立杆，根据计算（品茗软件），支承在工字钢的立杆最大力为1.5KN，根据立杆的作用范围，转化为均布荷载后，荷载数值为1.5KN/（0.5m×0.88m）=3.4KN/m2＜5.0 KN/m2（楼面设计荷载）。
在空腹板内，密肋梁与模盒的刚度是两个完全不同的概念，由力学的知识可以知道，刚度越大，分担的力将会越多。模盒部分由于中空，刚度相对密肋梁要小得多，所以上部架体的力将会主要由肋梁来承担，肋梁再将力传递到框架梁上。
力从工字钢向结构板的传递过程中，也存在分配的差异性：
（1）梁、板均是水平受弯构件，在力的分担过程中与构件的抗弯刚度EI存在正相关关系，即刚度越大，分到的荷载也越大，E是材料的弹性模量，对钢筋混凝土其值取E=3.0x104N/mm2，而空腹板部分因为内部中空，这个数值将会非常小；继而可以得出结论，工字钢在把力传递给楼板的时候，空腹板内的密肋梁分担了很大一部分；
（2）再来看抗弯刚度的另个一参数，构件的惯性矩I，I=bh3/12，其中h为构件截面的有效高度，空腹板高度为400mm，较普通板高出许多，并且由于密肋梁的间距间距仅为640mm，故而无论是单根密肋梁还是楼板整体，均满足受荷需求。
4.2 保证架体的整体稳定性，最好选择具有节点自锁能力的钢管脚手架
对于转换层，给人的普遍印象就是层高高、构件大、钢筋多，归根结底就是荷载大、危险性大。这样的架体，首先要考虑的架体的承载能力、其次就是要顾及架体的整体稳定性。
这里，与大家共同交流几点在转换层施工过程应该注意的要点：
（1）转换层施工前，一定要编制专项施工方案，精确计算出每一根梁下应支撑的立杆根数以及立杆的间距；编制完成的方案应进行多方审核：施工方、监理方等，最后组织专家论证。
（2）对于层高在6.0m以内，上部楼层在30层左右（层高为约3.0m）的转换层，梁底立杆的纵向间距宜为0.5m以内，板的立杆间距宜控制在1.0m以内；水平杆步距宜为1.5m，不应超过1.8m；
（3）过程中加强管控，严格按方案落实，搭设支撑架体前应在楼面上弹出上层梁边线，并标记出立杆的坐落点。
（4）搭设足够数量的剪刀撑，除规范要求外，在转换大梁梁底支撑架体两侧，宜搭设剪刀撑，剪刀撑在与立杆相交处，均应采用旋转扣件进行固定。
（5）支撑方式要求按立杆+顶托+双钢管进行，无论是板底或梁底均按支撑木枋的钢管均是双钢管，且钢管在顶托应均匀放置，不应处于偏心状态。
与木枋垂直的梁底横杆为单钢管，单钢管与梁两侧立杆采用扣件连接，在立杆上附加一个防滑扣件作为保险扣件。横杆下的顶托内放置双钢管，双钢管管平行于梁轴线方向。与木枋垂直的梁底横杆为双钢管，其中一根横杆与立杆采用扣件连接，另一根与大横杆连接，在立杆上附加一个防滑扣件作为保险扣件。
图1和图2分别是两种在实践中比较常用也是比较有效的高大模板体系的支撑方式，其共同要点都是梁底支设双钢管，在梁两侧立杆上附加一个防滑扣件作为保险扣件，同时要求在梁支撑架体两侧搭设剪刀撑。
4.3 转换层以下各楼层应进行回顶，当层数较多时，至少应保留3层
筑物的荷载传递是，外部荷载→结构水平构件（梁、板等）→结构竖向构件（墙、柱等）→基础→地基。
施工过程中，特别是转换层架体搭设时，搭设架体用的钢管、木枋等其他施工荷载的施加，给竖向构件受荷带来了很大的压力；另一方面，现
在工程进度都较快，在转换层施工时，无论是水平构件还是竖向构件，都还没有完全达到它的最大承载力状态，对钢筋混凝土构件尤为如此。
在楼板下采用钢管+顶托+木枋的方式进行回顶，水平构件受到上部荷载后，可以瞬间传递到回顶立杆上，减小了水平构件的压力；立杆分担了一部分荷载后，竖向构件所承担的力自然就减小，所以立杆回顶的作用就是水平构件和竖向构件减压的好帮手。
当然，对于水平立杆能分担到多少荷载，这得进一步深究，因为建筑力学里很多公式都是从实验和实践从提炼出来的，贵州大学结构专业教授叶敬在专家论证会上的建议：这一点从事建筑设计和施工的同仁们均待细细深究，转换层下应进行层层回顶，当层数较多时，至少应保留3层。
5.施工技术总结
转换层架体的搭设，已经是一种成熟的施工技术，但对于在空腹板上搭设转换层架体来讲，这却是一件新鲜的事情。在本工程的所在地区，这还是头一次完成了这样的壮举。本次在空腹板上转换层架体的成功搭设，可以说是一次探索成功的案例。由钢筋混凝土等其他材料所组成的空间结构，其受力本来就有许多实验性和经验性。本工程利用铺垫工字钢这一操作简单、经济实惠的方式，成功解决了空腹板上搭设转换层架体的难题。在此，将这种探索升华为一门施工技术，供业内类似工程参考。
参考文献：
[1]《建筑结构荷载规范》（GB50009-2011）；
[2]《混凝土结构设计规范》（GB50009-2011）
[3]《混凝土结构施工规范》（GB50666-2011）；
[4]《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ130-2011）；
[5]《建筑施工模板安全技术规范》（JGJ162-2008）；
[6]《建筑施工碗口式脚手架安全技术规范》（JGJ166-2008）；
[7]《建筑施工承插型钢管支架安全技术规程》（JGJ231-2010）；
[8]《材料力学》（孙训方版）；
[9]《结构力学》（龙驭球版）。
按规定线路行驶，场内行车速度严格控制在每小时5公里以内。车辆不得靠近挖孔桩，避免对井壁产生挤压破坏。若使用机动车辆到桩孔附近运弃渣时（不能停放在桩孔作业面2m范围内），应做好预防措施或暂停孔内作业（作业人员不准留在孔内），以防挤压塌孔。
3.11其它安全要求
桩井停止施工时，必须采取措施对孔口进行密闭罩盖。遇小雨天气时孔口要设可靠的防雨棚，凡遇到大雨时严禁下井作业。桩井施工只要有人下井，不管什么工种和人员，都要送风和检测空气质量。施工作业区应备有发电机，供现场停电应急使用，防止停电时影响向井内送风以及施工人员上下。材料材料和渣土的运输如采用起重设备吊装就位，如钢筋笼吊装、混凝土吊运、渣土吊运、其它材料吊运等，吊装作业人员必须持证上岗，且应有指挥，严格执行吊装十不准。
4 结语
在当前国家大力推行机械成孔工艺的背景下，由于受场地环境、机械保障等客观条件制约，普遍采用机械成孔施工工艺，禁绝人工挖孔灌注桩的条件在短时间内尚不成熟。其作业安全涉及安全事故类型多，事故应急救援困难，以及地灾施工项目点多、线长、面广、条件复杂的自身特点，使其安全管理风险大、难度高，成为困绕当前地勘行业安全管理工作的重要问题之一。因此，我们必须高度重视并充分认知人工挖孔桩施工作业存在的多重巨大施工安全风险和职业健康危害，在施工作业过程中严格监护措施，综合治理，防控事故，确保安全生产。
参考文献：
[1]王海东；张梦；邓继平；罗杰；杨献章；廖春芳；夯实水泥土桩桩身完整性探地雷达检测技术试验研究[J]；湖南大学学报（自然科学版）；2012年03期
[2]胡朝彬；戴苗；王宝勋；张华；贺占海；张进；公路路基下溶洞的探测与加固处理实践[J]；探矿工程（岩土钻掘工程）；2010年08期
[3]崔志盛；夏才初；赵凯；大直径嵌岩桩桩底溶洞探测方法探讨和应用[J]；西部交通科技；2011年07期
论文作者:李雄兵,谢利兵
论文发表刊物:《基层建设》2015年18期供稿
论文发表时间:2015/12/29
标签：工字钢论文; 腹板论文; 荷载论文; 立杆论文; 构件论文; 扣件论文; 板上论文; 《基层建设》2015年18期供稿论文;