單層網殼結構鋼管滿堂支撐體系方案設計與施工管理當前，鋼結構施工中結構支撐體系出現失穩、坍塌等事故，并經常導致群體性傷亡事故。如何提高結構支撐體系特別是高大結構支撐體系的安全可靠性，是鋼結構施工中杜絕安全事故發生的一個重要課題。1工程概況惠州市會展中心項目位于惠州市江北中心區，東臨城市主干道“惠州大道”，南臨“文昌一路”。周邊有已建成的體育館及在建中的博物館、科技館、文化藝術中心等重要公建。本工程結構類型為框剪+鋼結構，屋面為網殼結構，施工網殼必須在屋面上拼裝，因此為支撐網殼需搭設專用結構支撐架。本工程屋面網殼約2.4萬皿，最低標高為29.75米，最高標高為34.4米，高差4.65米，整個網殼搭設高度為18m~34m。室內標高15.95以上部分至網殼搭設高度18m；其它局部部分則在最上一層樓板上搭設。本工程網殼是曲面結構，網殼結構支撐系統的搭設要根據曲面進行布置，因此搭設頂端時要先打好標高，再根據標高進行搭設。2結構支撐體系設計方案2.1結構支撐架搭設方法針對結構支撐架搭設最大高度34m，最大跨度48m的超大鋼結構支撐體系，設計立桿的縱距b=1.20米，立桿的橫距1=1.00米，立桿的步距h=1.50米，掃地桿離地面200啞。鋼管規格為&Os1ash;48x3.25。2.2構造要求2.2.1地基處理1、根據會展中心地質報告情況，原會展中心大部分地方是魚塘和洼地，地質為淤泥層深則需作攪拌樁進行處理。對于原老土部分必須壓實平整，并作100mm厚C15墊層。2、對于攪拌樁處的基礎作法見下圖:立桿1、 立桿的接頭除頂層可采用搭接接頭外，其余必須采用對接扣件實行對接頭。搭接時的搭接長度不應小于1m，用不小于兩個旋轉扣件來扣牢，扣件的外邊緣到桿端距離不小于150mm。2、 立桿接頭與相近大橫桿的距離不宜大于步高的三分之一。相鄰接頭的高度應大于500mm。水平桿的設置要求1、 大橫桿：大橫桿的長度不宜小于三跨，且不小于6m。（1） 立桿和大橫桿必須用直角扣件扣緊，不得遺漏。（2） 同一排大橫桿的水平偏差不大于該片網殼結構支撐系統總長度的1/300，且不大于500mm。（3） 大橫桿最好采用對接扣件連接。如采用搭接連接時，搭接長度不應小于1M，并用三個旋轉扣件扣牢。（4） 大橫桿接頭與相鄰立桿的距離不大于縱跨的五分之一。（5） 同一水平內的內外兩根大橫桿的接頭和上下相鄰的兩根大橫桿的接頭均應相互錯開，不得出現在同一跨間內。相鄰接的水平距離應大于500mm。2、 小橫桿（1） 小橫桿緊貼立桿布置。（2） 小橫桿搭于大橫桿上，用直角扣件扣緊，對貼近立桿的小橫桿亦可緊固于立桿上。剪刀撐設置1、縱向支撐（1） 每道剪刀撐跨越立桿最多根數（45°時7根，50°時6根，60°時5根）。每道剪刀撐寬度不應小于4跨，且不應小于6米，斜桿與地面的夾角宜在45°?60°之間。（2） 沿支架四周外立面應滿足立面滿設剪刀撐。（3）中部可根據需要并依構架框格的大小，每隔10--15m設置。2、 橫向支撐橫向支撐是指在橫向承力結構內從頂沿全高呈之字形設置連續的斜撐。在下列位置必須設置橫向支撐：A、 網殼結構支撐系統的縱向傳力結構架構件限制不能形成封閉形。如“一”字型，“L”字型，或“凹”字型的網殼結構支撐系統，其兩端必須設置橫向支撐。并于中間每隔六個間距加設一道橫向支撐；B、 網殼結構支撐系統高度超過25m時，每隔六個間距要設置橫向支撐一道。3、 水平支撐沒有鋪板的水平板空腹桁架在二棉橫向承力結構之間必須設置小橫桿，其間距對結構網殼結構支撐系統不宜大于1m，對裝修網殼結構支撐系統不宜大于1.2m，這些小橫桿和大橫桿均應緊密相扣。對承力較大的結構網殼結構支撐系統，為了使其有更大的水平橫向剛度，需在設置連墻拉結桿件的網殼結構支撐系統水平面同內連續添設水平斜桿，呈之字型布置，形成一個剛度較大的水平桁架。2.2.5連墻桿設置1、 連墻點的位置在與立桿和大橫桿相交的接點處，離節點的間距不宜大于300mm。2、 連墻桿在核心筒處每隔4m上下布置一排，橫向方向按兩步兩跨進行布3、 墻桿的間距大小還與網殼結構支撐系統的總高、立桿承受的內力和地區基本風壓大小等有關。4、 連墻桿必須從底部第一根大橫桿處開始設置，沿整片網殼結構支撐系統均勻布置。5、 在網殼結構支撐系統周邊的端頭(包括頂端)以及轉角處，要加密連墻桿。6、剛性連墻桿采用如下做法:2.3荷載計算結構支架搭設高度為34.0米，搭設尺寸為：立桿的縱距b=1.20米，立桿的橫距1=1.00米，立桿的步距h=1.50米。圖落地平臺支撐架立面簡圖圖落地平臺支撐架立桿穩定性荷載計算單元采用的鋼管類型為48x3.25。一、 基本計算參數［同上］二、 縱向支撐鋼管的計算縱向鋼管按照均布荷載下連續梁計算，截面力學參數為截面抵抗矩W=5.08cm3；截面慣性矩I=12.19cm4；縱向鋼管計算簡圖荷載的計算：腳手板與欄桿自重(kN/m):q1=0.000+0.300x0.300=0.090kN/m堆放材料的自重線荷載(kN/m)：q21=2.000x0.300=0.600kN/m施工荷載標準值(kN/m):q22=1.000x0.300=0.300kN/m經計算得到，活荷載標準值q2=0.300+0.600=0.900kN/m抗彎強度計算最大彎矩考慮為三跨連續梁均布荷載作用下的彎矩。最大彎矩考慮為靜荷載與活荷載的計算值最不利分配的彎矩和，計算公式如下：最大彎矩計算公式如下：最大支座力計算公式如下：靜荷載q1=1.2x0.090=0.108kN/m活荷載q2=1.4x0.300+1.4x0.600=1.260kN/m最大彎矩Mmax=(0.10x0.108+0.117x1.260)x1.2002=0.228kN.m最大支座力N=(1.1x0.108+1.2x1.26)x1.20=1.957kN抗彎計算強度f=0.228x106/5080.0=44.85N/mm2縱向鋼管的抗彎計算強度小于205.0N/mm2,滿足要求！撓度計算最大撓度考慮為三跨連續梁均布荷載作用下的撓度計算公式如下：靜荷載q1=0.090kN/m活荷載q2=0.300+0.600=0.900kN/m三跨連續梁均布荷載作用下的最大撓度V=(0.677x0.090+0.990x0.900)x1200.04/(100x2.06x105x121900.0)=0.296mm縱向鋼管的最大撓度小于1200.0/150與10mm,滿足要求!三、 橫向支撐鋼管計算橫向支撐鋼管按照集中荷載作用下的連續梁計算集中荷載P取縱向板底支撐傳遞力，P=1.96kN支撐鋼管計算簡圖支撐鋼管彎矩圖(kN.m)支撐鋼管變形圖(mm)支撐鋼管剪力圖(kN)經過連續梁的計算得到最大彎矩Mmax=0.659kN.m最大變形vmax=1.682mm最大支座力Qmax=7.117kN抗彎計算強度f=0.659x106/5080.0=129.67N/mm2支撐鋼管的抗彎計算強度小于205.0N/mm2,滿足要求！支撐鋼管的最大撓度小于1000.0/150與10mm，滿足要求！四、 扣件抗滑移的計算縱向或橫向水平桿與立桿連接時，扣件的抗滑承載力按照下式計算(規范5.2.5):R<Rc

其中Rc其中Rc扣件抗滑承載力設計值，取8.0kN；R——縱向或橫向水平桿傳給立桿的豎向作用力設計值；計算中R取最大支座反力，R=7.12kN單扣件抗滑承載力的設計計算滿足要求！當直角扣件的擰緊力矩達40--65N.m時,試驗表明:單扣件在12kN的荷載下會滑動，其抗滑承載力可取8.0kN；雙扣件在20kN的荷載下會滑動，其抗滑承載力可取12.0kN。五、立桿的穩定性計算荷載標準值作用于結構支架的荷載包括靜荷載、活荷載和風荷載。靜荷載標準值包括以下內容：(1)網殼結構支撐系統鋼管的自重(kN)：NG1=0.129x34.000=4.389kN鋼管的自重計算參照《扣件式規范》附錄A雙排架自重標準值，設計人員可根據情況修改。⑵欄桿的自重(^)：NG2=0.150x1.000=0.150kN腳手板自重(kN)：NG3=0.300x1.200x1.000=0.360kN堆放荷載(kN)：NG4=2.000x1.200x1.000=2.400kN經計算得到，靜荷載標準值NG=NG1+NG2+NG3+NG4=7.299kN。活荷載為施工荷載標準值產生的荷載。經計算得到，活荷載標準值NQ=1.000x1.200x1.000=1.200kN不考慮風荷載時，立桿的軸向壓力設計值計算公式N=1.2NG+1.4NQ六、立桿的穩定性計算立桿的穩定性計算公式其中N——立桿的軸心壓力設計值，N=10.44kN；——軸心受壓立桿的穩定系數，由長細比10/i查表得到；i——計算立桿的截面回轉半徑(cm)；i=1.58A——立桿凈截面面積(cm2)；A=4.89W——立桿凈截面抵抗矩(cm3)；W=5.08 鋼管立桿抗壓強度計算值(N/mm2)；[f]——鋼管立桿抗壓強度設計值，[f]=205.00N/mm2；10 計算長度(m)；如果完全參照《扣件式規范》不考慮高支撐架，由公式(1)或(2)計算10=k1uh(1)10=(h+2a)(2)k1——計算長度附加系數，按照表1取值為1.185；u——計算長度系數，參照《扣件式規范》表5.3.3；u=1.70a——立桿上端伸出頂層橫桿中心線至結構支撐點的長度；a=0.50m；公式(1)的計算結果：=108.31N/mm2，立桿的穩定性計算＜[f],滿足要求公式(2)的計算結果：=76.12N/mm2，立桿的穩定性計算＜[f],滿足要求!如果考慮到高支撐架的安全因素，適宜由公式(3)計算10=k1k2(h+2a)(3)k2——計算長度附加系數，按照表2取值為1.078；公式（3）的計算結果：=120.69N/mm2，立桿的穩定性計算<[f],滿足要求！結構承重架應盡量利用剪力墻或柱作為連接連墻件，否則存在安全隱患。七、基礎承載力計算立桿基礎底面的平均壓力應滿足下式的要求P<fg其中p——立桿基礎底面的平均壓力（kN/m2），p=N/A；p=41.76N——上部結構傳至基礎頂面的軸向力設計值（kN）；N=10.44A——基礎底面面積（m2）；A=0.25fg——地基承載力設計值（kN/m2）；fg=68.00地基承載力設計值應按下式計算fg=kcxfgk其中kc——網殼結構支撐系統地基承載力調整系數；kc=0.40fgk——地基承載力標準值；fgk=170.00地基承載力的計算滿足要求！3技術安全管理措施為保證結構支撐體系能夠滿足施工設計值的要求和符合架體驗收規范，以下三個方面要嚴格控制搭設質量，從而確保結構支撐體系的安全穩定，滿足施工要求。3.1施工前控制確保加快施工進度，提高施工工藝水平，滿足設計要求，杜絕質量安全事故發生。1） 由公司技術負責人帶領項目技術負責人及相關專業工程技術人員，主要依據國家規范針對項目特點編寫出科學、針對性強的施工專項方案；施工技術人員現場跟班作業，及時解決施工作業人員碰到的施工難點。2） 選用熟悉的滿足資質要求、信譽度好和有很強履約能力的勞務作業隊施工，進場后嚴格審批搭設作業人員資質關，選出專業技術過硬、素質較高的人員施工。3） 嚴把材料關，在選材中，技術人員和材料員嚴格按照方案中的要求進行材料的控制，并及時對進場材料進行檢測，檢測合格后方可使用，對不滿足施工要求的材料做到堅決不允許使用。3.2施工中控制為了確保施工中的質量與安全，嚴格責任制度的落實，做到誰施工誰負責、誰簽字誰負責、誰管理誰負責的責任制，安排技術人員和專職安全管理人員每天跟班作業，做到及時發現問題與解決問題。3.3施工后驗收嚴格按照相關規范和施工專項方案進行驗收工作。每次驗收均由項目經理、項目技術負責人和監理、甲方共同驗收，嚴格執行簽字確認制，驗收中發現的問題要及