天津中醫(yī)藥大學(xué)新建體院館項(xiàng)目通過(guò)幾種腳手架的分析對(duì)比，選中盤扣式腳手架作為支撐。

天津中醫(yī)藥大學(xué)新建體育館工程平面呈橢圓形，建筑面積為 17420㎡，主體1層，局部4層，建筑高度24.3m。鋼屋蓋為橢圓形，長(zhǎng)軸 92m，短軸 73m，矢高 6.5m。上層網(wǎng)殼采用超大空心加肋焊接球和空心桿件焊接而成，形式為施威德勒-凱威特型網(wǎng)殼;下部柔性體系由4環(huán)環(huán)拉索、5圈徑向拉桿和81 根豎向撐桿組成。整個(gè)屋蓋坐落在內(nèi)圈26根混凝土柱和北側(cè)跨度為 55. 6m的桁架上，與外圈32根混凝土柱采用豎向異形平面桁架連接，柱頂預(yù)埋彈簧支座，柱身留有預(yù)埋件。網(wǎng)殼與異形平面桁架，異形平面桁架與彈簧支座、預(yù)埋件焊接，形成穩(wěn)定體系。如圖1所示。體育館中心為比賽場(chǎng)地，四周為階梯觀賽看臺(tái)，可容納 5300 余人，是理想的國(guó)際賽事和休息娛樂(lè)場(chǎng)所。如圖 2 所示。

鋼屋蓋施工方法確定

由于網(wǎng)殼拼裝完成后需要進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，張拉過(guò)程中網(wǎng)殼會(huì)經(jīng)過(guò)復(fù)雜的力變狀態(tài)，某些桿件會(huì)從受壓變成受拉，中部起拱值達(dá) 67mm，安裝精度要求高，精度控制便成為保證張拉后成型的關(guān)鍵。

采用滿堂紅腳手架高空散裝，腳手架應(yīng)具備不影響網(wǎng)殼定位拼裝，保證每個(gè)桿件和球節(jié)點(diǎn)可以反復(fù)測(cè)量校正的功能，當(dāng)桿件拼裝焊接出現(xiàn)偏差時(shí)，可以依靠腳手架及時(shí)糾偏，為整體屋蓋網(wǎng)架的安裝精度提供保障。當(dāng)屋蓋網(wǎng)架安裝完成后，可以及時(shí)改動(dòng)腳手架立桿、水平桿位置，為網(wǎng)殼下部豎向撐桿、徑向拉桿和環(huán)向拉索及張拉工作提供安全可靠作業(yè)平臺(tái)，使網(wǎng)殼高空散裝成為最佳的施工方案。

弦支穹頂支撐腳手架的作用

1、支撐網(wǎng)殼荷載

網(wǎng)殼桿件和焊接球安裝時(shí)，需要吊裝到支撐腳手架形成的操作平臺(tái)上，然后在平臺(tái)上設(shè)置三維調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置，經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)量精確定位，安裝焊接，再反復(fù)測(cè)量調(diào)整、糾偏，直至達(dá)到設(shè)計(jì)值。網(wǎng)殼各桿件和球節(jié)點(diǎn)依次安裝，形成整個(gè)網(wǎng)殼，張拉前，整個(gè)網(wǎng)殼的荷載作用在腳手架上。

 2、施工作業(yè)操作平臺(tái)

腳手架形成的平臺(tái)是施工作業(yè)人員安裝焊接網(wǎng)殼桿件和球節(jié)點(diǎn)的作業(yè)平臺(tái)，同時(shí)也是作業(yè)機(jī)具擺放和材料轉(zhuǎn)運(yùn)的平臺(tái)。

3、索桿體系安裝、張拉操作平臺(tái)

網(wǎng)殼下部索桿體系的豎向撐桿和徑向拉桿在網(wǎng)殼拼裝完成后與環(huán)向拉索同時(shí)安裝，均在支撐腳手架上施工完成。待整個(gè)鋼屋蓋安裝完成后，需要安裝張拉工裝，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，支撐腳手架提供操作空間。

4、腳手架要求

弦支穹頂結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖 3)，上部單層網(wǎng)殼呈橢圓形曲面，必須按照穹頂曲面搭設(shè)成塔式階梯狀才能方便施工，必然需要較多參差不齊的豎向立桿來(lái)滿足塔式階梯狀的搭設(shè)(見(jiàn)圖 4)。下部弦支結(jié)構(gòu)的支撐腳手架在遇到豎向撐桿、徑向拉桿和環(huán)向拉索時(shí)能靈活避開(kāi)，以滿足結(jié)構(gòu)和施工需要。

腳手架比選

為滿足腳手架條件，對(duì)扣件式鋼管腳手架、碗扣式鋼管腳手架、盤扣式腳手架進(jìn)行了比選。

1)扣件式鋼管腳手架

是運(yùn)用最廣的腳手架，搬運(yùn)方便，通用性強(qiáng)，成本較低，但本工程弦支結(jié)構(gòu)呈三維姿態(tài)，運(yùn)用該類型腳手架難以迎合弦支結(jié)構(gòu)的空中姿態(tài)變化和穹頂曲面變化，如果使用該類型腳手架，需要大量切改鋼管，造成大量浪費(fèi);此外，安全性也難以保證。

2)碗扣式腳手架

雖然碗扣節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)合理、立桿軸向傳力、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高、整體性好，能較好地滿足施工安全的需要。該類型腳手架在天津周邊地區(qū)生產(chǎn)廠家較多，在長(zhǎng)期施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，租賃單位購(gòu)買多廠家產(chǎn)品或某工程租用多家產(chǎn)品后，造成產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和制作精度不統(tǒng)一，桿件、碗扣件混雜在一起，水平桿件長(zhǎng)度誤差、立桿上碗扣間距誤差及上下碗內(nèi)齒痕的寬度和深度等橫桿接頭上的齒痕誤差不能很好地匹配，造成腳手架碗扣節(jié)點(diǎn)緊固力不足，腳手架整體穩(wěn)定性差，給施工帶來(lái)一定的安全隱患;此外，施工單位租賃后部分桿件丟失，自行改制彌補(bǔ)租賃數(shù)量，造成桿件加工質(zhì)量誤差增大;最終使網(wǎng)殼拼裝精度難以保障。

3)安德固腳手架

能滿足使用要求，也不存在以上缺點(diǎn)，但在國(guó)內(nèi)沒(méi)有形成行業(yè)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，不便與業(yè)主、監(jiān)理和施工單位及相關(guān)政府管理部門在施工過(guò)程中檢查和溝通。

4)盤扣式腳手架

該腳手架立桿長(zhǎng)度為 0. 5 ～ 3. 0m，水平桿為 0. 3 ～ 2m，規(guī)格齊全，有利于解決弦支穹頂結(jié)構(gòu)搭設(shè)塔式階梯狀腳手架需要的不同長(zhǎng)度桿件問(wèn)題。該腳手架在彌補(bǔ)上述幾種支撐腳手架不足的同時(shí)，高空 2 個(gè)豎桿間可隨意增加橫桿鋼梁，鋼梁上可任意增設(shè)豎桿，能夠很好地解決與索桿體系產(chǎn)生碰撞時(shí)避開(kāi)豎向撐桿、徑向拉桿和環(huán)向拉索的問(wèn)題。當(dāng)支撐腳手架與弦支穹頂結(jié)構(gòu)不適宜時(shí)，只需調(diào)整部分腳手架桿件位置便可解決問(wèn)題，極大地方便了施工。更重要的是該腳手架穩(wěn)定性好，承載力高，安全可靠，調(diào)整靈活方便，為環(huán)向拉索、豎向撐桿、徑向拉桿的安裝和預(yù)應(yīng)力張拉施工營(yíng)造安全可靠的施工環(huán)境，對(duì)于弦支穹頂結(jié)構(gòu)是最適合的支撐體系。

荷載計(jì)算

腳手架承受的荷載主要有:鋼屋蓋荷載、三維調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置、施工人員及設(shè)備等。

1)焊接球處節(jié)點(diǎn)反力16kN。

2)三維調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置0. 65kN/m2。

3)施工人員及設(shè)備3kN/m2。

4)荷載組合恒荷載分項(xiàng)系數(shù)取 1. 2，活荷載分項(xiàng)系數(shù)取 1. 4。

經(jīng)計(jì)算:

1)三維調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換裝置中工字鋼最大應(yīng)力 σmax =70. 62N/mm2 < fm = 205N/mm2。

2) 立 桿 承 載 力 σ = 107. 2N/mm2 < [f] =300N/mm2。

3)地基承載力 P = N/A =13. 9kN/m2 <20kN/m2，地基處理后的承載力滿足規(guī)范、設(shè)計(jì)和實(shí)際工況要求。

腳手架搭設(shè)

中心場(chǎng)地支撐架基礎(chǔ)處理方法如下:

1)素土回填，回填高度為1500mm，壓實(shí)系數(shù)≥0. 95。

2)150mm 厚 3∶ 7灰土回填。

3)200mm 厚加筋 C20 混凝土墊層。

其他場(chǎng)地支撐架坐落在看臺(tái)板上(看臺(tái)板上允許承載力為 3 ～ 4kN/m2)，為了滿足看臺(tái)板承載力要求，看臺(tái)板下采用支撐架回頂，支撐架回頂基礎(chǔ)處理方法如下:

1)素土回填，回填高度為1500mm，壓實(shí)系數(shù)≥0. 95。

2)150mm 厚 3∶ 7灰土回填。

3)60mm 厚鋼筋 C20 混凝土墊層。

處理完成后承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

采用60系列盤扣式腳手架，立桿布置間距為1. 5m × 1. 5m，步距為 1. 5m。腳手架的搭設(shè)形式為矩陣式桁架支撐結(jié)構(gòu)。即有4根立桿、水平桿、豎向斜桿組成單元桁架，每個(gè)單元桁架間采用水平桿連接，采用盤扣式腳手架施工的天津中醫(yī)藥大學(xué)新建體育館鋼屋蓋弦支穹頂結(jié)構(gòu)，施工空間安全寬敞，滿足預(yù)應(yīng)力安裝張拉施工要求;整個(gè)網(wǎng)殼拼裝完成后最大撓度值僅為 16mm，遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定值30mm。說(shuō)明采用該腳手架為作為橢圓形大跨度弦支穹頂結(jié)構(gòu)的支撐體系顯示出了優(yōu)越性。為該類工程支撐腳手架的選用提供了工程實(shí)例。