PC装配式厂房施工中临时支撑体系的设计与安全性分析

随着建筑工业化进程加速，PC 装配式厂房因施工高效、质量可控等优势广泛应用。其施工核心在于预制构件精准安装，而临时支撑体系作为施工“骨架”，对保障安装精度、稳定结构、确保安全意义非凡[1]。鉴于此，本文对 PC 装配式厂房施工中临时支撑体系的设计与安全展开研究，为工程设计提供切实可靠的参考，以提升装配式工程的整体质量水平。

1.临时支撑体系的设计安全原则

PC 装配式厂房施工中临时支撑体系的设计安全原则主要包括以下几点。一是承载能力要求，支撑体系须具备足够的承载力，以承受预制构件自重、施工荷载及可能的风荷载等，应依据构件安装工况，精确计算各支撑点的受力情况，确保支撑结构在这些荷载作用下不会出现过度变形或破坏[2]。二是刚度要求，支撑体系应具备足够刚度以有效控制构件安装后的变形，保证安装精度，防止水平构件出现过大挠度或竖向构件产生倾斜。三是稳定性要求，这是设计的核心，需采取措施防止支撑体系整体失稳，如设置斜撑、增加支撑点等。对于悬挑类预制构件，还需有防止外倾倒的措施 。四是适应性要求，支撑体系应能适应不同形状、尺寸的预制构件以及复杂的施工环境，方便安装和拆卸，同时不影响周围结构的安全[4]。这些原则相互关联、共同作用，旨在确保临时支撑体系在施工过程中安全可靠，为 PC 装配式厂房的顺利施工奠定基础 。

2.临时支撑体系设计方法与安全控制关

2.1 临时支撑体系设计的安全选型

支撑体系选型是临时支撑体系设计安全与否的首要环节，其理论依据是对不同支撑体系力学性能安全的深入理解及对施工现场复杂条件的精准把控。从力学角度看，钢管扣件式支撑体系杆件受力明确、节点连接可靠，适用多种复杂受力状况，其扣件能有效传力，钢管强度高且变形性能好。型钢支撑体系截面模量大、惯性矩高，承受较大弯矩和剪力表现出色，适合大跨度、重荷载的水平构件支撑。门式钢管脚手架支撑体系组装快、标准化程度高，门架结构形成稳定平面框架，可有效抗侧向力。在实践考量中，除基本力学性能，还需考虑施工场地空间条件、施工进度、成本控制以及构件重量和尺寸对于设计和安全的综合考量。如场地狭窄，设计采用门式钢管脚手架支撑体系的标准化构件便于运输组装，能提高效率且兼顾安全等；重型预制构件则适合用型钢支撑体系保障安全。此外，不同支撑体系的现场考虑成本，必然进行回收和再利用也是设计和考虑安全的重要因素，如钢管扣件式支撑体系构件可多次重复利用，降低长期成本。

2.2 临时支撑体系设计的安全精确计算

基于选型完成，支撑构件设计是确保临时支撑体系安全性和可靠性的关键步骤，需依力学原理精确计算。受压构件稳定性设计基于欧拉公式和约翰森公式，要综合考虑长细比、材料屈服强度及残余应力等因素。长细比是衡量安全稳定性的关键指标，体现了构件抵抗屈曲能力。合理选择钢管直径、壁厚或型钢截面尺寸可降低长细比，以提升稳定承载力，如 6m 长钢管立杆，直径从 48mm 增至 50mm、壁厚不变时，长细比从 150 降至 144，稳定性显著提高。受拉构件设计需关注抗拉强度和连接节点可靠性，按牛顿定律，承载力与截面积和抗拉强度成正比，设计要保证截面积能抵抗最大拉力，并采用高强度螺栓连接或焊接等可靠连接方式防止断裂或滑移，连接节点设计依强度设计理论，确保承载力不低于构件本身的最低安全承载力，像型钢梁与支撑立柱高强度螺栓连接，要精确算预紧力和抗剪承载力。优化策略除满足力学要求，还要考虑从施工便捷性和经济性对于设计安全的反应，用可调节支撑构件适应不同安装需求；使用轻量化高强度材料，能降自重便于运输安装，且保证承载力。

2.3 临时支撑体系设计的安全布局

支撑体系设计安全布局基于结构力学平衡与稳定原理。水平构件支撑体系均匀布置支撑点，可使反力分布均匀，减小局部应力集中，依连续梁理论合理布置支撑点，能均匀弯矩分布、降低最大弯矩值。如三跨连续预制叠合梁安装时，支撑点布置在两端支座和跨中，相比仅在两端支座布置，跨中最大弯矩可降约30%，承载能力和使用性能提高。竖向构件支撑体系布局需考虑构件轴向稳定性，依据欧拉屈曲理论，支撑点应靠近构件重心轴线并形成稳定侧向约束，像预制柱支撑体系设计中，对称布置斜撑可防止构件侧向失稳。协调性设计强调支撑体系与预制构件、整体结构相互作用，预制构件设计阶段应预留可靠连接部位和支撑预埋件，支撑体系设计安全布局要与整体结构施工顺序协调，例如多层PC 装配式厂房施工应先安装竖向构件支撑体系，再进行水平构件安装和支撑体系搭设，以确保施工稳定性和连续性。

2.4 临时支撑体系设计的安全拆除

临时支撑体系的拆除是基于设计要求进行的，设计拆除计划以现场实地检验预制构件和后浇连接预制构件的混凝土强度达到设计标准为前提进行系统拆除，例如：工程现场的叠合梁叠合层混凝土强度需达设计强度75%以上，且像灌浆套筒这类连接的灌浆料强度同时符合设计标准要求，方可进行拆除。安全拆除顺序由设计确定，遵循先支后拆、后支先拆原则，水平构件支撑体系先拆跨中后拆端部，竖向构件支撑体系由上至下拆除，拆除时减少对周围结构的扰动。拆除后按设计要求进行安全检查预制构件及周围结构，查看预制构件有无裂缝、变形等问题，发现裂缝超规范值立即处理，同时查看周围结构是否受影响。对拆除后的支撑构件进行维护保养，清理灰尘油污，检查有无变形损坏，损坏构件及时修复或更换。

本文详细剖析PC 装配式厂房临时支撑体系全流程技术框架，分析了支撑体系设计安全原则与方法，涵盖选型、构件设计与布局规划。结合力学特性及工程适用性，提出计算优化策略，注重构件和整体结构协同设计，以及规范拆除流程，形成闭环管理，研究成果既回应了装配式建筑施工中临时支撑体系的设计技术与安全难点，助力装配式建筑行业迈向更高水平，实现施工的高效、安全与可持续发展。

参考文献：

[1] 李晓伟, 龙永焯, 张建新,卢德辉, 林灿基, 田景杨. 装配式施工支撑系统选用研究[J]. 广州建筑,2023,51(6):67-70.

[2]霍俊龙,黄耀. 新型模板支撑体系在装配式混凝土结构中的应用研究[C]// 中国土木工程学会总工程师工作委员会. 中国土木工程学会总工程师工作委员会第四届总工论坛论文集. 浙江省三建建设集团有限公司,2024: 39-41.

[3]骆维斌,乔雄,倪伟淋,刘文高,田过勤,黄锦聪.隧道新型装配式临时支撑结构研发及技术研究[J].建筑科学与工程学报,2022,39(5):262-273.

[4]向明,田志刚,葛昕权.装配式建筑 PC 构件深化设计中存在的问题及应对措施探讨[J].绿色环保建材,2020(8):92-93.

[5] 王上新, 吴効帅, 张超. 预制装配式住宅现场施工技术与安全风险管理对策探究[J]. 陶瓷,2022(9):168-169172.

作者简介：陆遥（1992 年7 月-），男，汉，安徽合肥，专科，助理工程师，建筑工程管理。