深圳某地铁车辆段上盖物业转换平台支撑系统设计与施工.doc

1、深圳某地铁车辆段上盖物业转换平台支撑系统设计与施工摘要：结合深圳某地铁车辆段上盖物业转换平台支撑系统设计的设计与施工，本文对转换平台支撑体系在已运营结构上的应用技术要点进行了分析研究，探讨了此类工程的关键设计以及施工技术，为类似工程的支撑体系设计与施工提供参考。 关键词：上盖转换平台支撑系统设计施工 中图分类号：U231+.4 文献标识码： A 文章编号： 0 工程概况 深圳某地铁车辆段现已交付使用，其上盖物业主体工程现已施工至10.5m 标高结构，在 16.7m 标高采用梁式转换结构体系，转换平台总建筑面积约为 6 万平方米。转换层下面框架柱截面尺寸主要为 3.3m2.1m，主框架梁截面尺寸

2、主要为 1.2m1.8m，次框架梁截面尺寸主要为0.8m1.6m，且次框架梁沿横向（数字轴方向）布置。字母轴方向跨度9；数字轴方向 AB 跨为 20.45，PQ 跨为 21.6，其他跨度均17。上层结构为转换层结构，结构标高为 16.7m，框支柱截面尺寸主要为 2.2m1.1m，框支梁截面尺寸主要有：1.1m2.3m、1.1m2.4m、1.1m2.5m、1.1m2.8m、1.1m3.0m、1.8m2.4m、2.2m3.0m 不等，由于转换层结构框支梁与 10.5m 标高结构框架梁错位，且框支梁自重远大于 10.5m 标高楼面设计荷载（设计荷载为10kN/） ，不能在现有结构楼面上直接搭设模板支

3、撑进行框支梁施工。针对本工程不同部位的不同情况，采用了斜撑桁架钢平台和落地脚手架组合的支撑体系方案进行 16.7转换层结构施工。16.7m 标高结构见下图 1 所示，16.7m 标高结构框支梁与 10.5m 标高结构框架梁对应关系见图2 所示。 图 1：16.7m 标高结构布置图图 2：10.5m 标高与 16.7m 标高剖面图 1 本工程问题和难点 1）本工程是在已建成结构上施工，须限制平台施工荷载的传力途径以保证原有结构安全；2）本工程建筑面积较大，需最大程度的保证支撑体系的周转使用；3）本工程 10.5m 以下正在使用，需保证不能对下部地铁轨道运行造成任何影响；4）因本工程建筑面积较大，

4、场地内需解决交通限制等各种约束问题；5）上部转换梁高较大，设计采用预应力设计方案和转换大梁二次浇注方案，因此支撑系统的受力、搭设、拆除顺序需与转换梁二次浇注以及预应力张拉综合考虑。 2 结构验算与支撑系统设计 支撑体系设计原则：1） 经验算确定施工活载不应超过 10KN/，通过合理控制施工荷载可使现有结构不做任何加固处理。2）支撑体系首先承担转换梁一半梁高自重及是或施工荷载，转换梁另一半梁高荷载及施工荷载有钢结构支撑体系及已浇筑硬化的下半梁高共同承载。3）通过调整预应力张拉次数和支撑体系节点构造做法，提高支撑体系的施工和周转效率。 2.1 荷载参数 斜撑桁架钢平台主要承担上部框支梁自重，楼板自

5、重由落地脚手架传至 10.5m 结构。框支梁恒载按浇筑梁高一半考虑，施工活载考虑为2.5kN/m2。结构计算时，荷载按基本组合考虑：恒载分项系数可取 1.1，施工活载分项系数可取 1.4，施工活载组合系数取 0.7，即荷载组合为1.10 恒载 + 1.40 x 0.70 施工活载。 2.2 计算模型 根据工程结构特点，10.5m 标高以下的框架柱截面主要为33002100，10.5m16.7m 标高段框支柱截面主要为 22001100，即框架柱在 10.5m 标高位置均比该标高以上的框架柱各边宽出 500550，故可以在柱宽出部分设置斜撑桁架（由斜撑+钢梁组成） ，将荷载直接传递给框架柱。 1

6、)字母轴方向跨度9，仅在柱脚设置斜撑,见下图 3 所示； 2)数字轴方向跨度17，除在柱脚设置斜撑外，还在跨中位置设置斜撑,其中 QR 跨为 7.8m，仅在柱脚设置斜撑,见下图 4、5 所示； 3)数字轴方向跨度大于 17m 的 AB 跨（轴距为 20.45m）和 PQ 跨（轴距为 21.6m）采用桁架,见下图 68 所示。 4）二次转换次梁及楼板采用满堂脚手架支撑； 支撑体系主要构件截面见表 1。 表 1：构件截面 图 3：字母轴方向斜撑布置示意图 图 4：数字轴方向斜撑布置示意图一（适用17） 图 5：数字轴方向斜撑布置示意图二（适用 7.8m 跨）图 6：数字轴方向斜撑布置示意图三（适用

7、 AB 跨、PQ 跨） 图 7：斜撑桁架支撑平台空间模型 1（17） 图 8：斜撑桁架支撑平台空间模型 2（AB 跨、PQ 跨） 2.3 节点设计 1）预埋件埋设 首先应将转换层的框架柱施工到一定高度（具体浇筑高度根据梁截面高度和施工缝设置要求最终确定） ，按照设计要求进行预埋件设置，待柱混凝土达到强度要求后，再进行钢桁架结构安装，然后，铺设模板，进行转换梁施工。在进行转换梁施工时，同时完成未浇筑部分柱的施工。图 9 为浇筑转换梁混凝土施工时柱浇筑高度及埋件设置示意图。 图 9 各柱面（柱窄面）埋件布置示意图 2）钢梁与埋件连接 先在埋件上焊接连接板，再将钢梁与连接板采用螺栓或焊接连接。钢梁采

8、用普通 C 级螺栓与连接板连接，桁架的上弦和下弦与埋件采用焊接或 10.9 级摩擦型高强螺栓与连接板连接。详见下图 1012 所示： 图 10：钢梁与埋件连接图 图 11：桁架上弦与埋件连接图图 12：桁架下弦与埋件连接图 3）其他：桁架腹杆与弦杆的连接采用焊接连接，为了便于钢平台之间的次钢梁拆除，将连接板和钢梁增设 2 个拆卸孔，见下图 13 所示： 图 13：增设拆除孔示意图 2.4 结构稳定 钢结构平台自身的稳定尤其重要，单个构件平面内的稳定通过计算选择合理截面来满足，其平面外稳定可采取构造措施来满足。本方案的斜撑、桁架及钢平台次钢梁之间平面外的稳定性通过设置联系梁来保证，设置在同一框架

9、柱上的 2 榀桁架除设置联系梁外，还设置垂直支撑以满足整个钢平台的整体稳定性。 2.5 空间变形 通过计算分析可知：主桁架钢梁下挠变形为 3.544mm，此下挠变形较小，可忽略不计，次钢梁跨中最大下挠变形为 15.707mm，与混凝土梁的跨度（17m）比约为 L/1100；模型 2 中桁架跨中最大下挠变形为23.0mm，与桁架跨度（20.850m）比约为 L/900，设置斜撑段的次钢梁跨中最大下挠变形为 27.3mm，与混凝土梁的跨度比（20.850m）约为L/750，靠近柱端未设置斜撑的次钢梁跨中最大下挠变形为 36.2mm，与混凝土梁的跨度比（20.850m）约为 L/570。从上述钢梁的

10、下挠变形可知，在混凝土梁浇筑完成后，梁的下挠变形小于规范 L/400 的限值要求。 对位于两端的钢桁架，桁架跨中下弦节点将会有约 10mm 的平面外位移，为了减少平面外的位移，可在桁架中部次钢梁斜撑的下端设置钢丝绳。见下图 14 所示。 图 14：端头桁架设置钢丝绳 3 支撑体系施工相关关键工艺 1）预埋件埋设施工：首先应将转换层的框架柱施工到一定高度（具体浇筑高度根据梁截面高度和施工缝设置要求最终确定） ，按照设计要求进行预埋件设置，待柱混凝土达到强度要求后，再进行钢桁架结构安装，然后，铺设模板，进行转换梁施工。在进行转换梁施工时，同时完成未浇筑部分柱的施工。 2）考虑到施工误差以及受力变形

11、，钢桁架和次钢梁均存在不同程度的下挠变形，因此钢结构支撑体系安装施工时均应按规范考虑一定量的起拱，以抵消或减少混凝土梁浇筑完成后的挠度变形。 3）为保持钢结构支撑体系的空间变形协调，在浇筑转换平台的混凝土时，在第一次浇筑混凝土梁时，宜应先浇筑框支主梁，再浇筑框支主梁之间的框支次梁的形式。 4）钢结构支撑体系的拆除需待预应力张拉完毕后方可拆除，同时为了节约钢材，合理进行周转，转换梁施工分 2 次浇筑，首次浇筑至梁高一半，等到混凝土强度养护至设计强度的 80以上，再进行转换梁剩余部分和楼板混凝土浇筑施工，待预应力张拉完成后，可拆除斜撑桁架进行周转。 5）应对钢结构支撑体系在安装直至拆除过程中均应设置变形观测点，以测量支撑体系的变形情况。 4 结语 合理全面的设计以及现场紧密配合使得本工程支撑体系施工进展顺利，工程质量良好。该转换平台支撑体系有效解决了本工程已有结构上面重载施工问题，对下面已运营区域未造成任何影响，其设计和施工是成功的，可以为类似工程作为参考。 参考文献 1 国家标准. 混凝土结构设计规范（GB50010-2010）中国建筑工业出版社 2010 2 国家标准. 钢结构设计规范（GB50017-2003）中国计划出版社 2003 3 浙江大学. 建筑结构静力计算实用手册 中国建筑工业出版社 2009