长沙大王山冰雪世界项目位于长沙市岳麓区坪塘镇，原为湖南省新生水泥厂采石场，历经50年的开采，形成一个周边长直径约400m、短直径约300m的类椭圆形，深度达100m的废弃矿坑。该矿坑的存在给周边的生态环境带来严重影响，为解决该问题，对矿坑进行生态修复利用，修建1座冰雪游乐世界。

　　 该项目结构体系为钢混组合结构，由下部支撑、-17.000m标高连系梁、16.000m标高巨型预应力混凝土梁网平台以及屋顶钢结构屋盖组成。坑底的绝对标高为-42.000m，屋顶绝对标高为53.000m，建筑高度95m(见图1)。16.000m标高巨型预应力混凝土梁网平台为项目的结构核心，位于矿坑中部，从该平台到坑底高度为60m，到地面高度为40m，平台面积为3万m²。梁网的布置形式由主次预应力混凝土梁组成，其中主梁基本跨度为48m，最大跨度为61m，截面形式为箱形梁和工字形梁;次梁基本跨度为24m，间距6m，主要采用工字形梁(见图2)。楼板采用钢筋桁架楼承板，混凝土厚度为250mm。

　　 该平台预应力混凝土梁具有跨度大、截面大、数量多且平台位置离坑底高等特点，该平台混凝土的支模难度特别大。梁截面尺寸、跨度及延米质量如表1所示。

　　 1)16.000m标高平台到坑底高度大，到坑底最大高度达到60m，对支模体系的选择和搭设要求非常高，必须保证其搭设的稳定性和可操作性。

　　 2)该平台预应力混凝土梁跨度大、截面大、数量多。其中混凝土箱形主梁自重最大达到18t/m，对支撑体系的承载面积为3万m²，能力要求非常高。

　　 3)该平台投影在坑底部位的面积为1.8万m²，结构形式为上宽下窄的喇叭口，且坑壁十分陡峭，部分支撑体系落在坑壁上面，支撑体系设计及施工处理难度非常大。

　　 4)该项目底部坑底标高不一，且同时存在有大量的独立基础和基础梁，对支撑体系立柱基础处理难度大，如果支撑体系立柱基础所在位置岩质不稳定，需要进行基础处理，对支撑体系搭设存在很大的风险。

　　 5)交通运输压力大，支撑体系数量特别多，而下坑道路只有1条，同时该道路还有许多其他材料的运送，坑内运输的压力特别大。

　　 6)支模体系搭设难度大，由于坑底标高及基础梁的影响，无法采用大型汽车式起重机搭设，目前主要考虑的支撑架搭设采用塔式起重机，由于支撑架数量多，工期紧，同时结构施工也需要塔式起重机作业，故对支撑体系搭设垂直运输的协调组织难度大。

　　 该项目16.000m标高预应力混凝土平台施工是整个项目的关键部位，该平台梁支模方式的选择至关重要。但是制约该平台梁支模方式因素很多:(1)环境复杂该项目不是平地而起，而是从深坑建造，且坑底标高高低起伏，坑的形状下小上大，岩质条件也难以预估，搭设高度达到60m;(2)平台梁截面巨大，最大的梁高度达到5m，单根梁质量18t/m，梁超大的自重对支撑体系的选择提出很高的要求;(3)施工组织困难，包括材料资源组织、运输条件、吊装机械、工期要求以及成本投入对支撑方式的选择产生不同程度的制约。

　　 方案前期提出了顶升支模平台方案、满堂T60钢管脚手架支撑体系方案、贝雷柱+贝雷梁支撑体系方案、格构式钢管柱+贝雷梁支撑体系方案等。通过多次专家讨论结合本工程的特点和施工条件，最终选择了格构式钢管立柱+贝雷梁支撑体系进行施工。

　　 贝雷片为桁架结构，由桁架、桁架连接销、保险销、加强弦杆、弦杆螺栓、桁架螺栓构件组成。桁架由上下弦杆、竖杆、斜杆焊接而成，上下弦杆的端部有阴阳接头，接头上有桁架连接销孔。上下弦杆由2根[10组合而成，竖杆斜杆均为I10制成。桁架的材料为16Mn钢，标准截面尺寸为长3m，高1.5m，每片桁架质量为280kg。贝雷架形式如图3所示。

　　 贝雷梁通过贝雷片之间的连接销进行连接形成，同时安装保险销，组合成以3m为倍数的长度，有特别长度可进行非标准长度的定制，同时贝雷架可通过设置双排上下弦杆组成加强型贝雷片。

　　 立柱采用格构式钢管柱，钢管截面尺寸为609mm×16mm，钢管材质为Q345B，钢管之间通过法兰进行连接，单段钢管的长度1～9m，可组装成不同长度的钢管柱。钢管柱间距为5m，通过I45b横杆及[20b斜杆形成柱间支撑，柱间支撑竖向每隔10m设置1道。

　　 本工程支撑体系采用格构式钢管柱+贝雷片的形式，该方案的设计基于主次梁自重与施工荷载进行荷载取值设计，并对该方案进行图纸深化。整个体系主要组成部分有:墩柱混凝土基础、预埋件、钢立柱、剪刀撑、桁架盖梁、主贝雷梁、次贝雷梁以及分配梁。支撑体系如图4所示。

　　 立柱采用的609mm×16mm的钢管，由4根组成格构式，格构柱截面中心标准尺寸为5m×5m，特殊情况另行设计。立柱的布置方式沿着主梁的方向布置，局部无法搭设立柱的位置在原混凝土柱上设置钢牛腿。立柱的布置需考虑以下6个影响因素。

　　 1)坑底的岩面坡度情况，避免立柱落在岩壁上面;16.000m标高平台约1.2万m²面积投影位置为岩壁。

　　 2)坑底基础梁的分布，避免与基础梁冲突。

　　 3)-17.000m标高位置连系梁的布置形式，避免钢立柱与该连系梁冲突。

　　 4)16.000m标高平台梁的布置方式。

　　 5)预应力梁最大荷载作用下贝雷架的允许跨度。

　　 6)混凝土柱施工过程中爬模宽度范围内尽量避免布置立柱，以免难以用塔式起重机安装，爬模宽度从立柱边伸展2.4m宽。

　　 根据设计图预应力混凝土的布置情况进行支撑贝雷梁的设计，并按照钢立柱的间距以及混凝土梁的荷载进行计算，根据计算结果在箱形主梁下设置12排贝雷片，其他主梁根据跨度及荷载布置8/10排贝雷片，在次梁下布置4/6排贝雷架，箱形梁支模节点如图5所示。

　　 由于16.000m平台位置的混凝土梁在靠岩壁区域的跨度过大，无法布置立柱，需要在原混凝土柱上设置牛腿，通过牛腿作为支撑点解决贝雷梁跨度过大的问题。牛腿设计高为3m，宽2.5m，混凝土柱施工时先预埋钢板。牛腿悬挑部位主梁采用□400×200×16箱形钢，斜支撑杆采用的I36b型钢，并在牛腿上布置双拼I45b作为贝雷片搭设，如图6所示。钢牛腿需立柱混凝土强度达到100%方可承载。

　　 在整个支撑体系中，对钢立柱、贝雷梁以及牛腿的受力分析与验算至关重要，从强度、刚度、整体稳定性3个方面对其进行有限元分析与验算，分析软件采用Midas Gen。

　　 1)恒荷载(1)支撑体系自重荷载;(2)平台预应力钢筋混凝土梁荷载:根据截面进行计算，钢筋混凝土容重取为26kN/m³;(3)模板体系自重。

　　 2)活荷载支架施工机具及人群荷载按线荷载4.0kN/m计。

　　 3)荷载组合每种工况考虑两种组合，基本组合计算结果用于评价结构应力及稳定指标，标准组合计算结果用于评价结构刚度及基础承载力特征值。

　　 选择最不利位置进行计算。约束条件:柱脚固接;贝雷梁与桩顶横梁铰接;焊接构件铰点处固接。

　　 1)应力计算经计算，最大组合应力为177MPa，在靠矿坑开口侧7.5m间距的格构柱桩顶横梁上。

　　 2)变形计算经计算，最大竖向变形为34mm，在靠矿坑开口侧贝雷梁中间位置，该处贝雷梁净跨度20m。

　　 3)贝雷梁内力计算经计算，贝雷梁最大剪力标准值234kN，在靠矿坑开口侧，该处贝雷梁净跨度20m。贝雷梁最大弯矩标准值424kN·m，在靠矿坑开口侧，该处贝雷净跨度20m。

　　 4)支反力(标准值)分布经计算，钢立柱根部支反力标准值最大为624kN。

　　 根据整体计算与分析结果，对每根混凝土梁下的贝雷梁及立柱承载能力进行核实，确保满足要求。对计算结果进行统计，分析贝雷梁不同跨度的承载能力，结果如表2所示。可根据表2中贝雷梁跨度及混凝土梁荷载情况确定贝雷梁数量。

　　 项目现场按照设计方案进行实施，并实施过程中严格监控，确保实施的质量满足要求，顺利地完成支撑体系平台的搭设与承载。

　　 长沙冰雪世界项目16.000m标高预应力混凝土梁平台的实施是整个项目的关键所在，具有重载、大跨、超高的特点。通过采用格构柱钢立柱+贝雷梁的支撑体系，将60m高、3万m²的混凝平台支撑起来，并在处于复杂的矿坑地形、地质环境下实施，在国内乃至世界房屋建筑领域都是非常罕见的，可借鉴非常少，通过创新性设计与精心施工，成功地解决了该平台支模难度大的难题，并取得非常好的社会效益。