高空大跨度悬挑结构体系施工技术

高空大跨度悬挑结构体系施工技术

发表时间：2016-09-12T15:51:24.987Z 来源：《基层建设》2015年29期作者：奚俊杰

[导读] 高空大跨度悬挑结构的施工具有跨度大、施工难度高等施工特点。针对高空大悬挑结构的施工难题，本文结合具体工程实例，主要对高空大跨度悬挑结构体系的施工技术进行研究，可为今后该技术在同类工程中的应用提供借鉴。

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摘要：高空大悬挑结构作为当前大跨度建筑结构中的独有结构支撑体系，在众多建筑工程里得到了广泛的应用。但高空大跨度悬挑结构的施工具有跨度大、施工难度高等施工特点。针对高空大悬挑结构的施工难题，本文结合具体工程实例，主要对高空大跨度悬挑结构体系的施工技术进行研究，可为今后该技术在同类工程中的应用提供借鉴。

关键词：大跨度；悬挑结构；计算；验算；施工技术

随着现代化建设发展进程的加快，建筑施工技术也得到了快速发展，建筑物也向着高度更高、内部空间更大、体型更新颖发展，这也导致高空大悬挑结构的使用量有了极大的提升。但是，高空大悬挑结构的施工存在着一定的难度。为做好改工程项目，就必须要有完善的高空大跨度悬挑结构施工方案。笔者对钢结构施工平台受力的计算与验算进行了详尽的分析，最后对施工进行了总结，以保障施工项目的顺利实施。

1应用实例分析

1.1工程概况

某工程项目集商业、酒店、公寓、裙房及地库为一身，该工程在公寓18层顶有长为2.7m的悬挑部分。具体区域面积、区域内板厚及梁截面如下：公寓18层顶，悬挑区域面积为21.8m×3m，悬挑区域板厚120mm，悬挑区域主要梁截面为600mm×900mm，200mm×900mm，200mm×400mm。

1.2施工流程

在放置工字钢时，悬挑工字钢施工进行一定量的起拱，在工字钢下面垫木方，考虑最远端高于楼面20mm。搭设步骤为：（1）在施工16层顶楼面时，根据设计图纸布置预埋件。

（2）在施工17层柱与剪力墙时，根据设计图纸布置预埋件；在17层顶上设置预埋钢筋压环。

（3）工字钢等材料根据方案图纸现场加工完成后，浇筑完成17层顶混凝土结构楼面，经过2～3d混凝土达到一定的强度后，吊装水平工字钢，利用预埋钢筋压环和木楔固定工字钢。工字钢吊装是利用塔式起重机并由专业脚手架工人施工，工字钢的外挑长度及标高要一致。

（4）初步固定好水平工字钢后，将其与斜撑槽钢固定，然后进行最终固定。

（5）按设计图纸将16焊接固定；焊接要求满焊，焊缝最小厚度不得小于5mm；剩余部分满铺木跳板。（6）在工字钢上按设计图纸搭设满堂脚手架，并随挂安全网、脚手板，施工过程中严格保证脚手架搭设在工字钢上，对于柱处有角钢部位可以适当偏移；脚手架搭设需先室内后室外。

（7）在搭设此悬挑支撑体系时，需待屋面梁板混凝土强度达到设计强度时进行；拆除时，需待22层顶施工验收合格后，方可全面拆除排架、工字钢平台和桁架梁，按照后搭的先拆、先安装的后拆顺序进行拆除，并及时将拆除的材料转运出场外。 2钢结构施工平台受力验算分析

2.1传统的结构计算方法

针对钢桁架平台的结构验算分析，可以依照《钢结构设计规范》GB50017—2003对此平台进行结构受力验算，取有代表性的单跨钢结构进行结构验算，主要验算内容包括各型钢的抗弯强度、抗剪强度、整体稳定性和挠度，最后验算埋件与型钢的焊接强度。以上述实例进行结构验算。

2.1.1基本假定

（1）水平槽钢根部和楼面无水平位移，则槽钢挑梁根部可以看作固端铰支座。

（2）水平槽钢与支撑槽钢间连接假定为固端铰支座。

（3）支撑槽钢和支撑楼面间固定假定为固端铰支座。

2.1.2主梁及斜撑验算

荷载考虑：结构脚手架施工荷载3kN/m2，模板荷载0.5kN/m2。楼板荷载考虑每一根脚手架

承受的荷载面积为0.9m×3m，其中受力最不利位置，因为最大存在400mm×900mm梁，单根工字钢最大受力荷载考虑400mm×900mm、长0.9m梁的荷载以及900mm×900mm、厚120mm板的荷载。

梁产生的荷载为0.4×0.9×0.9×25=8.1kN，板产生的荷载为0.9×0.9×0.12×25=2.43kN，施工均布荷载为0.9×3=2.7kN，模板荷载为0.9×1.2×0.5=0.54kN，架体自重0.9×1.2×1=1.08kN，合计荷载为8.1+2.43+2.7+0.54+1.08=14.85kN。

考虑最边缘梁荷载0.2×0.9×0.9×25=4.05kN。

均布荷载考虑：型钢自身荷载0.38kN/m，脚手板荷载0.14×1.2=0.168kN/m，合计0.55kN/m。

单排防护架点荷载考虑1kN。

考虑2层荷载，则前两点节点荷载为29.7kN，后一点节点荷载为37.8kN。因此，计算模型如图1所示。注：长度单位为m，均布荷载单位为kN/m，集中荷载单位为kN

图1主梁计算模型

（1）弯矩值验算

通过结构力学求解器计算，求出其弯矩图（见图2）。

图2 模型计算弯矩

图3 模型计算剪力

由图3可知，工字钢最大弯矩值为27.08kN·m。

工字钢应力σ=Mmax/Wn=27.08×106/40200000=64.5N/mm2＜215N/mm2。（2）剪力值验算

通过结构力学求解器计算求出其剪力（见图3）。

根据图4可知，工字钢最大剪力值为30.56kN。根据《钢结构设计规范》GB50017—2003第 4.1.2条的规定，由于工字钢截面上的剪力主要由腹板承受，故上述公式可简化为： τ=VS/Itw=30560×230700/（50200000×8）=17.56N/mm2＜125N/mm2因此，所选工字钢满足要求。（3）整体稳定性验算

通过结构力学求解器计算求出其轴力（见图6）。由图6可知，工字钢最大轴力值为41.42kN，双槽钢最大轴力值为65.41kN。由于双槽钢受力大、截面小，故需验算。

σ=Mmax/Wn=65410000/810000=80.75N/mm2＜215N/mm2因此，所选工字钢满足要求。（4）挠度验算

图4模型计算轴力

通过结构力学求解器计算，求得其弯曲变形趋势及其最大挠度值大小（见图5及表1）。

图5模型计算挠度

表1 挠度计算值

由表1可知，工字钢最大挠度为2.27mm。根据《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130—2011第5.6.4条规定，本工程使用的型钢悬挑梁挠度允许值为6600/250=26.4mm，因此挠度满足要求。

2.1.3次梁验算

考虑施工均布荷载0.548kN/m，满堂脚手架的点荷载为37.8kN（考虑3m跨度，两点受力，实际脚手架间距为1.2m）。计算模型如图8所示。

（1）弯矩值验算

通过结构力学求解器计算，工字钢最大弯矩值为37.8kN·m。

工字钢应力σ=Mmax/Wn=25600000/141000=181.56N/mm2＜215N/mm2。