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盤扣式腳手架在大跨度橢圓形弦支穹頂結構施工中的應用

文檔作者：鄧應平，張永坡，張寶利，王振普文檔來源：天津三建建筑工程有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年12月15日
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２０１７ 年７ 月下
第４６ 卷 第１４ 期
施 工 技 術
ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ３９
ＤＯＩ：１０. ７６７２／ ｓｇｊｓ２０１７１４００３９
盤扣式腳手架在大跨度橢圓形弦支穹頂
結構施工中的應用
鄧應平，張永坡，張寶利，王振普
（天津三建建筑工程有限公司，天津 ３００１７０）
［摘要］ 研究了弦支穹頂結構高空散裝施工支撐技術。通過幾種腳手架的分析對比，選中盤扣式腳手架作為支撐。
天津中醫(yī)藥大學新建體院館項目屋蓋施工的實際應用驗證了該支撐體系在弦支穹頂結構高空散裝施工的優(yōu)越性。
［關鍵詞］ 支撐；腳手架；安裝；施工技術
［中圖分類號］ ＴＵ７３１. ２ ［文獻標識碼］ Ａ ［文章編號］ １００２?８４９８（２０１７）１４?００３９?０３
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉｓｋ Ｌｏｃｋ Ｓｃａｆｆｏｌｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ
Ｌｏｎｇ?ｓｐａｎ Ｅｌｌｉｐｔｉｃａｌ Ｓｕｓｐｅｎｄｏｍｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ＤＥＮＧ Ｙｉｎｇｐｉｎｇ， ＺHＡＮＧ Ｙｏｎｇｐｏ， ＺHＡＮＧ Ｂａｏｌｉ， ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎｐｕ
（Ｔｉａｎｊｉｎ Ｔｈｉｒｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ． ， Ｌｔｄ． ， Ｔｉａｎｊｉｎ ３００１７０， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｈｉｇｈ ａｌｔｉｔｕｄｅ ｂｕｌｋ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｏｍｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．
Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｆｒａｍｅ ｂｏｄｙ， ｄｉｓｋ ｌｏｃｋ ｓｃａｆｆｏｌｄ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ａ
ｓｕｐｐｏｒｔ， ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｎｅｗ ｓｔａｄｉｕｍ ｒｏｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ ｏｆ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ Ｃｈｉｎｅｓｅ
Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ｏｆ Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｓｕｐｅｒｉｏｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｒｏｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
ｉｎ ｈｉｇｈ ａｌｔｉｔｕｄｅ ｂｕｌｋ ｓｕｓｐｅｎｄｏｍｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｕｐｐｏｒｔｓ； ｓｃａｆｆｏｌｄｓ； ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ； ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
［作者簡介］ 鄧應平， 高級工程師，Ｅ?ｍａｉｌ： ２６０５８８１２１６＠ ｑｑ． ｃｏｍ ［收稿日期］ ２０１６?１１?０８
１ 工程概況
天津中醫(yī)藥大學新建體育館工程是中國２０１７
年十三屆全運會場館之一，工程平面呈橢圓形，建
筑面積為１７ ４２０ｍ２，主體１ 層，局部４ 層，建筑高度
２４. ３ｍ。鋼屋蓋為橢圓形，長軸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。整個屋蓋坐落在內圈２６ 根混凝土
柱和北側跨度為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，柱頂預埋彈簧
支座，柱身留有預埋件。網(wǎng)殼與異形平面桁架，異
形平面桁架與彈簧支座、預埋件焊接，形成穩(wěn)定體
系。如圖１ 所示。
體育館中心為比賽場地，四周為階梯觀賽看
臺，可容納５ ３００ 余人，是理想的國際賽事和休息娛
樂場所。如圖２ 所示。
圖１ 主體結構長軸剖面
Ｆｉｇ． １ Ｌｏｎｇ?ａｘｉｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
圖２ 整體效果
Ｆｉｇ． ２ Ｏｖｅｒａｌｌ ｅｆｆｅｃｔ
２ 鋼屋蓋施工方法確定
由于網(wǎng)殼拼裝完成后需要進行預應力張拉，張
拉過程中網(wǎng)殼會經(jīng)過復雜的力變狀態(tài)，某些桿件會
從受壓變成受拉，中部起拱值達６７ｍｍ，安裝精度要
求高，精度控制便成為保證張拉后成型的關鍵。
采用滿堂紅腳手架高空散裝，腳手架應具備不
影響網(wǎng)殼定位拼裝，保證每個桿件和球節(jié)點可以反
萬方數(shù)據(jù)
４０ 施工技術 第４６ 卷
復測量校正的功能，當桿件拼裝焊接出現(xiàn)偏差時，
可以依靠腳手架及時糾偏，為整體屋蓋網(wǎng)架的安裝
精度提供保障。當屋蓋網(wǎng)架安裝完成后，可以及時
改動腳手架立桿、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，使網(wǎng)殼高空散裝成為最佳的施工方案。
３ 弦支穹頂支撐腳手架的作用
３. １ 支撐網(wǎng)殼荷載
網(wǎng)殼桿件和焊接球安裝時，需要吊裝到支撐腳
手架形成的操作平臺上，然后在平臺上設置三維調
節(jié)轉換裝置，經(jīng)過反復測量精確定位，安裝焊接，再
反復測量調整、糾偏，直至達到設計值。網(wǎng)殼各桿
件和球節(jié)點依次安裝，形成整個網(wǎng)殼，張拉前，整個
網(wǎng)殼的荷載作用在腳手架上。
３. ２ 施工作業(yè)操作平臺
腳手架形成的平臺是施工作業(yè)人員安裝焊接
網(wǎng)殼桿件和球節(jié)點的作業(yè)平臺，同時也是作業(yè)機具
擺放和材料轉運的平臺。
３. ３ 索桿體系安裝、張拉操作平臺
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)向拉索同時安裝，均在支撐腳
手架上施工完成。待整個鋼屋蓋安裝完成后，需要
安裝張拉工裝，進行預應力張拉，支撐腳手架提供
操作空間。
４ 腳手架要求
弦支穹頂結構（見圖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滿
足塔式階梯狀的搭設（見圖４）。下部弦支結構的支
撐腳手架在遇到豎向撐桿、徑向拉桿和環(huán)向拉索時
能靈活避開，以滿足結構和施工需要。
圖３ 弦支穹頂結構剖面
Ｆｉｇ． ３ Ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｄｏｍｅ
圖４ 高空塔式階梯狀平臺
Ｆｉｇ． ４ Ｈｉｇｈ ａｌｔｉｔｕｄｅ ｔｏｗｅｒ ｌａｄｄｅｒ ｐｌａｔｆｏｒｍ
５ 腳手架比選
為滿足腳手架條件，對扣件式鋼管腳手架、碗
扣式鋼管腳手架、安德固腳手架、盤扣式腳手架進
行了比選。
１）扣件式鋼管腳手架 是目前運用最廣的腳
手架，搬運方便，通用性強，成本較低，但本工程弦
支結構呈三維姿態(tài)，運用該類型腳手架難以迎合弦
支結構的空中姿態(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；
此外，安全性也難以保證。
２）碗扣式腳手架 雖然碗扣節(jié)點結構合理、立
桿軸向傳力、結構強度高、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，在長期施工過程中發(fā)現(xiàn)，租賃單位
購買多廠家產(chǎn)品或某工程租用多家產(chǎn)品后，造成產(chǎn)
品質量標準和制作精度不統(tǒng)一，桿件、碗扣件混雜
在一起，水平桿件長度誤差、立桿上碗扣間距誤差
及上下碗內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)點緊固
力不足，腳手架整體穩(wěn)定性差，給施工帶來一定的
安全隱患；此外，施工單位租賃后部分桿件丟失，自
行改制彌補租賃數(shù)量，造成桿件加工質量誤差增
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，但在國內沒有形成行業(yè)規(guī)范和標準，不
便與業(yè)主、監(jiān)理和施工單位及相關政府管理部門在
施工過程中檢查和溝通。
４）盤扣式腳手架 該腳手架目前生產(chǎn)廠家少，
選用一家僅租賃不外賣的大型生產(chǎn)廠家。立桿長
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構搭設塔式階梯狀腳手架需
要的不同長度桿件問題。該腳手架在彌補上述幾
種支撐腳手架不足的同時，高空２ 個豎桿間可隨意
增加橫桿鋼梁，鋼梁上可任意增設豎桿，能夠很好
地解決與索桿體系產(chǎn)生碰撞時避開豎向撐桿、徑向
拉桿和環(huán)向拉索的問題。當支撐腳手架與弦支穹
頂結構不適宜時，只需調整部分腳手架桿件位置便
可解決問題，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，調整靈活方
便，為環(huán)向拉索、豎向撐桿、徑向拉桿的安裝和預應
力張拉施工營造安全可靠的施工環(huán)境，對于弦支穹
頂結構是最適合的支撐體系。
６ 荷載計算
腳手架承受的荷載主要有：鋼屋蓋荷載、三維
調節(jié)轉換裝置、施工人員及設備等。
１）焊接球處節(jié)點反力 １６ｋＮ。
２）三維調節(jié)轉換裝置 ０. ６５ｋＮ／ ｍ２。萬方數(shù)據(jù)
２０１７ Ｎｏ． １４ 鄧應平等：盤扣式腳手架在大跨度橢圓形弦支穹頂結構施工中的應用 ４１
３）施工人員及設備 ３ｋＮ／ ｍ２。
４）荷載組合 恒荷載分項系數(shù)?。? ２，活荷載
分項系數(shù)?。? ４。
經(jīng)計算：
１）三維調節(jié)轉換裝置中工字鋼最大應力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、設計和實際工況
要求。
７ 腳手架搭設
中心場地支撐架基礎處理方法如下：
１）素土回填，回填高度為１ ５００ｍｍ，壓實系數(shù)≥
０. ９５。
２）１５０ｍｍ 厚３∶ ７灰土回填。
３）２００ｍｍ 厚加筋Ｃ２０ 混凝土墊層。
其他場地支撐架坐落在看臺板上（看臺板上允
許承載力為３ ～ ４ｋＮ／ ｍ２ ），為了滿足看臺板承載力
要求，看臺板下采用支撐架回頂，支撐架回頂基礎
處理方法如下：
１）素土回填，回填高度為１ ５００ｍｍ，壓實系數(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計要求。
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。腳手架的搭設形式為
矩陣式桁架支撐結構。即有４ 根立桿、水平桿、豎向
斜桿組成單元桁架，每個單元桁架間采用水平桿連
接，如圖５ 所示。
圖５ 矩陣式腳手架細部搭設平面
Ｆｉｇ． ５ Ｓｅｔ ｐｌａｎ ｏｆ ｍａｔｒｉｘ ｓｕｐｐｏｒｔ ｆｒａｍｅ ｄｅｔａｉｌ
看臺處支撐采取點對點回頂，以提高支撐穩(wěn)定
圖６ 腳手架回頂示意
Ｆｉｇ． ６ Ｂａｃｋ ｔｏ ｔｏｐ ｏｆ ｆｒａｍｅ
性，如圖６ 所示。腳手架與四周混凝土框架柱做可
靠連接，如圖７ 所示。
圖７ 環(huán)抱柱
Ｆｉｇ． ７ Ｓｕｒｒｏｕｎｄ ｃｏｌｕｍｎ
搭設成塔式階梯狀平臺，如圖８ 所示。
圖８ 塔式階梯平臺剖面
Ｆｉｇ． ８ Ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｏｗｅｒ ｌａｄｄｅｒ ｐｌａｔｆｏｒｍ
８ 結語
采用盤扣式腳手架施工的天津中醫(yī)藥大學新
建體育館鋼屋蓋弦支穹頂結構，施工空間安全寬
敞，滿足預應力安裝張拉施工要求；整個網(wǎng)殼拼裝
完成后最大撓度值僅為１６ｍｍ，遠小于規(guī)范規(guī)定值
３０ｍｍ。說明采用該腳手架為作為橢圓形大跨度弦
支穹頂結構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例。
參考文獻：
［ １ ］ 中國建筑股份有限公司． 鋼結構工程施工規(guī)范：ＧＢ５０７５５—
２０１２［Ｓ］． 北京：中國建筑工業(yè)出版社，２０１２．
［ ２ ］ 冶金工業(yè)部建筑研究總院． 鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范：
ＧＢ５０２０５—２００１［Ｓ］． 北京：中國計劃出版社，２００２．
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２０１０［Ｓ］． 北京：中國建筑工業(yè)出版社，２０１０．
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范：ＪＧＪ１３０—２０１１［Ｓ］． 北京： 中國建筑工業(yè)出版社，２０１１

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