高空大跨度懸挑結(jié)構(gòu)承重架設(shè)計(jì)與施工

1、52施工技術(shù)CONSTRUCTIONTECHNOLOGY2008年6月第37卷第6期高空大跨度懸挑結(jié)構(gòu)承重架設(shè)計(jì)與施工毛杰,李全智,孫國平,裴如群(北京城建五建設(shè)工程有限公司,北京100029)摘要北京師范大學(xué)教學(xué)辦公樓高空大跨度懸挑現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工,在懸挑部位設(shè)工字鋼、三角架作支撐,其上搭設(shè)ADG承重腳手架,通過架體計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及采用合理的施工順序,確保了架體及結(jié)構(gòu)安全。關(guān)鍵詞懸挑結(jié)構(gòu);承重架;高空作業(yè);混凝土中圖分類號(hào)TU351;TU73112文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)100228498(2008)0620052203ConstructionandDesignofBearingFramein

2、High2altitudeLarge2spanCantileverStructureMaoJie,LiQuanzhi,SunGuoping,Ruqun(TheFifthCo.,Ltd.,BeijingUrbanConstructionCo.,Ltd.,Abstract:Thejoiststeelsandtripodassupportofhigh2altitudelarge2spancantilevercast2in2situconcreteinofBeijingNormalUniversity.TheADGscaffoldsareThesafetyofscaffoldandstructurei

3、sensuredbyscaffoldconstructionsequence.Keyw;bearingframe;high2altitudeworking;concrete北京師范大學(xué)教學(xué)辦公樓工程總建筑面積73669m2,框架2核心筒結(jié)構(gòu),地下2層,地上23層,基礎(chǔ)埋深-10160m,總高9718m。17層裙房層高410m,8層以上層高318m,其中821層為標(biāo)準(zhǔn)層,22層及23層結(jié)構(gòu)外邊向內(nèi)縮小。屋面懸挑結(jié)構(gòu)梁板為23層頂板,屋面東西長(zhǎng)85m,南北寬2715m,屋面懸挑梁板面積達(dá)750m2。東西側(cè)屋面梁板向外懸挑6m,南北側(cè)屋面梁板向外懸挑3m,樓四個(gè)大角的外挑跨度達(dá)7m。屋面懸挑梁板造型

4、復(fù)雜,懸挑梁板標(biāo)高8811090110m,懸挑梁板平面及剖面如圖13所示。本文重點(diǎn)論述東西側(cè)6m跨懸挑部分架體的設(shè)計(jì)與施工。圖2東西側(cè)懸挑剖面示意圖3南北側(cè)懸挑剖面示意7層裙房頂達(dá)60m。2)屋面懸挑梁板造型復(fù)雜,懸挑面積達(dá)750m2,懸挑梁板為雙層板,標(biāo)高變化多,施工順序復(fù)雜。3)懸挑跨度達(dá)6m,樓四個(gè)大角懸挑跨度近7m。4)懸挑架為結(jié)構(gòu)承重架,主懸挑梁截面尺寸為400mm×900mm,最大截面尺寸達(dá)200mm×2000mm。屋面支撐懸挑梁板混凝土的平均自重荷載達(dá)10kNm2,局部最大達(dá)11kNm2,懸挑腳手架要同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)和裝修圖1屋面懸挑梁板平面示意收稿日期20082

5、03228;修訂日期2008204218作者簡(jiǎn)介毛杰,北京城建五建設(shè)工程有限公司總工程師,北京市朝陽區(qū)安苑東里三區(qū)十號(hào)100029,電話:(010)64895909,E2mail:maojie1工程難點(diǎn)1)本工程懸挑結(jié)構(gòu)位于90m高空,懸挑高度大,距© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 2008No.6毛杰等:高空大跨度懸挑結(jié)構(gòu)承重架設(shè)計(jì)與施工53施工。5)東西兩側(cè)6m跨度懸挑架緊鄰校內(nèi)道路,安全防護(hù)要求高,安全風(fēng)險(xiǎn)大。2架體方案選擇懸挑屋面梁板支撐架選

6、型:懸挑屋面支撐架可采用落地架和懸挑架兩種方案,本工程采用搭設(shè)懸挑架,主要考慮如下因素:落地架搭設(shè)高度高(達(dá)60m),搭設(shè)難度大;落地架不能直接落于自然地面上,落于8層結(jié)構(gòu)樓板上,必須對(duì)8層以下結(jié)構(gòu)樓板層層進(jìn)行支撐回頂加固,支撐回頂樓層內(nèi)的二次結(jié)構(gòu)和裝修施工無法及時(shí)插入;落地架占用腳手架管多,搭設(shè)拆除時(shí)間長(zhǎng),費(fèi)用高。3架體方案設(shè)計(jì)圖5陽臺(tái)處懸挑架剖面示意采用20號(hào)H型鋼焊接而成。三角架與結(jié)構(gòu)梁上的埋件焊接固定。如圖6所示。通過市場(chǎng)調(diào)研,本工程架體桿件選用ADG承重腳手架,ADG承重腳手架選用Q345鋼,架體輕、承載力大、搭設(shè)拆除快。模板面板采用15mm厚多層板,主龍骨采用50mm×1

7、00mm方鋼,次龍骨采用U形鋼木梁。東西兩側(cè)外架考慮采用懸挑架形式搭設(shè),架體南北向共31排立桿,東西向?yàn)?排立桿內(nèi)側(cè)4排桿傳遞軸力,外側(cè)4,距115m,0m和017m,架體橫桿步距210m,構(gòu)保持3層模板支撐。根部支撐分三部分考慮:1)及軸陽臺(tái)部分(見圖4)從陽臺(tái)上懸挑工字鋼,在工字鋼上搭設(shè)架子。腳手架按純懸挑架計(jì)算,懸挑工字鋼梁僅作為安全儲(chǔ)備,不考慮工字鋼梁懸挑端部受力。每根工字鋼長(zhǎng)度6m,工字鋼在陽臺(tái)外懸挑213m,陽臺(tái)內(nèi)317m,每排立桿下均設(shè)置工字鋼,工字鋼間距為700、1000、1500mm,按立桿間距布設(shè)。工字鋼伸入樓板內(nèi)部位設(shè)置2<16鋼筋(圓鋼)拉環(huán)。工字鋼上圖6無陽臺(tái)處

8、懸挑架剖面示意4架體計(jì)算411屋面荷載計(jì)算屋面懸挑梁板總荷載為10kNm2,第1次澆筑混凝土荷載為6kNm2,第2次為1kNm2,第3次為2kNm2,第4次為1kNm2。412ADG支撐架計(jì)算放置底座后,點(diǎn)焊鋼筋頭固定架體底座。如圖5所示。2)軸及樓四恒荷載乘以112系數(shù),活荷載乘以114系數(shù)。選取軸的支承架體進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。結(jié)構(gòu)計(jì)算采用SAP2000(V9109)軟件進(jìn)行,立柱與地面之間采用鉸接,立柱之間剛接,橫梁與立柱以及斜桿與立柱鉸接。計(jì)算出桿件最大軸力發(fā)生在樓角部,為60kN,小于單桿承載力130kN。撓度變形值為12mm。413三角架計(jì)算個(gè)大角部分(見圖4)在22層樓板梁上留設(shè)埋件,采

9、用三角掛架外挑的方式。屋面懸挑梁下三角掛架間距110m,懸挑板掛架間距115m。三角架長(zhǎng)415m,支撐外挑018m,圖4懸挑工字鋼三角架平面示意三角架采用HN200×100×515×8焊接而成。主要驗(yàn)算了水平桿的抗彎、抗剪,斜桿的軸向抗壓力。水平桿件按連續(xù)梁進(jìn)行計(jì)算,腳手架傳來的荷載考慮分項(xiàng)系數(shù)1135,采用理正結(jié)構(gòu)構(gòu)件計(jì)算軟件計(jì)算出最大彎矩為2317kNm,最大剪力為3015kN。抗彎截面應(yīng)力© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserv

10、ed. 54施工技術(shù)第37卷為126Nmm2<容許截面應(yīng)力215Nmm2;抗剪截面應(yīng)力為26Nmm2<容許截面應(yīng)力185Nmm2。立桿最大軸向力8915kN。截面應(yīng)力為9115Nmm2<容許截面應(yīng)力215Nmm2。三角架強(qiáng)度滿足要求。414焊縫長(zhǎng)度計(jì)算混凝土反墻?；炷翝仓樞蛉鐖D7所示。支座處的拉力為1415kN,工字鋼與埋件采用雙面直角焊,焊腳高10mm,需焊接長(zhǎng)度20mm,可以滿足要求。5現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)圖7屋面懸挑梁板施工順序根據(jù)設(shè)計(jì)要求、理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),確定屋面懸挑梁板起拱80mm。第1次澆筑混凝土的部位是屋面懸挑梁板受力的關(guān)鍵部位,也是以后澆筑混凝土荷載的承重部位。7

11、結(jié)語為保證高空大跨度懸挑支撐架的施工安全性,測(cè)定架體在實(shí)際受荷狀態(tài)下的各桿件應(yīng)力情況及架體變形情況,正式施工前按11搭設(shè)了受力最大部位的試驗(yàn)架。通過水準(zhǔn)儀、電腦應(yīng)力儀對(duì)每根桿件的變形及應(yīng)力進(jìn)行采集分析。試驗(yàn)架采用水泥袋分次堆積荷載,第1次堆積荷載為6kNm2,架體最大沉降量為7mm,桿件最大應(yīng)力值為133Nmm2;第2次加荷1kNm2,累積荷載7kNm2,架體最大沉降量8mm,桿件本工程懸挑腳手架搭設(shè)及混凝土澆筑施工非常順利,14mm,最大應(yīng)力值140Nmm2;第3次加荷2kNm2,9kNm2,架體最大沉降量10mm,桿件最應(yīng)158Nmm;第4次加荷1kNmm,222,2,在澆筑懸挑梁板混凝土

12、前,2排架體立桿底部的底托全部松開,使架體自身提前進(jìn)行收縮和下沉,然后將底托擰緊。3)屋面懸挑梁板混凝土澆筑必須嚴(yán)格按照方案要最大沉降量2,支撐架方案安全可靠,6屋面懸挑梁板施工求的順序進(jìn)行。澆筑過程中,設(shè)置好架體沉降觀測(cè)點(diǎn),做好應(yīng)急預(yù)案和準(zhǔn)備工作,確保架體安全。參考文獻(xiàn):1江正榮,朱國梁.簡(jiǎn)明施工手冊(cè)(第四版)M.北京:中國建筑施工順序:屋面主懸挑梁及88110m標(biāo)高屋面下層板澆筑屋面最外側(cè)懸挑板的下層板混凝土澆筑屋面最外側(cè)懸挑板周邊梁和女兒墻混凝土,一次澆筑到位澆筑屋面上層樓板混凝土澆筑屋面懸挑梁配重(上接第45頁)工業(yè)出版社,2005.2中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì).建筑鋼結(jié)構(gòu)施工手冊(cè)M.北京:中國計(jì)

13、劃出版社,2002.1)懸空模板施工是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè),必須由技術(shù)、下,采用自制卡位槽鋼進(jìn)行模板支撐加固。如圖10、11所示。施工、安全等相關(guān)人員組成專項(xiàng)技術(shù)操作指揮、安全管理小組,負(fù)責(zé)施工方案的具體實(shí)施。2)精心設(shè)計(jì)混凝土澆筑方案,確保模板支架均衡受載,最好采用由中部向兩邊擴(kuò)展的澆筑方式。3)嚴(yán)格控制實(shí)際施工荷載不超過設(shè)計(jì)荷載。4)澆筑過程中,派專人檢查支架和支撐情況,發(fā)現(xiàn)下沉、松動(dòng)和變形情況及時(shí)解決。圖10外框懸挑板模板示意圖11外框懸挑板剖面6結(jié)語4變形監(jiān)測(cè)與傳統(tǒng)做法相比,外框頂板懸空支模節(jié)省了鋼管、U托等周轉(zhuǎn)材料,經(jīng)綜合核算材料費(fèi)、租賃費(fèi)、人工費(fèi)在頂板澆筑混凝土期間,隨時(shí)進(jìn)行觀測(cè),并記錄一次鋼梁變形最大值。澆筑完成后2、6、12、24h分別觀測(cè)并記錄。若變形量超過規(guī)定值時(shí),立即停止施工并分析原因,制定相應(yīng)措施。通過監(jiān)測(cè)結(jié)果可知,鋼梁變形絕大部分發(fā)生在混凝土澆筑期間,且變形量較