高层建筑钢筋混凝土悬挑叠层混合空腹桁架施工关键技术

高层建筑钢筋混凝土悬挑叠层混合空腹桁架施工关键技术
摘要：本文重点研究了高层建筑钢筋混凝土悬挑叠层混合空腹桁架施工关键技术，对空腹桁架的形式及其受力特征、混合空腹桁架工况、关键技术操作要点进
行讨论。

关键词：高层建筑；钢筋混凝土；悬挑叠层；空腹桁架
1 空腹桁架的形式及其受力特征
1.1 空腹桁架的形式
空腹桁架的转换结构形式是采用单层作为转换层，叠层空腹桁架的转换结构
形式是由多个空腹桁架共同组合，主要特点在于整体的结构转换能充分利用上部
结构作为整体空腹桁架，满足建筑的要求和功能。

上、中、下弦杆和直腹杆共同
组成了叠层空腹桁架，弯曲变形是其主要受力特点，体现了梁和桁架的受力特性。

1.2 空腹桁架的受力特征
空腹桁架的受力特征主要有以下方面：（1）空腹桁架受力性能受到加密腹
杆间距的影响；（2）空腹桁架受力性能受到腹杆间距不等的影响；（3）混合空
腹桁架的受力特征；（4）空腹桁架受理性能受到改变杆件面尺寸的影响。

2 混合空腹桁架目前的实施情况分析
2.1 未明确施工阶段结构受力
叠层空腹桁架结构的主要优势在于无斜腹杆、刚度大及空间利用率高等，能
同时满足建筑物的使用功能和外观这两个要求，因此在一些建筑中使用较为广泛。

将2根斜杆加在叠层空腹桁架下两层端部，形成混合空腹桁架，能有效减小弦杆
的剪力、弯矩及下弦杆的位移，对于结构的受力有重要价值。

空腹桁架结构的受
力方式是通过水平杆件和竖杆的拉接作用共同受力，因此悬挑叠层空腹桁架结构
在实际施工中，随着每层结构构件的刚度和强度不断增加，加上结构层的不断增加，整个受力体系都会出现应力重分布，且在整个施工阶段反复出现，因此实际
施工阶段，集中荷载无法在某层或某个构件上传递，否则将会对整个悬挑叠层式
空腹桁架结构产生影响。

对于悬挑叠层式空腹桁架结构的设计，众多设计者往往
会忽视对施工阶段结构的受力形式进行明确，导致整个悬挑叠层式空腹桁架结构
很难达到受力设计要求。

2.2 悬挑部分变形影响建筑质量
叠层空腹桁架结构体系中，悬挑层根部受到的拉应力较大，且随着结构层的
不断增加，这种拉应力会逐渐增大，最终结构是引起楼板开裂，且这种开裂会一
直持续到施工结束，因此严重影响工程质量，对建筑的使用功能也产生不利影响。

2.3 桁架节点受力复杂
叠层混合空腹桁架的节点处受力非常复杂，需要承受很大的弯矩和剪力，很
容易破坏核心剪切，立柱节点区、底部转换梁及其他相应节点均采用钢骨架混凝土，故又较多的杆件，纵筋和型钢交错分布，常规的箍筋抗剪具有较大的施工难度，且节点的强度也无法满足要求。

3 关键施工操作要点
3.1 安装支撑系统
大直径钢管支撑的安装主要有以下几点：（1）施工顺序为：钢柱位置-地下
室回顶-扣件式钢管脚手架高支模搭设-钢柱安装-拆除部分高支模-钢柱拆除-完全
拆除高支模和地下室回顶；（2）安装钢管柱：钢管柱有6段，总体高度为
16.25m，有5处拼接。

钢管柱由上往下分别标记为1-6号，先按照设计要求进行
法兰盘加工，在1号柱下端、2-5号柱两端及6号柱上端进行焊接。

选择合适的
起重机对钢柱进行吊装。

吊装钢柱前，先确定钢管柱的位置，钢柱的起吊从6号
柱开始，完成吊装后，对垂直度和位置进行校正，连接高支模钢管扣件抱箍，再
吊装5号柱，对准6号柱法兰盘，法兰盘采用高强螺栓穿入拧紧，再连接周边高
支模抱箍。

最后依次吊装4号、3号、2号、1号柱。

3.2 结构施工技术
结构施工技术主要有以下几点：（1）施工顺序：施工准备-梁板钢筋加工制
作及模板的配置-内架搭设-梁底模及梁侧模的安装-平板模板安装-模板验收-钢结
构吊装-管线预埋与梁钢筋绑扎-钢筋隐蔽验收-梁板混凝土浇筑-梁侧模拆除-梁板
底模拆除。

（2）节点处钢筋与型钢连接：整根箍筋不能穿过梁、柱节点部位，
因此需要先对箍筋进行加工，变成开口套后再行安装，或采用双层箍筋。

（3）
混凝土浇筑：对于部分无法采用振动棒振捣的型钢混凝土梁柱及钢筋密集型的钢
混凝土梁柱节点，要采用具有自密实性能高和流动性强的混凝土浇筑。

浇筑时，
泵口和柱口保持一定距离，沿柱模板侧壁将混凝土拌合物浇筑于柱底，同时浇筑
过程中要注意防止柱内形成“空气包”，影响混凝土浇筑的质量。

若为型钢混凝土
梁构件，从梁的一侧开始浇筑，待混凝土溢出型钢梁底部时，同时两侧浇筑。

浇
筑过程中，适量控制振捣持续时间，不宜过长，每个点的振捣持续时间应在3s以内。

此外，外部辅助的振捣措施也必不可少，如采用橡皮锤对梁的底模、侧模进
行敲击，特别是柱四角处，敲击次数要多些，可以对混凝土的浇筑质量进行检查，也有利于将混凝土内气泡排除。

但型钢面与节点浇筑面持平时，型钢面要略微低
于混凝土摊铺，振捣数次，使腹板阴角和型钢翼缘板处充分填充混凝土浆料，再
继续浇筑，与梁面标准高度持平即可。

完成浇筑后，对注意养护混凝土构件。

3.3 拆除钢管柱
钢管柱卸载拆除主要分为以下方面：（1）钢管柱拆除的条件：①悬挑结构
8 层梁板的混凝土强度已满足设计要求；②悬挑端部沉降量符合设计要求。

（2）拆除的顺序：钢管柱先从顶端的1号柱开始拆除，逐渐往下直至拆除6号柱，拆
除要遵循“对称拆除”的原则，拆除过程中，要保持整体悬挑空腹桁架结构的挠度
变形较均匀，不会出现结构裂缝。

（3）钢管柱拆除的方法：浇筑4 层结构板之前，将30cm直径的吊环分别埋于结构板底板靠近钢柱两侧位置，吊环与钢柱边
缘的距离分别为20和40cm。

在吊环处挂上手拉葫芦的一端，另一端挂于1号柱
的穿洞耳板，将手拉葫芦拉近，确保1号柱顶部与4层结构板紧密贴合。

采用气
焊切除距离法兰盘以上30-70cm的1号柱，完成切除后，将手拉葫芦缓慢释放，
1号柱逐渐降低，并移向较远端的吊环方向，缓慢移出钢柱区。

再将其吊至1 层
楼面。

拆卸1号柱后，手拉葫芦回拉，手拉葫芦挂在2号柱的穿洞耳板，将2号
和3号柱之间的高强螺栓松开，将2号柱吊起，移向较远端的吊环方向，缓慢移
出钢柱区。

再将其吊至1 层楼面。

3号、4号、5号柱的拆卸方法同 2号柱。

4 小结
本文重点研究了高层建筑钢筋混凝土悬挑叠层混合空腹桁架施工关键技术，
对混合空腹桁架目前的实施情况分析，并提出了实际施工中的操作技术要点，有
效控制施工过程中的机构挠度变形的情况，保证了结构施工的安全和有效，使施
工过程稳定、安全、可控。

此技术具有操作简单、技术成熟、安全可靠等优势。

在以后类似的工程中有很好的借鉴价值。

参考文献
[1]王启文，吴风利，周斌，等.超限高层建筑大悬挑楼层结构设计[J].建筑结构，2016，46（22）：12-18.
[2]周宇.高层建筑钢筋混凝土悬挑叠层混合空腹桁架施工关键技术[J].施工技术，2017，46（9）：24-27.
[3]段永飞，刘明全，高彦良.钢筋混凝土叠层空腹桁架的工程应用[J].建筑结构，2009，39（S2）：53-55.
[4]傅传国，蒋永生，梁书亭.大跨度叠层空腹桁架整体转换结构模型受力与抗震性能试验研究[J].建筑结构学报，2004，25（1）：36-44.
[5]孙永志，李玉莹，傅传国.大跨度叠层空腹桁架结构整体弯曲对现浇混凝土楼板的影响分析[J].山东建筑工程学报，2004，19（3）：1-3.
[6]孟祥强.钢筋混凝土单跨叠层空腹桁架的工程应用[J].建筑工程技术与设计，2014，（13）：716-717.。