高空大悬挑混凝土结构施工技术.pdf

浙江建筑， 第 3 l 卷 ， 第 8期 ， 2 0 1 4年 8月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n，Vo 1 3 1 ，No 8，Au g 2 0 1 4 高 空大悬挑混凝 土结构施 工技术 Co n s t r u c t io n T e c h n i q u e f o r t h e L a r g e Ca n t i l e v e r e d Co n c r e t e S t r u c t u r e i n Up p e r Ai r 王 伟 ， 邢 国然 ， 金 建 昌， 陈 忱 WANG We i 。 XI NG G u o r a n，J I N J i a n c h a n g，C HE N C h e n ( 浙 江中成建工集 团有 限公 司， 浙江 绍兴 3 1 2 0 0 0) 摘 要 ： 绍兴市人力资源市场工程 9层大悬挑钢筋混凝土结构施工平台搭设 时 ， 采用后 置斜撑 式超长型钢悬挑平 台作为承力 平台 。 上部混凝士结构施工采用扣件式满堂支撑模板体系 ， 同时 以此处外墙 脚手架体 系作为安全 围护及操作 架， 两者共用该 悬挑 型钢承 力平台 。 关键词 ： 模板 ； 脚手架 ； 斜撑式 ； 承力平 台 中囤分类号 ： T U 7 5 5 2 文献标志码 ： B 文章 编号 ： 1 0 0 83 7 0 7 ( 2 0 1 4) 0 80 0 4 5一 O 3 1 工 程 概 况 绍 兴市人力资 源市场工程位于绍兴 市镜 湖新 区， 灵芝路以东 、 凤林西路以南 、 溢香街以北 ， 该工程 总 建筑 面积 5 9 5 7 6 In ， 地 下 1层 ， 地 上 主楼 1 6层 ， 裙房5层， 建筑高度 6 9 m。在主楼 9 1 6层， (X 1 0) 牟 由 以东 ( Y 1 ) ( Y 2 ) 轴范围的梁板为悬挑混凝土结构， 悬 挑长度为 2 4 m， 9层 ( 结构标 高 3 3 5 5 0 m) 处悬挑 梁 截 面尺 寸 为 3 0 0 mm x 5 5 0 l l l m， 封 口梁 截 面尺 寸为 2 5 0 IT l m X 5 5 0 m m， 板 厚 1 2 0 mm， 3 3 5 5 0 m 标 高处 悬 挑结构平面见图 1 。 2悬挑 混凝 土结构施工难点 根据设计 图纸 ， 主楼第 9层楼面开始平面形状 发生 变 化 ， 悬 挑 长 度 2 4 m， 且 该 层 离 地 高 度 为 3 3 5 5 1 1 3 。因此 ， 混 凝土 结 构施工 中需要 解决 以下几 个 问题 。 ( 1 ) 设计一个支撑悬挑结构的模板支撑架承力 平 台 ， 须承 受第 9层 楼 面 的 外挑 钢 筋 混 凝 土 结 构 梁 板荷 载 、 施 工荷 载 和风荷 载 。 收稿 日期 ： 2 0 1 4 0 31 8 作者简 介 ： 王伟 ( 1 9 8 3 一 ) ， 男 ， 浙江绍兴人 ， 工程师 ， 从事建筑工程管理工作。 图 1悬 挑 结 构 平 面 浙江建筑 2 0 1 4年第 3 1卷 ( 2 ) 悬 挑结 构距 地高度 3 3 5 5 m， 其 模板 及 支撑 系统 在外 侧 和底部 无任何 防护 结构 ， 安全 要求 高 ， 施 工难 度大 。 ( 3 ) 由于 3 3 5 5 0 m标高处是悬挑的混凝土梁板 结构 ， 决定 了标高 3 3 5 5 0 m以上的外脚手架与该处 以下 的外 脚手架 不 能 共 用 同一 个 脚 手架 体 系 ， 需 要 另外设 计 单独 的外脚 手架 来保证 施 工安全 。 3 方案 比选 ( 1 ) 方案一。采用落地式钢管扣件脚手架作为 3 3 5 5 0 m标 高处 的模 板 支 架 承 力 平 台。本 工 程 高 空大悬挑结构需要搭设 的架体高度 为 3 3 5 5 m， 架 体宽度约 4 5 m， 高宽 比较大 ， 上部荷 载也较大 ， 此 时地下室回填土还未进行 ， 对地基的承载力要求高 ， 需 做加 强处 理 ， 且 不一 定能 达 到预期 效果 。 因此 ， 本 方案存 在较 大安 全 风 险 ， 搭 设 脚 手架 费 工 、 费料 ， 施 工 工期 长 。 ( 2 ) 方案二。采用高空双层后置式超长型钢悬 挑 平 台作 为 3 3 5 5 0 m标 高处 的模板 支架 承 力平 台 。 在 7层 楼面结 构 ( 标高 2 9 6 5 0 r l 1 ) 架设 型 钢 悬挑 梁 ， 在该型钢悬挑梁上搭设脚手架 ， 然后在 8层楼面结 构 ( 标高 2 9 6 5 0 m) 按同样方式架设型钢悬挑梁 ， 该 型钢梁搁置在下方脚手架顶端。然后在该层型钢悬 挑 梁上 搭设 支模 架 及 脚 手架 。本方 案用 钢 量 大 ， 相 应 的支 承钢 管也 大量增 加 ， 成本较 高 。 ( 3 ) 方 案 三 。采用 高 空后 置 斜 撑式 超 长 型钢 悬 挑平台作为 3 3 5 5 0 m标高处的模板支架承力平台。 该 方案 由四部分 组成 ： 支撑 模板 的扣 件式满 堂支 架 、 外脚手架， 以及作为承重结构 的悬挑式型钢支撑平 台和斜 撑槽 钢 。型 钢 可采 用 热轧 工 字钢 ， 上部 荷 载 由悬挑型钢结构承担 ， 并通过该型钢结构传 给建筑 物。虽然模板体系的荷载和脚手架体系的荷载全部 作用在同一个承力平台上 ， 构件 的内力和支座反力 会较 大 ， 但是 该体 系受 力较 明确 ， 通过设 计 可 以让 型 钢 构件 有足 够 的安全储 备 ， 同时 承力平 台 自重较 小 ， 优于方案二。 综上所述 ， 本工程决定采用方案三作为该悬挑 混凝土结构施工的模板支架体系和脚手架体系的实 施 方案 。 4上部模 板支撑及外脚 手架设计 ( 1 ) 标高 3 3 5 0 0 m处楼面梁板模板支撑架体系的 设计悬挑 结 构 梁 截 面为 2 5 0 I n m5 5 0 m m、 3 0 0 ln m 5 5 0 m m， 最 大悬挑 长 度 2 4 0 0 mm， 板厚 1 2 0 mm。 在 8 层楼 面设 置悬挑 承 力 平 台 的结 构 ， 全 部 支 撑架 立 杆 落在型钢悬挑梁上 ， 搭设开始 ， 先将每根立杆套入到 钢梁 上 的 西 2 5定位 钢 筋 中 ， 满 堂 支撑 架 立 杆纵 向间 距 1 2 5 0 m m ( 同 悬 挑 钢 梁 间 距 ) ， 横 向 间 距 8 0 0 m m， 立 杆步 距 1 5 0 0 m m， 并根 据实 际情况 布 置 。满堂模 板支撑架体系包括直接 支承混凝土 的模板 、 支撑模板的木方 ， 以及钢管横杆、 立杆 、 扣件 等构 ( 配 ) 件 。 ( 2 ) 81 2层 的 外墙 脚 手 架 体 系 的 设 计 。脚 手 架与满 堂模 板支 撑 架共 用 型 钢 承力 平 台 ， 立 杆 纵 向 间距 同悬挑 型钢 间距 ， 横 向间距 8 0 0 mm。 因建筑 物 外墙面无线条突 出， 并考虑与支撑架同时搭设 的方 便性 ， 外脚 手 架 内排 立 杆 距离 建 筑 物 的距 离 为 3 0 0 mm。 内 、 外 立 杆 与 水 平 悬 挑 钢 管 用 双 扣 件 进 行 连接 ， 脚 手架 的步 距 为 1 8 m， 架 体 总 高 1 5 6 i n ， 随 结构层 上 升 而上 升。满 堂模 板 支撑 架及 脚 手 架 见图 2 3 3 5 5 Om z- I I目 I fu l l 0 。 l I 。 ： F ， 、 ， 、 8层 ， 、 29 6 5 0 m l l 一 I - 1 L 7 层 4 8 5 钢管 水平系杆 j l o J 于 预埋钢板 u 鲫朋 2 5 7 5 0m 8 0 0 8 0 0 8 0 0 8 0 0 。7 5 O 8 0 0 8 0 0 f8。 。 一 图 2 悬 挑 部 位 支 架 示意 5承力平台设计 5 1 悬挑 承力 平 台结构构件 设计 悬 挑承力 平 台 的结 构组 成模 板支撑 架及 脚手 架 的承力 平 台 ， 主要 受 力构件 为悬挑 工字 型钢 梁 ， 采 用 I 2 0 a ， 工字钢梁从 8层楼面挑出 ( 图 2 ) 。为减少悬 挑工字 钢梁 的挠 度 ， 用 I 1 6斜 撑 杆 支 撑 在 7层 边 梁 上 ， 与 事先预 埋件 焊接连 接 。斜撑 杆长 4 m 多 ， 为确 第 8期 王 伟等： 高空大悬挑混凝土结构施工技术 4 7 保安全， 在计算安全 的基础上加设 1根 4 8 3 5钢 管 水 平 系杆 ， 以焊 接方 式将 I 1 6斜 撑 杆 整体 贯 通 ， 以 此 来 避 免 因 斜 撑 杆 长 细 比 过 大 而 失 稳 的 风 险 ( 图 2 ) 。 悬挑 工 字钢 梁 的平 面 布 置 钢 梁 悬 挑 长 度 达 到 3 7 2 5 m， 根据现行规范要求 ， 锚 固长度不小于悬 挑 长度 的 1 2 5倍 ， 即 4 7 i n 。 5 2结构传 力体 系 楼层梁板钢筋 混凝土 自重、 模板 自重 、 施工荷 载 、 模板支撑架 自重 、 外脚手架 自重等荷载经由扣件 式钢管架立杆传递给承力平台的主梁工字钢梁和工 字 钢斜 撑 ， 再 由其 传 递 给 建 筑 物混 凝 土 结 构 。荷 载 首 先 作用 在梁 板 模 板 上 ， 按 照 “ 底 模 一 底 模 小 楞 一 水平钢管一 扣件 可调托座一立杆一基 础 ( 承力 平 台主梁工字钢梁 ) ” 的传力顺序 ， 分别进行强度 、 刚 度和稳定性验算时， 先计 算模板支架体 系及脚手架 体系杆件的受力情况， 然后根据钢管立杆传递给工 字梁 的荷 载 ， 计算 该承 重平 台的受 力情 况 ， 以此来 进 行整个系统的承载 能力 计算分析 。悬挑 梁计算 简 图见 图 3 。 图 3悬 挑 钢梁 计 算 简 图 5 3计 算结 果分析 设计计算 中由于工字梁 的最大应 力远小 于材 料的屈服应力 ， 具有 足够 的安全储备 ， 因此承力平 台设 计 时 以 控 制 节 点 垂 直 位 移 作 为 主 要 考 量 因 素 ， 以此 来 优化 承 力 平 台 结 构 形 式 ， 达 到 最 佳 施 工 效果 。 由计 算 结 果 可 知 ， 最 大 位 移 出 现 在 悬 挑 梁 的 自由端 ， 挠度 值 为 1 4 2 mm， 可 以 满 足 模 板 支 撑 架的变形要求 。 6悬挑承 力平台施工 6 1 承 力 平 台施 工 顺序 承力平台施工顺序为预埋斜撑杆下端支撑点构 件一预埋悬挑工字梁 U形钢筋压环一放置悬挑工 字 钢梁 一连 接斜 撑杆 一 连接水 平 系杆一铺 设槽 钢 和 木 板一 挂密 目安 全 网一上 一层 边梁 预埋 钢丝绳 吊环 一 连 接钢 丝绳 。 6 2承 力平 台施 工 ( 1 ) 悬 挑 承 力 平 台 施 工 前 应 做 好 埋 件 的 预 埋 工作 ， 7层 楼 面结 构 施 工 时预 埋 斜 撑 杆 的下 端 承 力 支 座 ， 8层 楼 面结 构 施 工 时预 埋 悬 挑工 字 钢 的 U形 钢 筋 压 环 ， 9层 施 工 时 预 埋 钢 丝 拉 绳 拉 接 点 钢 筋 吊环 。 ( 2 ) 按设 计 间 距 放 置 工 字 钢 悬 挑 梁 ， 固定 悬 挑 梁 的构 造应 按施 工规 范进 行 。 ( 3 ) 悬挑 工 字 钢梁 上 焊 接 2 5 、 1 0 0 m m 长 钢 筋 作为上部支撑架钢管立杆可靠固定的定位点。 ( 4 ) 沿垂 直悬 挑工 字钢 梁 轴 线方 向架设 q b 4 8 3 5钢管 ， 采用 铁 丝 绑 扎 固定 ， 间 距 3 0 0 m m 并 避 开 立杆 位置 ， 在钢 管上 满铺 竹笆 片 ， 下 部满挂 密 目安全 网 ， 保 证上 部结 构施 工时 的操作 安全 。 ( 5 ) 承力 平 台 施 工 过 程 中 ， 平 台周 边 的 临 空 面 应先 期设 置安 全 防护 栏 杆 ， 并 及 时用 安 全 网进行 全 封 闭安全 围护 。 7 实施效果 在 整个施 工 过程 中 ， 脚 手架 系统 、 模 板支 撑 系统 和悬 挑 承力平 台构件均 稳定 可靠 ， 通过 观测 可知 ， 整 个悬 挑 承力 平 台下 垂变 形 量 0 51 3 mm， 小 于 计 算值， 符合实 际 。拆 除模 板后 ， 型钢挑梁 只承受 外侧脚手架立杆荷载 ， 卸荷后也没有任何变化 ， 证明 安 全储 备是 足够 的 。该 承力 平 台同 时具有脚 手架 和 悬 挑结 构模 板 的功能 ， 且增 加 的工作 量较小 ， 对 工期 的影 响也仅 仅增 加不 到 2 d 。采 用该 方案 ， 获得 了良 好的综合效益 ， 可供类似工程参考。 参 考 文 献 1 浙江大学 ， 浙 江工业大学 ， 浙江省建设投 资集团有限公 司， 等 D B 3 3 1 0 3 5 -2 0 0 6建筑 施工 扣 件式 钢管模 板 支架 技术 规 程 S 杭州 ： 浙 江大学 出版社 ， 2 0 0 6 2 中 国建筑科学研究院 J G J 1 3 0 2 0 1 1建筑施工 扣件式钢管 脚 手架安全技术规范 S 北京 ： 中 国建筑工业出版社 ， 2 0 1 1 3 任华琼 ， 沈兴东， 高空大悬挑支撑架的设计与施工 J 建筑施 工 ， 2 0 0 8， 3 0 ( 4) ： 2 7 52 7 9 4 张杭生 ， 夏晓峰 ， 耿文 超高层建筑 顶部悬挑 结构支撑 模板体 系的计算及应用 J 建筑施工 ， 2 0 1 3， 3 5 ( 2 ) ： 1 2 61 3 3