悬挑钢筋混凝土结构施工方案

中国建筑优秀施工方案奖申报资料 悬挑钢筋混凝土施工方案

中建八局第二建设有限公司

二OO九年四月

山东省高级人民法院审判综合楼

悬挑钢筋混凝土结构施工方案

编制：韦永斌

毕 磊

张 峰

审核：程树标

审批：李忠卫

中建八局山东高法院审判综合楼项目部

2008年12月9日

目 录

一、工程概况

二、方案整体架构及思路

三、屋面挑檐模板组立方案

四、屋顶挑檐施工

五、悬挑施工防护体系

六、施工计划安排

七、构造要求与施工

八、支撑架体拆除

九、注意安全事项

附

1工程概况

山东省高级人民法院新建审判综合楼工程,位于山东省济南市经十东路北侧，解放东路南侧，工程占地面积68940平方米，包括审判楼、档案图书阅卷楼、生活服务楼三个相对独立的单体，各单体间通过两侧通回廊相连接，形成“三进两院”式布局。总建筑面积75783平方米，是包括审判、阅卷、档案图书、法警训练、生活服务等多功能的大型综合性智能化建筑群。工程布局如图1-1所示：

图1-1工程平面布局示意图

本工程档案楼屋面及屋顶构架周边檐口为悬挑结构，其中屋面层（22层）悬挑结构，标高为82.75米（最高82.9米），悬挑长度为2.35米（最远挑出3.50米），悬挑梁截面350×802~580（h），根部竖向截面高1500，悬挑端部封边梁截面250×580；屋顶构架悬挑结构，标高为90.60米，悬挑长度为5.05米，悬挑构架梁截面为250×1420~595，最前端封口梁截面250×695（h），如图1-2所示。

图1-2 屋面及屋顶檐口悬挑示意图

22层屋面悬挑大样图如图1-3所示，本方案以下简称“屋面挑檐”；

顶层构架悬挑大样如图1-4所示，本方案以下简称“屋顶挑檐”。

由于檐口悬挑长度大（最大5050），现浇混凝土结构尺寸大、重量大（最大挑梁截面高1420），悬挑构件临空高度大（约90米），给施工带来很大的难度。科学合理地进行模板组立体系设计及优化论证，制定安全高效的施工方案并严格组织实施，完成大挑檐结构施工任务，是本工程施工建设成败的关键之一。

在方案的编制、论证过程中，我们积极联系设计单位，提供施工荷载数据，请他们根据现场实际情况，对屋面层结构及悬挑结构进行复核。经设计单位复核后，整个屋面及构架层均做了较大程度的修改，使其能够满足施工安全。

图1-3 屋面檐口悬挑大样图

图1-4 屋顶檐口悬挑大样图

2 方案整体思路

2.1方案比选

鉴于本次施工的特殊性和难度，我们先后制定多个方案，初步比选出较为适用的三个方案，再分析每个方案的优缺点及可行性，最终确定符合本工程实际情况的最优方案。

2.1.1 方案一

首先确定的方案为悬挑部位下部斜支撑方案，该方案将悬挑部位分为两段施工，第一段施工时砼内预埋拉杆，待第一次施工砼强度达到要求后，进行第二部分的施工；施工防护屋面挑檐部分采用钢管斜挑，屋顶挑檐部分采用工字钢悬挑。如图2.1.1 所示。

图2.1.1 模板支撑体系及防护体系图（第一次方案）

按上述方案施工，造价较低，但施工周期较长，第二次施工需等到第一次浇筑的砼达到一定强度。由于本工程作为奥体片区重点工程，十一届全运会前必须完成外装饰施工，工期比较紧张，于是我们便对方案进行调整。

2.1.2 方案二

悬挑部分也是分为两次浇筑，但施工周期缩短，第二次悬挑部分的模板支撑采用16号工字钢。第二种方案我们做了两种方式供选择：一种是预埋工字钢做上部拉杆；一种是构架部分满堂脚手架搭设出构架，形成空间整体体系作为支撑体系的拉结。如图2.1.2所示。

图2.1.2 模板支撑体系图（第二次方案）

按上述方案施工，造价较高，工期较第一种方案有所缩短，经仔细分析研究，该方案在模板及支撑体系拆除时难度较大，为保证施工安全做到万无一失，我们决定对施工

方案进行进一步优化，进行方案确定。

2.2方案确定

经过仔细研究、分析及验算，我们最终确定以下方案为我们本次悬挑结构施工的最终方案，该方案相对造价较高，但施工难度较小，安全性较强，施工工期短，相对最具可操作性。

2.2.1方案的整体架构

本方案分别对22层屋面悬挑结构施工及屋顶构架挑檐结构施工分层进行模板组立体系设计及施工部署阐述；从部位上，对局部结构悬挑增加部分在本层总体方案设计基础上进行局部调整；施工作业面安全防护体系做独立章节单独阐述。

2.2.2方案整体设计思路

施工部署上，22层屋面结构层、23层屋顶构架层，这两层采用竖向结构墙柱与水平结构梁板分开施工浇灌砼，即在21层楼面到22层屋面间墙柱结构施工完成后再进行22层屋面梁板结构的施工，屋顶构架层同样。20、21层支撑保留在屋顶构架施工完成并达到设计要求拆模时间后方可陆续对下部支撑的拆除。

屋面挑檐采用斜立杆外挑支撑，挑檐砼竖向叠合浇灌施工；屋顶挑檐采用悬挑40a 工字钢挑梁，挑梁上搭设钢管支撑体系施工。示意如下图2.2.2-1所示。

图2.2.2-1 模板支撑体系示意图

外围护采用脚手架全封闭体系，屋面层外架从下层用脚手架钢管自身斜拉挑升，屋顶层外防护架从屋面挑檐层型钢挑梁上搭设外挑脚手架，如图2.2.2-2所示。

模板面板采用12㎜厚竹胶板，50㎜×80㎜内楞，φ48㎜×3.5㎜扣件式脚手架钢管作为外楞及支撑架体。

图2.2.2-2 外防护脚手架体系示意图

2.3验算

方案确立之后，我们对屋面悬挑、构架悬挑部分支撑体系进行分析，分析杆件受力，利用国际通用的计算软件SAP2000结构非线性有限元分析软件，对于支撑体系进行实体尺寸建模分析。

2.3.1 22层屋面挑檐

1）支撑体系计算单元如图2.3.1所示。

图2.3.1-1支撑体系计算单元

图2.3.1-2支撑体系计算单元SAP2000软件分析截图

2）变形分析

最大变形X向水平变形1.9㎜，Z向竖向变形1.2㎜,在允许变形之内。

图2.3.1-3 架体变形SAP2000软件分析截图

3）轴力

图中黄色为拉应力表示，红色为压应力。计算分析所得最大拉应力11.5KN，最大压应力11.72KN。

图2.3.1-4轴力SAP2000软件分析截图

图2.3.1-5 轴力框架对象SAP2000软件截图4）弯矩

最大弯矩0.42KN。

图2.3.1-6 弯矩SAP2000软件分析截图

图2.3.1-7弯矩框架对象SAP2000软件分析截图5）剪力

最大剪力4.313KN。

图2.3.1-8 剪力SAP2000软件分析截图

6）支座反力

图2.3.1-10 支座反力SAP2000软件分析截图

支座反力竖向总计37.31KN，水平向总计10.95KN。

支座处总竖向力7.5吨，均传到下层700的小檐口，为此，需对此小檐口下部支撑向下再过度到下一层，形成三层总体支撑。

2.3.2 23层屋顶挑檐下悬挑工字钢

1）采用“工40a”国标工字钢做悬挑梁，挑梁几何参数如下。

工字钢挑梁几何尺寸如下：

图2.3.2-1工字钢挑梁几何尺寸SAP2000软件截图工字钢截面特性如下：

图2.3.2-2 工字钢截面特性SAP2000软件截图

2）计算模型

图2.3.2-3工字钢计算模型SAP2000软件分析截图

3）剪力图

图2.3.2-4工字钢剪力SAP2000软件分析截图

4）弯矩图

图2.3.2-5 工字钢弯矩SAP2000软件分析截图

翼缘拉应力100MPa，界面剪应力25Mpa。

2.3.3联系设计对原结构给予施工工抗承载能力的验算

经建设、监与单位协助，我们根据确定方案计算出施工工字钢对支承结构作用的分布及数据传给原设计单位，请设计人进行结构承载能力的核算。

支承结构受力分布如下：

边支座传给22层挑檐L轴纵向梁（12L53等）作用点及大小。见图2.3.3-1

图2.3.3-1边支座传给22层挑檐L轴纵向梁（12L53等）作用点及大小示意图

工字钢内支座传给K轴、F轴纵向梁（12KL23等）作用位置大小。见图图2.3.3-2

图2.3.3-2工字钢内支座传给K轴、F轴纵向梁（12KL23等）作用位置大小示意图上述荷载值均已进行分项系数组合，可作用设计值使用。

经过设计复核，对相应支承部位进行了加变更强，以满足施工要求。

3 屋面挑檐模板组立方案

3.1主要挑檐在南北两侧，东西侧局部有挑檐，悬挑长度均小于南北两侧，故可参照南北侧挑檐施工。南北挑檐轴线外悬挑2.35米，其中9~10轴轴线外悬挑3.50米，因下层相应位置存在700宽挑檐结构，因此屋面挑檐净空挑出1.65米（9~10轴为2.80米）。本层距下层层间高度3.7米。利用21层楼层面搭设满堂脚手架整体相连、两端斜杆外挑，水平杆采用扣件式搭接锁定，并与己完成的竖向柱设抱箍，形成空间桁架体系进行支撑体系的构成。9-10轴外挑支撑体系参照屋顶挑檐施工，悬挑12米40a工字钢搭设支撑，因其悬挑长度、构件截面均小于屋顶构架，故此方案对此处不做过多阐述，可参照屋顶挑檐施工。见图3.1-1和图3.1-2所示。

图3.1-1 屋面挑檐支撑体系示意图

图3.1-2 9-10轴挑檐支撑体系示意图

3.2模板支撑立杆布置图如图3.2所示，悬挑主框架梁次梁两侧立杆间距800×500布置，平板部位立杆间距1000×500，主梁中部增加一排立杆同梁侧立杆间距（500），立杆支撑在下层的700宽挑檐上，立杆布置时应充分考虑了竖向投影及空间布置走向问题，防止杆件相互“打架”排放不开。斜撑立杆根部着力在下层小挑檐上，考虑到根部存在一定的斜向滑移作用，为此，在浇注21层楼面时，小挑檐面上需按此图在每根斜立杆根部作用位置布置提前预留一根150㎜长Ф25钢筋定位键，锚入板内150，外露100㎜，斜立杆搭设时，根部按限位要求与钢筋键相互顶紧。

图3.2 屋面挑檐支撑体系平面布置图

3.3施工顺序

----先行施工下部框架柱到本层框架梁底标高；

----斜向挑梁及楼层梁板施工到屋面标高，柱子跟进上升，斜梁施工到梁顶部斜面叠合梁板底，斜挑梁其正交的纵向梁相交处用钢板网留设梁窝（梁窝最大深度仅125㎜）；

----挑梁面上叠合的梁板施工；

----吊装工字钢时，在挑梁端部顶面预置10厚250×250钢板，防止上部安装工字钢挑梁时造成局部破坏。

附施工顺序示意图

图3.3 屋面悬挑浇筑顺序

4 屋顶挑檐施工

4．1屋顶构架结构平面如图4.1