1 基坑钢支撑结构体系简介
基坑支撑系统包括钢筋混凝土支撑体系和钢结构支撑体系两种。传统的钢筋混凝土支撑体系需要较长的制作和养护时间，制作后不能立即发挥支撑作用； 拆除混凝土支撑的工作量大、粉尘污染严重、振动大、噪声大，且材料不能重复使用，不符合目前绿色施工的要求。
地下钢支撑系统可以很好地克服钢筋混凝土支撑系统的上述缺点，不仅如此，钢结构支撑体系可通过液压千斤顶施加预压力，实时监控并调节支撑力，实现基坑位移的严格控制，以满足基坑周边地铁、重要管线等对基坑开挖环境效应的严苛要求。地下钢支撑体系是基坑支护体系的一种，由水平型钢支撑、型钢立柱以及钢腰梁组成的基坑内支撑结构体系，用以承受围护墙体所传递的荷载，对保持基坑稳定、防止土体松动、防止围护结构倾斜、位移以及对周边环境的保护等都起着重要作用。与钢筋混凝土支撑体系相比，基坑钢支撑体系具有如下优点：①自重轻、安装和拆除方便；②施工速度快、可以重复利用；③安装后能立即发挥支撑作用，对减小由于时间效应而产生的支护结构位移十分有效；④可通过千斤顶施加预压力，实时监控并调节支撑力。
常见的基坑钢支撑体系有型钢支撑和钢管支撑两种，如图1所示。
2 国内基坑钢支撑体系应用现状
我国于2011年1月出版了图集《建筑基坑支护结构构造》11SG814,该图集给出了钢支撑系统常用的技术参数与节点构造； 于1999年9月出版并于2012年修订了行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-2012,该标准给出了钢支撑系统的设计计算方法。
国内较早成功应用基坑钢结构支撑体系的典型案例为1998年获得北京市科技进步三等奖的北京国贸二期项目。该项目基坑东西长约256m,南北宽约51m,开挖深度18. 6m,设3层水平支撑。第1,2层为钢支撑 （ 分别位于- 2. 500,- 8. 000m） ,在- 2. 500m处设钢筋混凝土冠梁，在- 8. 000m处设型钢腰梁，支撑间距8m.基坑中间设置3排钢立柱。立柱侧面设牛腿支承钢支撑； 钢支撑之间以纵向系杆连接，以保证钢支撑的整体性。钢支撑、立柱、纵向系杆交接处用焊接角钢（└100 × 16） 做成钢套箍，使之成为牢固的整体。钢支撑的布置如下：每隔8m左右布1道横撑，角部设斜撑，在基坑宽度方向设3排立柱，在支撑与立柱交汇处设系杆（ 见图2）。
钢筋混凝土支撑由于刚度大、成本低、施工方法相对简单，占据了我国基坑支护的主要市场。钢支撑仅在对基坑位移要求较为严格的基坑中得到较多应用，且常采用第1道支撑为钢筋混凝土支撑、第2道支撑为钢支撑的做法（ 见图3）。
国内钢支撑常用的材料有钢管和型钢2种。钢管多用609钢管，型钢支撑多用H型钢，组合型钢也可作为钢支撑。钢管支撑为中心对称截面，在压力作用下平面内外稳定性一致，因而应用最为广泛。由于钢支撑的 刚度 约 为 钢 筋 混 凝 土 支撑 的1 /5 ~ 1 /10,国内公认钢支撑的适用范围为跨度≤40m形状的规则基坑。钢支撑体系常用的平面布置形式有对撑、角撑、边桁架、边框架、圆拱形撑等。一般情况下对于平面形状接近方形且尺寸不大的基坑，宜采用角撑； 对于形状接近方形但尺寸较大的基坑，宜采用环形、边桁架支撑； 对于长方形基坑，宜采用对撑或对撑加角撑（ 见图4）。钢管支撑的接头形式有焊接和螺栓连接2种，螺栓连接现场拼装便捷、无焊接残余应力问题，因而在实际应用中较为常见（ 见图5）。
为克服钢支撑刚度小的缺点，可将钢支撑与液压千斤顶配合使用，对钢支撑施加可调节的轴压力，提高支撑的刚度。在对钢支撑施加预加力的基础上，我国于2000年左右开始研发基坑位移监测技术，并将两种技术相结合，形成了钢支撑轴力自动伺服系统。实现了液压千斤顶对钢支撑施加轴力的实时监测与调整。
除传统钢支撑体系外，近年来国内从韩国引进一种新型的钢支撑体系---鱼腹梁钢支撑体系。该体系通过对鱼腹梁弦上的钢绞线施加预应力，形成了大跨度的腰梁结构，经与角撑、对撑和三角形连接点组合，形成一个平面预应力支撑系统。其由鱼腹梁腰梁、钢绞线、三角形连接点、预压顶紧装置、角撑、对撑、立柱和牛腿等部件组成，如图6所示。该体系最大优点是支撑占空间小，可为基坑土方开挖提供开阔的空间。
综上所述，地下钢支撑体系在我国的研究与应用开始较早，拥有配套的设计规范与图集，并研发应用了配套的轴力自动伺服系统，引进了鱼腹梁钢支撑体系。然而，由于钢筋混凝土支撑刚度大、施工简单、钢材历史价格高等原因，钢筋混凝土支撑仍然是最主要的支撑形式。钢支撑系统仅在地铁、隧道、重要管线沿线等对基坑位移要求严苛的基坑中应用较多。
