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高層建筑高空反弧懸挑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)探討

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時(shí)間：2009-12-22 20:26:15 [收藏]


    摘要：本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹分析了高層建筑高空及弧懸挑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)難點(diǎn)，對(duì)其模板支撐體系的造型及結(jié)構(gòu)計(jì)算進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并從模板設(shè)計(jì)安裝混凝土澆搗等方面進(jìn)行了深入探討和總結(jié)。
    　　關(guān)鍵詞：高層建筑；反弧懸挑結(jié)構(gòu)；模板支撐；施工技術(shù)
    　　
    　　1工程概況
    　　湖南懷化某工程總建筑面積25358m2，由兩棟對(duì)稱單體建筑組成，地下一層，地上十六層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，該項(xiàng)目融商業(yè)、住宅和地下停車一體，平面布局別具一格，整個(gè)立面陽(yáng)臺(tái)均為弧形設(shè)計(jì)，同時(shí)在屋面東西兩側(cè)設(shè)計(jì)了兩個(gè)反弧裝飾結(jié)構(gòu)，左右對(duì)稱，形成了不凡的立面裝飾效果。
    　　
    　　2施工難點(diǎn)分析
    　　反弧挑檐位于屋面結(jié)構(gòu)標(biāo)高56.7m處，曲面半徑3.8m，計(jì)三跨共24m長(zhǎng)，由四根挑梁支撐，結(jié)構(gòu)從主立面向外懸挑3.412m，自重達(dá)40.3t，傾覆力矩為705kN/m。因此，必須認(rèn)真做好模板支撐設(shè)計(jì)，在安全可靠的基礎(chǔ)上，確保經(jīng)濟(jì)合理。反弧挑檐設(shè)計(jì)為清水混凝土，外置涂料，對(duì)挑檐底面混凝土成型質(zhì)量要求較高，因此，必須嚴(yán)格組織好模板支撐體系的放樣、定型及施工測(cè)量工作。
    　　弧形曲面混凝土澆筑，應(yīng)認(rèn)真解決好混凝土密實(shí)度、曲面混凝土澆搗流淌問題。
    　　
    　　3模板支撐體系選型
    　　通過各種方案的比較，該工程采用型鋼懸挑、底部架設(shè)鋼管斜撐，與挑梁焊接構(gòu)成懸挑三角架，其上安排型鋼排梁，形成模板支撐的空中基礎(chǔ)；該方案搭拆方便，場(chǎng)地空間利用率高，組裝桿件較少，內(nèi)力分配明確，且Ⅰ16組桿拆除后，可作為本工程16層鋁飾板主鋼骨架（設(shè)計(jì)為Ⅰ16），重復(fù)利用。具體做法是：從15層樓面構(gòu)設(shè)120b@2000鋼梁，外挑4.0m，內(nèi)附樓面2.0m，鋼排梁采用3排Ⅰ16，用φ16高強(qiáng)螺栓與鋼挑梁聯(lián)結(jié)。為減少鋼挑梁對(duì)樓面負(fù)荷，于挑梁下部14層、13層樓面分別挑出鋼管斜撐與挑梁焊接，構(gòu)成三角鋼架，上搭鋼管扣件式腳手架，完成挑檐結(jié)構(gòu)施工承力體系（見圖1）。
    　　
    　　4結(jié)構(gòu)計(jì)算
    　　4.1基本假定
    　　4.1.1假定鋼挑梁根部錨筋與樓面聯(lián)結(jié)無相對(duì)位移，鋼挑梁近似為一端固定，一端自由的懸臂件。
    　　4.1.2假定鋼管斜撐集中作用于懸臂鋼梁端部，暫不考慮中部頂撐，斜撐簡(jiǎn)化成懸臂梁端支承。
    　　4.2荷載計(jì)算
    　　4.2.1圓弧自重（含挑梁、三角聯(lián)系梁）：
    　　F1=403kN（16.8kN/m）
    　　4.2.2腳手支撐及模板自重力：
    　　F2=250N/m2
    　　4.2.3施工荷載：
    　　F3=2500N/m2
    　　4.2.4框架梁自重：
    　　F4=6.2N/m（考慮框架梁自重一半作用于支撐平臺(tái)）
    　　4.2.5挑梁自重：
    　　F5=31.05kg/m
    　　4.2.6鋼排梁自重折合：
    　　F6=17.23kg/m
    　　則作用于鋼挑梁的荷載分配如圖2。
    　　
    　　5施工方案的實(shí)施
    　　5.1搭設(shè)步驟
    　　5.1.1根據(jù)前述挑架布置方案，于13、14層斜撐位置預(yù)埋“ ”形φ25限位筋。
    　　5.1.2預(yù)埋固端錨栓：當(dāng)結(jié)構(gòu)施工至15層結(jié)構(gòu)平面時(shí)，鋼挑梁相應(yīng)位置，預(yù)埋M20螺栓，螺栓錨固端與15mm鋼板頂焊并與梁主筋焊接。
    　　5.1.3搭設(shè)斜撐，固定鋼挑梁。
    　　5.1.4擱置型鋼挑梁，搭腳手架支撐，并張好安全網(wǎng)。
    　　5.2結(jié)構(gòu)及支撐加固措施
    　　5.2.1在15層結(jié)構(gòu)施工時(shí)，于挑梁固端錨栓位置增設(shè)一根小梁250×350，上配4φ16，下配3φ16加強(qiáng)（因本工程室內(nèi)吊井，故增加梁不影響室內(nèi)效果）。
    　　5.2.2為確保15層樓面安全，將M20螺栓間隔改為φ16拉筋，穿過15層結(jié)構(gòu)預(yù)留孔，錨固于14層樓面，將挑梁對(duì)15層的拉力傳遞到14層，減少樓面負(fù)載。
    　　5.2.3為縮短斜撐有效長(zhǎng)度，于14層框架梁內(nèi)設(shè)置穿梁鋼管與斜撐扣接，另之間增設(shè)一根通長(zhǎng)鋼管與室內(nèi)棒架相聯(lián)，以增強(qiáng)支撐系整體受力性能。
    　　5.2.4最外側(cè)斜撐桿。采用雙肢鋼管，旋轉(zhuǎn)扣件扣接。
    　　5.2.5支撐體系中挑架安全儲(chǔ)備最低，故于挑梁上部最大應(yīng)力處焊接魚尾鋼板加勁。
    　　5.3模板設(shè)計(jì)、安裝
    圓弧曲面底部成型質(zhì)量要求，故考慮采用300mm寬十一夾板模組拼，用50mm寬薄膠帶貼縫，并均涂隔離劑。圓弧曲面模板支撐龍骨采用φ20弧形@400鋼筋骨架，內(nèi)側(cè)半徑為3945mm，拆除后，鋼筋調(diào)直后可重復(fù)利用。
    　　5.4模板放樣
    　　模板安裝采用直角坐標(biāo)法進(jìn)行測(cè)放，以外挑水平距離為橫坐標(biāo)（Xi），以模板底面標(biāo)高為縱坐標(biāo)（Yi），利用既定的每50cm水平距離，求出模板底標(biāo)高（如圖3），測(cè)放時(shí)，用水準(zhǔn)儀測(cè)出Yi：500的水平面，并彈出曲面邊緣線，然后架設(shè)水平鋼管，敷設(shè)弧形鋼筋骨架，并與水平鋼管焊接，形成曲面網(wǎng)狀承力系，上鋪模板。

    6混凝土澆搗
    　　曲面混凝土澆搗突出矛盾就是混凝土流淌及混凝土密實(shí)度問題，經(jīng)過多方案比較，采取如下措施：
    　　6.1優(yōu)化混凝土配合比，在混凝土標(biāo)號(hào)不變的前提下，減少混凝土坍落度，摻加適量減水劑，并適當(dāng)提高石子（連續(xù)級(jí)配）粗粒徑含量，以減緩流淌。
    　　6.2掌握二次振搗時(shí)間，布料后，先用鐵楸拍振出漿，然后過60min后，再用小型高頻振動(dòng)棒振搗（振動(dòng)棒不可長(zhǎng)時(shí)間振擊模板），木抹搓平（60min指振動(dòng)界限，由現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)混凝土參數(shù)、氣溫和澆搗條件等因素實(shí)驗(yàn)確定）。
    　　6.3混凝土澆搗時(shí)，由下至上進(jìn)行。布料時(shí)，應(yīng)左右均勻布料，嚴(yán)禁集中下料，以免打彎或踩彎面層鋼筋。
    　　6.4振動(dòng)密實(shí)后，用定制的弧形刮尺刮平，并注意經(jīng)常性檢查曲面混凝土厚度及弧度，以確保成形質(zhì)量。
    　　
    　　7模板拆除
    　　待混凝土達(dá)到拆模強(qiáng)度后，申請(qǐng)拆模。拆模時(shí)，首先拆除最上一步支撐，待氣割割離鋼筋龍骨與鋼管的聯(lián)結(jié)（要保留最上一根兩者之間的聯(lián)結(jié)，以保證其整體性），并用搭機(jī)吊鉤勾住鋼筋網(wǎng)架，另系一根保險(xiǎn)繩進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后依次退后拆除模板，掉落在滿鋪50mm厚木板的支撐平臺(tái)上。型鋼挑架的拆除，同樣用搭機(jī)及氣割配合，各組裝桿件逆順序依次拆除。拆模過程中，要認(rèn)真組織、確保安全。
    　　
    　　8實(shí)施效果評(píng)價(jià)
    　　經(jīng)澆搗過程中的跟蹤檢查及拆模后實(shí)測(cè)，曲面上各點(diǎn)弧度一致，沿同一圓弧素線上各點(diǎn)標(biāo)高最大差值為8mm，曲面底部平滑密實(shí)，無明顯接縫。
    　　
    　　9結(jié)語
    　　綜上所述，懸挑構(gòu)件施工，必須認(rèn)真做好模板支撐設(shè)計(jì)，通過挑、撐、拉等形式構(gòu)成荷載傳力架，在確保結(jié)構(gòu)自身安全度的前提下，施工方案達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全、合理。對(duì)于大面積反弧挑檐等構(gòu)件施工，要重視施工過程中的雨水等尚未預(yù)見的荷載，本工程每塊挑檐長(zhǎng)24m，深0.6m，寬1.5m，在拆模前，雨水管未導(dǎo)通的情況下，存水可達(dá)20t之多，這部分不小的荷載在施工前，也經(jīng)過了認(rèn)真的考慮，并及時(shí)采取了排放措施，避免了在施工過程中可能出現(xiàn)的隱患。
    　　
    　　參考文獻(xiàn)：
    　　[1] 王偉，張金生.結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].武漢，武漢大學(xué)出版社，2000.
    　　[2] JGJ812-2002.建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.
    　　[3] GB500102-2002.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003.
    　　[4] GB502042-2002，混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S]. 北京,中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.
    　　[5] JGJ1302-2001，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)程[S]. 北京,中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2003.
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