高空大悬挑混凝土结构支撑体系施工技术 向苗

高空大悬挑混凝土结构支撑体系施工技术向苗

发表时间：2019-07-30T14:53:55.060Z 来源：《防护工程》2019年8期作者：向苗[导读] 提高安装过程的安全性。另外，本支撑体系的焊接避免较难控制焊接质量的仰焊，因此一定程度上也提高施工质量。湖北工建集团第三建筑工程有限公司湖北武汉 430072 摘要：近年来，我国建筑工程逐渐趋向于高层及超层化，结构也更加复杂。在高层建筑外观及立面的设计构思方面，为节约建筑占地面积，改善城市环境，以达到空旷、通透、视野开阔的建筑效果，外立面造型更显得丰富多彩，高空大跨度悬挑景观阳台成为国内外众多设计师的设计择选方案之一。

关键词：高空大悬挑混；凝土结构；支撑体系

引言

高空大悬挑结构当采用普通钢筋混凝土梁板结构时，从结构设计角度，对应于8～9m的柱网，需要的悬挑跨度达8m左右，一般可考虑对应柱轴线主梁设计采用型钢混凝土组合梁，主梁之间再设计成悬挑的间距为1～1.5m的密梁用以共同完成大悬挑钢筋混凝土梁板承力结构。但此种位于高层建筑高空大悬挑钢筋混凝土密梁楼面结构的混凝土浇筑支模成为技术复杂、施工难度大、安全要求特别高的高支模难题，需慎重选择一套安全可靠且经济可行的施工技术方案，以确保高空大悬挑密梁楼盖结构的顺利施工。

1工程概况

某项目A塔楼22层（标高92.900m）处设有旋转餐厅，该餐厅为圆弧形大跨度悬挑混凝土结构，部分混凝土梁采用型钢混凝土形式。由于整体结构位于高空，施工时需设计一种特殊支撑体系为混凝土浇筑时模板搭设提供条件，整体设计与施工存在较大难度。

该旋转餐厅悬挑长度最大达7.10m，其中梁的线荷载较大，最大梁截面尺寸达600mm×1400mm，整体结构如图1所示。且地区基本风压值较大，支撑体系的受力情况复杂。因此，考虑使用有限元软件针对支撑体系的受力情况进行分析。

图1 旋转餐厅

2钢结构支撑体系设计

旋转餐厅支撑体系为钢结构，整体由框架悬挑平台与斜拉型钢构成。悬挑平台使用埋件固定于20层混凝土结构楼面上，并于悬挑端使用斜拉型钢将支撑体系的悬挑平台拉结至21层混凝土梁端，整体形成稳定体系。

3支撑体系计算

3.1模板体系主要参数

在支撑体系上使用 48.3×3.6的标准钢管脚手架搭设，模板支架高10.5m，立柱纵向间距为1000mm，横向间距为1000mm，水平拉杆步距为1500mm。

3.2模型建立

由于旋转餐厅南北端的悬挑结构为轴对称结构，因此以南面的支撑体系作为计算分析模板，使用MIDAS软件建立有限元模型如图3所示，南北向主梁在模型中采用HM340×250×9×14型钢，东西向次梁采用HM244×175×7×11型钢，所有型钢材质为Q235B。在支撑体系有限元模型建立完毕后，按照模板体系主要参数在模型中建立钢管脚手架模型，并按照结构图在模型中建立南端旋转餐厅梁板结构。最后设定边界条件后完成整体结构模型的建立。

3.4分析结果

由位移、应力与截面验算比结果可知，钢结构支撑体系最大位移为4.89mm，位于支撑体系的最外端，＜L/400=11.25mm（最大位移处构件跨度长4.5m），满足规范要求。

支撑体系的最大应力位置为旋转餐厅结构的弧形梁600mm×1400mm正下方的主次梁连接位置，该位置梁单元应力为157.33MPa（＜215MPa），满足规范要求。

截面验算是综合考虑构件应力、稳定性等多方面因素占相应安全允许值的比例，并取其包络值，因此计算结果＜1即可。计算结果云图中验算系数最大为0.71，位于旋转餐厅结构的600mm×1400mm弧形梁正下方的次梁上，考虑实际施工中安全因素，截面验算系数＜0.85即合格，符合要求。

4 20，21层混凝土结构验算

由于该钢结构支撑体系通过埋件搭设于20层混凝土梁板面上，且通过斜拉拉结至21层混凝土梁端，因此同样需要对该部分混凝土结构进行验算。

4.1荷载提取与荷载组合

根据第3.4节支撑体系分析结果，提取各支撑点（埋件处）反力，支撑点位置如图4所示。

图4 支撑点位置

由于上述荷载包括自重恒荷载D和反力活荷载L两部分，由于活荷载在分析钢支撑架时已进行荷载组合，因此组合系数取1.0。

4.2混凝土结构验算与修改配筋

钢结构支撑体系埋件均埋设于混凝土梁上，因此仅需对混凝土梁进行分析验算。根据结构图对混凝土梁进行建模与配筋，并使用提取的支撑点反力加设于混凝土梁对应位置。分析发现混凝土梁有多处梁配筋验算比＞1，不满足安全施工要求，因此将对应的梁配筋进行增大或增加配筋数量并再次进行验算，直至配筋验算比最大值＜0.85。

4.3混凝土浇筑注意事项

1）浇筑混凝土时，为防止悬挑结构下垂或者倾覆，按照先浇筑里侧主体结构梁板混凝土再浇筑悬挑部分混凝土的顺序进行，确保楼层内满堂架比悬挑部分三角架先受力。

2）不得直接将混凝土倾倒在悬挑部分的梁板内，应倒在框架边梁的内侧，再由人工铲运至悬挑部分，以减少泵送混凝土对悬挑部位的冲击。

3）施工操作人员不得在悬挑部分集中，要分散开来，且尽量使用少的人员在悬挑部位进行操作。同时不得将材料和机具集中堆放在悬挑部位，必须派专人监管。

4）混凝土浇注过程中，派专人看护三角支撑架，焊缝是否开裂、螺帽是否松动等，发现问题及时反馈处理。

5钢结构支撑体系安装

5.1安装分段

由于单面钢结构支撑体系整体重约12.5t，现场塔式起重机无法对其进行整片吊装，因此需要对整个支撑体系进行合理分段安装。首先将支撑体系分为支撑平台与斜拉2个部分。其中支撑平台的分片主要考虑施工难易程度、安装精度及塔式起重机吊重，对支撑平台进行合理分片，并使用次梁嵌补的方式进行施工。按该分片方法，将南北支撑平台共分7片分片单元，并在相邻2片分片中间设置次梁嵌补，其中实心构件为各分片，空心构件为次梁嵌补，整体安装顺序从西向东。

5.2安装流程

①步骤1将已于地面拼装好的分片单元使用塔式起重机吊装至就位位置，并与先前已预埋好的埋件焊接；②步骤2先后拉设钢丝绳与斜拉（实体部分），并校正；③步骤3由内向外依次进行嵌补钢梁的安装；④步骤4继续进行嵌补钢梁安装，直至整个支撑体系施工完成。6钢结构支撑体系拆除

6.1拆除分段

22层旋转餐厅施工完毕且脚手架拆除后，由于钢结构支撑体系被混凝土结构遮挡，仅有支撑平台悬挑端未被遮挡，因此无法使用塔式起重机正常吊装，需使用卷扬机配合施工。支撑体系的拆除思路与安装思路基本类似，同样将支撑体系分为支撑平台与斜拉2个部分，先拆除斜拉，再拆除支撑平台各分片单元。其中，拆除过程中支撑平台的分片更注重安全性，拆除过程中操作人员的施工位置位于未拆除操作平台分片上，因此需保证每片未拆除的操作平台仍为框架结构，并有未拆除的斜拉拉设。按照该分片方法，将南、北支撑平台共分为10片分片单元，其中相邻2个分片使用实心与空心区分开，整体拆除顺序从西向东。

6.2钢结构支撑体系拆除流程

①步骤1拆除斜拉，并在拆除前，加设斜拉防护钢丝绳，并将斜拉外侧与塔式起重机钢丝绳相连，内侧与卷扬机钢丝绳相连；②步骤2将斜拉拆除后，慢慢卸载卷扬机，将斜拉逐渐放至平台上；③步骤3将塔式起重机与卷扬机分别在支撑体系单个分片的外侧与内侧连接，并使塔式起重机钢丝绳与卷扬机钢丝绳拉直；④步骤4将支撑平台拆除后，塔式起重机钢丝绳缓慢提起，同时慢慢卸载卷扬机，当单片支撑体系全部位于楼层外时，塔式起重机固定，并加速卸载卷扬机。完全卸载后，在楼层内拆除分片前布设好的钢丝绳卸扣，使连接支撑平台分片的钢丝绳成为自由端，随后将支撑平台分片及钢丝绳直接吊至地面。

结语

综上，施工人员在该钢结构支撑体系安装、拆除过程中可直接在支撑平台上进行操作，提高安装过程的安全性。另外，本支撑体系的焊接避免较难控制焊接质量的仰焊，因此一定程度上也提高施工质量。

参考文献：

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