探討高層建筑高空反弧懸挑結構施工技術

探討高層建筑高空反弧懸挑結構施工技術

摘要：本文結合工程實例，介紹分析了高層建筑高空及弧懸挑結構施工技術難點，對其模板支撐體系的造型及結構計算進行了詳細闡述，并從模板設計安裝混凝土澆搗等方面進行了深入探討和總結。

關鍵詞：高層建筑；反弧懸挑結構；模板支撐；施工技術
　　
　　1工程概況
　　湖南懷化某工程總建筑面積25358m2，由兩棟對稱單體建筑組成，地下一層，地上十六層，框架剪力墻結構，該項目融商業、住宅和地下停車一體，平面布局別具一格，整個立面陽臺均為弧形設計，同時在屋面東西兩側設計了兩個反弧裝飾結構，左右對稱，形成了不凡的立面裝飾效果。
　　
　　2施工難點分析
　　反弧挑檐位于屋面結構標高56.7m處，曲面半徑3.8m，計三跨共24m長，由四根挑梁支撐，結構從主立面向外懸挑3.412m，自重達40.3t，傾覆力矩為705kN/m。因此，必須認真做好模板支撐設計，在安全可靠的基礎上，確保經濟合理。反弧挑檐設計為清水混凝土，外置涂料，對挑檐底面混凝土成型質量要求較高，因此，必須嚴格組織好模板支撐體系的放樣、定型及施工測量工作。
　　弧形曲面混凝土澆筑，應認真解決好混凝土密實度、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、底部架設鋼管斜撐，與挑梁焊接構成懸挑三角架，其上安排型鋼排梁，形成模板支撐的空中基礎；該方案搭拆方便，場地空間利用率高，組裝桿件較少，內力分配明確，且Ⅰ16組桿拆除后，可作為本工程16層鋁飾板主鋼骨架（設計為Ⅰ16），重復利用。具體做法是：從15層樓面構設120b@2000鋼梁，外挑4.0m，內附樓面2.0m，鋼排梁采用3排Ⅰ16，用φ16高強螺栓與鋼挑梁聯結。為減少鋼挑梁對樓面負荷，于挑梁下部14層、13層樓面分別挑出鋼管斜撐與挑梁焊接，構成三角鋼架，上搭鋼管扣件式腳手架，完成挑檐結構施工承力體系（見圖1）。
　　
　　4結構計算
　　4.1基本假定
　　4.1.1假定鋼挑梁根部錨筋與樓面聯結無相對位移，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，斜撐簡化成懸臂梁端支承。
　　4.2荷載計算
　　4.2.1圓弧自重（含挑梁、三角聯系梁）：
　　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）
　　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施工方案的實施
　　5.1搭設步驟
　　5.1.1根據前述挑架布置方案，于13、14層斜撐位置預埋“ ”形φ25限位筋。
　　5.1.2預埋固端錨栓：當結構施工至15層結構平面時，鋼挑梁相應位置，預埋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。
　　5.2結構及支撐加固措施
　　5.2.1在15層結構施工時，于挑梁固端錨栓位置增設一根小梁250×350，上配4φ16，下配3φ16加強（因本工程室內吊井，故增加梁不影響室內效果）。
　　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層結構預留孔，錨固于14層樓面，將挑梁對15層的拉力傳遞到14層，減少樓面負載。
　　5.2.3為縮短斜撐有效長度，于14層框架梁內設置穿梁鋼管與斜撐扣接，另之間增設一根通長鋼管與室內棒架相聯，以增強支撐系整體受力性能。
　　5.2.4最外側斜撐桿。采用雙肢鋼管，旋轉扣件扣接。
　　5.2.5支撐體系中挑架安全儲備最低，故于挑梁上部最大應力處焊接魚尾鋼板加勁。
　　5.3模板設計、安裝
　　圓弧曲面底部成型質量要求，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，內側半徑為3945mm，拆除后，鋼筋調直后可重復利用。　　5.4模板放樣
　　模板安裝采用直角坐標法進行測放，以外挑水平距離為橫坐標（Xi），以模板底面標高為縱坐標（Yi），利用既定的每50cm水平距離，求出模板底標高（如圖3），測放時，用水準儀測出Yi：500的水平面，并彈出曲面邊緣線，然后架設水平鋼管，敷設弧形鋼筋骨架，并與水平鋼管焊接，形成曲面網狀承力系，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度問題，經過多方案比較，采取如下措施：
　　6.1優化混凝土配合比，在混凝土標號不變的前提下，減少混凝土坍落度，摻加適量減水劑，并適當提高石子（連續級配）粗粒徑含量，以減緩流淌。
　　6.2掌握二次振搗時間，布料后，先用鐵楸拍振出漿，然后過60min后，再用小型高頻振動棒振搗（振動棒不可長時間振擊模板），木抹搓平（60min指振動界限，由現場根據混凝土參數、氣溫和澆搗條件等因素實驗確定）。
　　6.3混凝土澆搗時，由下至上進行。布料時，應左右均勻布料，嚴禁集中下料，以免打彎或踩彎面層鋼筋。
　　6.4振動密實后，用定制的弧形刮尺刮平，并注意經常性檢查曲面混凝土厚度及弧度，以確保成形質量。
　　
　　7模板拆除
　　待混凝土達到拆模強度后，申請拆模。拆模時，首先拆除最上一步支撐，待氣割割離鋼筋龍骨與鋼管的聯結（要保留最上一根兩者之間的聯結，以保證其整體性），并用搭機吊鉤勾住鋼筋網架，另系一根保險繩進行調節，然后依次退后拆除模板，掉落在滿鋪50mm厚木板的支撐平臺上。型鋼挑架的拆除，同樣用搭機及氣割配合，各組裝桿件逆順序依次拆除。拆模過程中，要認真組織、確保安全。
　　
　　8實施效果評價
　　經澆搗過程中的跟蹤檢查及拆模后實測，曲面上各點弧度一致，沿同一圓弧素線上各點標高最大差值為8mm，曲面底部平滑密實，無明顯接縫。
　　
　　9結語
　　綜上所述，懸挑構件施工，必須認真做好模板支撐設計，通過挑、撐、拉等形式構成荷載傳力架，在確保結構自身安全度的前提下，施工方案達到經濟、安全、合理。對于大面積反弧挑檐等構件施工，要重視施工過程中的雨水等尚未預見的荷載，本工程每塊挑檐長24m，深0.6m，寬1.5m，在拆模前，雨水管未導通的情況下，存水可達20t之多，這部分不小的荷載在施工前，也經過了認真的考慮，并及時采取了排放措施，避免了在施工過程中可能出現的隱患。
　　
　　參考文獻：
　　[1] 王偉，張

【探討高層建筑高空反弧懸挑結構施工技術】相關文章：

高層建筑鋼結構施工技術與管理03-07

高層建筑施工特點及技術要點探討論文11-16

高層建筑主體鋼結構的施工技術探析03-14

現代鋼框架結構的施工技術探討11-21

試論混凝土在高層建筑結構中施工技術的應用03-18

高層建筑結構設計問題探討03-06

對現代建筑結構檢測與加固施工技術的探討03-07

高層建筑主體鋼結構的施工技能03-05

現代鋼框架結構的施工技術探討論文11-18