钢管腹杆桁架- 混凝土叠合板协同受力免支撑施工技术及力学性能研究

引言

随着国家对装配式建筑的大力推广和半导体行业的快速发展，传统建筑施工模式已难以满足高效、环保、经济的建设需求。在此背景下，钢管腹杆桁架- 混凝土叠合板协同受力免支撑施工技术应运而生。该技术通过整合钢管腹杆桁架的高强承载性能与混凝土叠合板的整体刚度，实现了无支撑或少支撑的施工模式，显著提升了施工效率，降低了材料消耗和人力成本。近年来，国内仓储建筑呈现规模化、高层化发展趋势，对施工技术的工业化程度和绿色性能提出了更高要求。传统现浇或全装配式结构存在模板用量大、支撑体系复杂、工期较长等局限，而无支撑装配式结构以其“免模少撑”的优势成为研究热点。经上海芯浦天英产线项目实践表明，该技术通过大跨度预制叠合梁、钢筋桁架楼承板等关键技术的集成应用，有效解决了传统施工中的技术瓶颈，实现了施工效率与工程质量的双重提升。

本文以上海芯浦天英产线项目为依托，系统研究钢管腹杆桁架 -混凝土叠合板协同受力免支撑施工技术的工艺原理、操作要点及力学性能。通过理论分析、现场实测与工程验证，揭示该技术的创新机制，明确其适用范围与质量控制标准，为装配式建筑在厂房领域的推广提供技术支撑与实践参考。

一、工法特点与技术原理

钢管腹杆桁架 - 混凝土叠合板协同受力体系是一种创新的装配式建筑技术，其核心在于通过钢管腹杆桁架与混凝土叠合板的有机结合，实现结构的协同受力与免支撑施工。该体系由钢管腹杆桁架、混凝土叠合板、预制叠合梁及钢次梁等关键构件组成。钢管腹杆桁架作为主要受力构件，具有高强度、轻质化和良好的抗震性能，能够有效承担施工及使用阶段的荷载。混凝土叠合板则通过与钢管腹杆桁架的紧密连接，形成整体受力体系，提高结构的整体刚度和稳定性。预制叠合梁与钢次梁的协同工作，进一步增强了结构的承载能力和抗震性能。

免支撑施工技术的核心创新点在于通过优化构件设计和施工工艺，实现了施工过程中的无支撑或少支撑状态。具体而言，该技术通过大跨度、大截面预制叠合梁的深化设计，提高了构件的预制精度和施工效率。同时，通过钢筋桁架楼承板与叠合梁的可靠连接，以及大截面叠合梁及钢次梁的精确安装，确保了结构在施工过程中的稳定性和安全性[1]。

二、施工工艺流程与操作要点

总体施工流程设计遵循“先预制、后安装”的原则，确保施工过程的连续性和高效性。具体流程包括：基础施工、预制构件加工与运输、结构柱施工、预制梁吊装、钢次梁安装、钢筋桁架楼承板铺设、钢筋绑扎与混凝土浇筑等关键工序。各工序之间紧密衔接，形成流水作业，有效缩短了施工周期。在关键工序技术要点方面，预制构件的深化设计是确保施工质量的关键。通过采用 Revit、广联达等软件进行三维建模和深化设计，实现了构件的精确下料和定位。在预制梁吊装过程中，通过合理的吊装顺序和精确的定位控制，确保了构件的准确就位。钢次梁的安装则通过精确的测量和调整，实现了与预制梁的可靠连接。钢筋桁架楼承板的铺设则通过标准化的施工工艺，确保了楼板的平整度和承载能力。施工质量控制与验收标准方面，严格按照国家相关标准和规范进行质量控制。通过建立健全的质量管理体系和质量保证体系，对施工过程中的各个环节进行严格控制 [2]。同时，加强了对预制构件的质量检验和验收工作，确保了构件的质量符合设计要求。在施工过程中，还加强了对关键工序和隐蔽工程的检查和验收工作，确保了施工质量的可控性。

三、材料与设备要求

主要材料性能要求与选型原则方面，钢管腹杆桁架选用高强度钢材，确保了结构的承载能力和稳定性。混凝土叠合板则选用高性能混凝土，提高了楼板的承载能力和耐久性。预制叠合梁和钢次梁则选用优质钢材和混凝土材料，确保了构件的质量和性能。在选型过程中，充分考虑了材料的力学性能、耐久性、经济性等因素，确保了材料选用的合理性和经济性。施工设备配置与操作规范方面，根据施工需要配置了履带吊、汽车吊、板车等大型机械设备，以及三线水平仪、水准仪、经纬仪等测量仪器。在设备操作过程中，严格遵守操作规程和安全技术规范，确保了设备的安全运行和施工人员的安全。同时，加强了对设备的维护和保养工作，确保了设备的良好状态和施工效率。材料与设备协同管理策略方面，通过建立健全的材料与设备管理制度和流程，实现了材料与设备的有效管理和协同作业。在材料管理方面，加强了对材料的采购、验收、储存和发放等环节的控制，确保了材料的质量和供应的及时性。在设备管理方面，则通过合理的设备配置和调度计划，确保了设备的充分利用和施工效率的提高[3]。

四、质量控制与安全保障措施

质量管理体系构建与实施方面，通过建立健全的质量管理体系和质量保证体系，明确了各级管理人员的职责和权限，确保了质量管理的有效实施。同时，加强了对施工过程的监控和检查工作，及时发现和纠正了质量问题。通过定期的质量检查和评估工作，确保了施工质量的稳定性和可靠性。常见质量问题预防与处理措施方面，针对施工过程中可能出现的露筋、蜂窝、孔洞等质量问题，制定了相应的预防措施和处理方案。通过加强施工过程中的质量控制和检查工作，及时发现并纠正了质量问题。同时，加强了对施工人员的培训和教育工作，提高了他们的质量意识和操作技能水平。施工安全风险评估与防控技术方面，通过全面的安全风险评估工作，识别了施工过程中可能存在的安全隐患和风险点。针对这些安全隐患和风险点，制定了相应的防控措施和应急预案。通过加强施工现场的安全管理和监控工作，确保了施工人员的安全和健康。同时，加强了对施工人员的安全教育和培训工作，提高了他们的安全意识和自我保护能力。

总结

本文全面阐述了钢管腹杆桁架 - 混凝土叠合板协同受力免支撑施工技术的特点、原理、施工工艺、材料设备要求、质量控制与安全保障措施，并通过工程实例验证了其应用效果。该技术通过钢管腹杆桁架与混凝土叠合板的协同作用，实现了无支撑或少支撑的施工模式，显著提高了施工效率，缩短了工期，降低了成本，同时保证了结构的安全性和稳定性。文章详细介绍了该技术的结构受力机理与协同工作性能，以及预制构件深化设计、钢筋桁架楼承板铺设等关键工序的操作要点。在材料与设备方面，明确了主要材料的性能要求与选型原则，以及施工设备的配置与操作规范。为确保施工质量与安全，文章还强调了建立健全质量管理体系和安全保障措施的重要性，包括质量管理制度的建立、质量隐患的预防与处理、安全风险的评估与防控等。

参考文献

[1] 代慧慧 . 复合石灰石粉混凝土力学性能及叠合板受弯性能研究 [D]. 中国矿业大学 ,2023.

[2] 郭忠猛 , 夏立波 , 陈勇 , 等 . 桁架钢筋混凝土叠合板叠合面抗剪承载力试验研究 [J]. 混凝土 , 2021.

[3] 李然 , 田春雨 , 程志军 . 钢筋桁架混凝土叠合板桁架吊点力学性能试验研究 [J]. 建筑科学 , 2022, 38(11):76-81.