高空大跨度懸挑結(jié)構(gòu)支模設(shè)計(jì)及施工技術(shù)

       摘要：在高空大跨度懸挑結(jié)構(gòu)施工中，采用型鋼三角型支撐體系的施工技術(shù)，該支撐體系穩(wěn)定性好，剛度大，施工簡便，安全可靠，可縮短施工工期，減少工程建設(shè)投資。本文結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目，以供同行參考。

　　關(guān)鍵詞：高空；懸挑結(jié)構(gòu)；型鋼三角型支撐體系

　　0前言

　　長沙市某大廈為28層的高層建筑，總高99．5m，標(biāo)準(zhǔn)層高3m，本工程在主樓27層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，于觀光梯頂板周邊向外懸挑4．20m的全現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，以滿足觀光功能和建筑造型的需要。由于該懸挑結(jié)構(gòu)施工高度為83．90m，且懸挑跨度大，采用傳統(tǒng)的施工方法，將耗用大量的施工材料，且施工工期長，難以滿足本工程的實(shí)際需要。本著投入少、工效快、安全可靠、施工方便、有利于推廣應(yīng)用的施工原則，采用了用型鋼三角形支撐體系施工高空鋼筋混凝土大跨度懸挑結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)，解決了施工難點(diǎn)問題，減少了工程建設(shè)投資。

　　1施工方案的確定

　　高空懸挑結(jié)構(gòu)的自重、風(fēng)載均較大，施工時(shí)模板支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性及剛度要求高，高空作業(yè)，要求整個(gè)支撐系統(tǒng)的施工過程具備絕對可靠的安全性。因此對整個(gè)支撐系統(tǒng)的支撐形式及材料的選擇，經(jīng)充分的考慮，對可能采用的幾個(gè)施工方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及安全等方面的論證：

　　1．1傳統(tǒng)的滿堂落地式鋼管支撐體系

　　該支撐體系由于支模高度高，為保證整體的穩(wěn)定性和剛度，必須加密橫向桿件拉結(jié)和豎向支撐間距，因而需要投入大量的鋼管材料。無論從一次性投入或者采取租賃形式，費(fèi)用均昂貴，從經(jīng)濟(jì)角度來看，這不可取。

　　1．2鋼管懸挑支撐體系

　　該體系為扣件式空間桁架，節(jié)點(diǎn)采用扣件連接方式。

　　(1)此支撐體系會產(chǎn)生較大的側(cè)向撓度，剛度小。(2)經(jīng)過計(jì)算，鋼管布置密度大。(3)鋼管的連接點(diǎn)，懸掛點(diǎn)缺乏絕對的安全性。(4)該支撐體系需要進(jìn)行大量的高空作業(yè)，風(fēng)力大，作業(yè)人員的工作時(shí)間長，因而工作環(huán)境安全性低。

　　1．3型鋼三角形支撐體系

　　(1)整體剛度大。(2)水平橫梁可以直接埋在觀光梯混凝土墻里，節(jié)點(diǎn)錨固牢固。(3)整個(gè)支撐體系安裝及拆卸方便，安全性大。對以上三種支撐體系，進(jìn)行綜合論證，確定選用“型鋼三角形支撐體系”，它具有工程需要的穩(wěn)定性好，剛性好，施工方便，高空作業(yè)時(shí)間短，減少工程建設(shè)資金投入等優(yōu)點(diǎn)。

　　2型鋼三角形支撐體系設(shè)計(jì)

　　型鋼三角形支撐體系由型鋼三角形支撐托架、槽鋼穩(wěn)定交叉水平支撐、托架上弦槽鋼水平檁條組成。三角形支撐托架，由型鋼焊接而成，安裝在觀光梯混凝土墻上。懸挑結(jié)構(gòu)荷載的豎向支撐著力點(diǎn)在三角形支撐的水平橫梁上，再傳到該層的鋼筋混凝土墻上，并通過三角形斜向支撐將部分力傳遞到下層的鋼筋混凝土墻上。

　　2．1支撐體系平面布置圖及計(jì)算簡圖

　　1—托架，2—托架，3---托架，4—托架，5—檀條

　　2．2荷載計(jì)算

　　懸挑跨度4．2m，考慮到在平面布置中趨于合理，選定在每條懸臂梁底設(shè)一榀支撐托架，共七榀。每榀支撐托架的荷載組合如下：

　　膠合模板及支撐自重：q1=2．89kN／m；新澆混凝土自重：q2=21．21kN／m；施工荷載(包括振搗混凝土荷載)：q3=9．03kN／m；

　　小計(jì)：q=2．89+21．21+9．03=33．13kN／m

　　再考慮邊上的環(huán)梁所產(chǎn)生的集中荷載P=9．10kN

　　2．3支撐體系設(shè)計(jì)

　　上部的荷載，考慮到施工中的具體情況，依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　(1) 橫梁按受拉彎桿件計(jì)算

　　正應(yīng)力

　　式中N——軸心拉力；——凈截面面積；——計(jì)算截面的彎矩；——凈截面抵抗矩；——截面塑性發(fā)展系數(shù)；——鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

　　通過計(jì)算，選用橫梁AD、DC為[25a。

　　(2) 斜支撐根據(jù)軸心受壓、軸心受拉桿件計(jì)算　

　　式中N——軸心壓力、拉力；——凈截面面積；驗(yàn)算受壓構(gòu)件的長細(xì)比及整體穩(wěn)定要求： 

　　式中——受壓構(gòu)件的長細(xì)比；[]——受壓構(gòu)件的長細(xì)比限值；——軸心壓桿的穩(wěn)定系數(shù)；A——軸心壓桿的毛截面面積；N——軸心壓桿的計(jì)算壓力。

　　通過計(jì)算，斜支撐選用槽鋼：

　　CE——2[18a；DE——2[18a；AE—2[18a；EF——2[25a；EB——2[25a

　　(3)焊縫的計(jì)算

　　支撐與橫梁及支座的連接，采用現(xiàn)場焊接，根據(jù)受拉、受壓的貼角焊接縫，按強(qiáng)度計(jì)算：　

　　式中——焊縫的有效厚度；——焊縫的計(jì)算長度；——角焊縫的剪應(yīng)力；——角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。

　　(4)型鋼三角形托架大樣圖(見圖3)．

　　(5)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造做法

　　根據(jù)設(shè)計(jì)原理：懸挑結(jié)構(gòu)荷載的豎向支撐著力點(diǎn)在三角形支撐的水平橫梁上，再傳到該層的鋼筋混凝土墻上，并通過三角形的斜向支撐將部分力傳遞到下層的鋼筋混凝土墻上。故三角形托架的水平橫梁及斜向支撐與鋼筋混凝土墻連接點(diǎn)處理十分重要。要求節(jié)點(diǎn)牢固，施工方便，整個(gè)三角形托架的垂直度精確。

　　根據(jù)上述要求，決定采用“分部直埋式”方法，即將整個(gè)三角形托架從中間水平橫梁處分開成上、下兩大部分，水平橫梁直接埋入觀光梯井壁鋼筋混凝土墻上，腳部采用雙槽鋼預(yù)埋，斜向支撐通過與其焊接支撐在其上面。具體做法詳見型鋼三角形托架大樣圖圖3．

　　3施工方法及技術(shù)措施

　　考慮到施工部位在塔式起重機(jī)工作范圍內(nèi)，故采用以下方法：在地面上將三角形托架分上、下兩部分分別按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行焊接拼裝制作，再用塔式起重機(jī)吊到高空作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行組裝和固定。

　　3．1施工流程

　　施工流程如下：

　　下半部預(yù)埋安裝→下半部交叉水平支撐安裝及施工平臺安裝上半部預(yù)埋安裝→上層水平檁條安裝→上層施工平臺安裝→懸挑模板支頂→懸挑樓面鋼筋混凝土施工。　

　　3．2節(jié)點(diǎn)施工

　　“分部直埋式”節(jié)點(diǎn)施工要求：

　　(1)逐榀固定的三角形支撐上、下部的垂直度應(yīng)有很高的精度，使預(yù)埋節(jié)點(diǎn)、鋼梁、斜支撐、斜撐的鉸接點(diǎn)在同一軸線上。

　　(2)每榀三角形支撐的水平高應(yīng)一致。

　　(3)每榀支撐間設(shè)置水平交叉系桿，把每榀三角形支撐聯(lián)成一個(gè)整體，形成一個(gè)空間結(jié)構(gòu)體系。

　　(4)整個(gè)三角形支撐體系完工后，每個(gè)連接點(diǎn)，每個(gè)焊接及埋件，都必須經(jīng)檢查認(rèn)定合格后再進(jìn)行下道工序的施工，以保證整個(gè)體系在空間工作中的整體性、剛度、承擔(dān)和傳遞力的可靠性。

　　3．3拆卸步驟

　　拆卸步驟：第二十七層懸挑樓板預(yù)留150mm×150mm的懸吊孔→用鋼絲繩懸吊托架于樓面上→托架割離支點(diǎn)→用塔式起重機(jī)從托架外側(cè)吊起托架→逐步放松懸吊絲繩→用塔式起重機(jī)把托架拖離懸挑板底并吊放至地面。

　　3．4施工安全措施

　　(1)所有施工人員需要佩帶安全帶施工。(2)下半部托架安裝后，在下半部三角形托架面鋪設(shè)施工平臺作為上半部托架安裝人員的工作平臺，并沿托架外斜滿掛安全網(wǎng)。(3)上半部托架安裝完成后，在托架面設(shè)置滿鋪施工平臺，增強(qiáng)施工人員的安全感。

　　4結(jié)論

　　在該工程觀光梯頂高空大跨度懸挑結(jié)構(gòu)工程施工中，應(yīng)用型鋼三角形支撐體系，滿足了建筑設(shè)計(jì)及施工的要求，取得了“投入少，見效快”的綜合經(jīng)濟(jì)效益。其特點(diǎn)是：

　　(1)采用分部直埋式：將大托架分部拼裝、分部安裝，施工方便，有利于吊裝，節(jié)點(diǎn)埋點(diǎn)準(zhǔn)確，節(jié)點(diǎn)牢固，特別適合現(xiàn)場施工。

　　(2)整個(gè)體系在空間工作中的整體性好，剛度大，承擔(dān)及傳遞力的可靠性大。

　　(3)從經(jīng)濟(jì)角度上比較，減少工程建設(shè)資金投入。

　　實(shí)踐證明，這種型鋼三角形支撐體系，穩(wěn)定性好，剛度大，施工簡便，安全可靠，可縮短施工工期，經(jīng)施工過程中的跟蹤檢查，未發(fā)現(xiàn)任何問題，保證了工程質(zhì)量。

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