高層建筑懸挑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)及質(zhì)量控制

梁韜

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摘要：懸挑結(jié)構(gòu)是高層建筑施工中常見的一種結(jié)構(gòu)形式，并以其多種優(yōu)勢受到人們的青睞。但由于懸挑結(jié)構(gòu)施工難度較大，技術(shù)含量高，如果沒掌握好相關(guān)施工技術(shù)和做好質(zhì)量安全控制措施，很容易發(fā)生質(zhì)量安全事故，造成人員財產(chǎn)損失。本文對高層建筑懸挑結(jié)構(gòu)的分段施工技術(shù)進行了詳細的介紹，并提出了相關(guān)的質(zhì)量安全控制措施，以望能為有關(guān)需要提供幫助。

關(guān)鍵詞：高層建筑；懸挑結(jié)構(gòu)；施工技術(shù)；控制措施

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑業(yè)也取得了巨大的進步，高層建筑工程的建設(shè)越來越多。懸挑結(jié)構(gòu)作為高層建筑中的一種常見的結(jié)構(gòu)式，以其獨特的優(yōu)勢深受人們青睞。但是由于懸挑結(jié)構(gòu)需要在高空作業(yè)，并且建筑支撐面積相對較小，如果稍有不慎，很容易發(fā)生安全事故，造成嚴重的人員財產(chǎn)損失。因此，研究高層建筑懸挑結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)及質(zhì)量控制十分必要。對此，筆者進行了相關(guān)介紹。

1 技術(shù)原理

混凝土外挑結(jié)構(gòu)沿橫向設(shè)置多條施工縫，由內(nèi)而外分段施工。在懸挑結(jié)構(gòu)下一層樓板，搭設(shè)外挑的型鋼支撐平臺作為模板支架的支撐面，隨著結(jié)構(gòu)逐步往外施工，型鋼支撐平臺逐步增加吊桿（繩），增加的吊桿（繩）懸吊在已形成的結(jié)構(gòu)上，如圖1所示。已成型的結(jié)構(gòu)一般可以承擔吊桿（繩）斜拉荷載，如果局部不能承擔，可對結(jié)構(gòu)進行局部加固。

圖1 大懸挑結(jié)構(gòu)分段施工示意

2 技術(shù)特點

（1）利用先成型結(jié)構(gòu)作為吊點逐段設(shè)置吊桿（繩），型鋼挑梁內(nèi)力大大減少，可以采用工地上通用周轉(zhuǎn)材料，無需特別購置。

（2）型鋼平臺結(jié)構(gòu)簡單，搭拆方便靈活，對工人要求不高，施工速度快，成本低，易推廣。

（3）該技術(shù)不受懸臂長度影響。

（4）模板支撐架采用型鋼外挑平臺作為支撐面，無需落到地面，支撐架僅需搭設(shè)1層。

（5）混凝土結(jié)構(gòu)分段施工，所受的荷載分階段施加，減少了型鋼平臺所受荷載。

3 設(shè)計計算

（1）按各段施工工況對支撐平臺型鋼挑梁、吊桿（繩）、撐桿、錨固件等進行驗算。

（2）設(shè)計荷載分段考慮，對前段已成型并達到強度的結(jié)構(gòu)，不考慮其對支撐平臺的作用。需考慮風(fēng)荷載作用。

（3）型鋼平臺挑梁宜與懸吊結(jié)構(gòu)整體進行計算。

（4）應(yīng)對型鋼平臺搭設(shè)樓層、吊點設(shè)置樓層的結(jié)構(gòu)承載力進行驗算，當增加加固構(gòu)件時，應(yīng)對其進行驗算。

（5）采用鋼絲繩作懸吊結(jié)構(gòu)時，應(yīng)考慮鋼絲繩初應(yīng)力、非線性本構(gòu)關(guān)系對平臺型鋼、吊繩內(nèi)力的影響。宜通過試驗確定鋼絲繩本構(gòu)關(guān)系，當條件限制時應(yīng)提高鋼絲繩安全系數(shù)，并加強施工過程的監(jiān)測。

4 施工技術(shù)

4.1 工藝流程

施工準備→支撐平臺初步安裝→首段結(jié)構(gòu)施工→混凝土養(yǎng)護→結(jié)構(gòu)加固（必要時）→加設(shè)懸吊結(jié)構(gòu)→下段結(jié)構(gòu)施工（重復(fù)混凝土養(yǎng)護流程）→結(jié)構(gòu)完成、養(yǎng)護、拆?！b飾工程施工→逐段拆腳手架、懸吊結(jié)構(gòu)→拆支撐平臺。

4.2 施工準備

（1）對混凝土懸挑結(jié)構(gòu)進行分段，確定各施工段的范圍。

（2）確立分段方案后，進行型鋼平臺設(shè)計驗算，并編寫專項方案。

（3）在型鋼平臺搭設(shè)層，對型鋼挑梁的位置進行放樣，確定錨固點位置，在梁板鋼筋綁扎完后預(yù)埋型鋼梁的U形鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓。

4.3 支撐平臺初步安裝

（1）支撐平臺搭設(shè)在外挑結(jié)構(gòu)以下1層的樓板上。屋面構(gòu)架平臺搭在屋面層；屋面挑板、女兒墻挑檐搭在屋面以下1層樓板上。

（2）通長出挑型鋼梁規(guī)格采用I16，型鋼梁長6～12m，自內(nèi)向外按1%坡度順直抬高，其固定端錨于樓板上，設(shè)3個錨固點，其中2個設(shè)在型鋼梁端部，一個設(shè)在樓板邊梁上。固定端長度根據(jù)計算確定，一般≥1.5m。型鋼梁與錨固埋件在兩側(cè)、上部要可靠固定。

（3）特殊情況下，如果首段施工結(jié)構(gòu)懸挑部分較長，型鋼挑梁需設(shè)置斜撐，斜撐采用型鋼，也可采用鋼管。

（4）支撐平臺的型鋼挑梁宜采用縱向水平拉桿拉接成整體，拉桿可采用角鋼或鋼筋，拉桿與型鋼挑梁點焊即可，拉桿隨結(jié)構(gòu)向外施工逐步布設(shè)，也可以利用支撐架掃地桿兼作拉桿。

4.4 首段結(jié)構(gòu)施工

首段結(jié)構(gòu)建筑邊緣以內(nèi)的部分，模板支架按常規(guī)樓板做法即可。首段結(jié)構(gòu)施工時，懸挑主梁主筋一般通長設(shè)置，板筋可在施工縫附近斷開，在挑梁施工縫處，如果剪力較大，可設(shè)置胡須筋?；炷翝仓聪葍?nèi)部結(jié)構(gòu)后懸挑部分的順序施工，對屋面構(gòu)架，梁柱不得同時澆筑。

4.5 結(jié)構(gòu)加固

已澆筑成型的結(jié)構(gòu)，受懸吊拉桿（繩）豎向及水平向拉力，很多情況下結(jié)構(gòu)本身不能承擔這一荷載，特別是水平方向的荷載，需對承擔懸吊拉力的結(jié)構(gòu)梁或板進行局部加固，加固可采用以下幾種方案。

（1）增加梁板配筋，但增加配筋量不宜過多，否則可能影響原結(jié)構(gòu)的性能。

（2）保留受力梁板及其下若干層梁板的模板支撐，必要時增設(shè)支撐。

（3）單梁一般不能承擔懸吊拉桿（繩）斜拉水平分力，可在單梁上設(shè)置水平拉桿，把所受的水平分力傳到其他部位，如構(gòu)架的梁柱節(jié)點區(qū)或有板的樓蓋，如圖2所示。

圖2 單梁采用水平拉桿加固的做法

（4）當拉桿（繩）沒有可懸吊的次結(jié)構(gòu)（如次梁），可加設(shè)鋼梁，通過鋼梁把所受的懸吊拉力傳給主結(jié)構(gòu)（如主梁、柱）。

4.6 加設(shè)懸吊結(jié)構(gòu)

后續(xù)段施工前，先在懸挑型鋼平臺上加設(shè)懸吊結(jié)構(gòu)。懸吊結(jié)構(gòu)可采用鋼絲繩、鋼筋或型鋼。采用鋼筋吊桿時，吊桿直接錨入混凝土梁內(nèi)，施工時先在混凝土梁內(nèi)預(yù)埋短鋼筋，余段鋼筋通過焊接或機械連接與短鋼筋連成整體吊桿；采用型鋼吊桿時，在混凝土梁內(nèi)預(yù)埋鋼板，預(yù)埋板上焊接耳板，吊桿與預(yù)埋板耳板、型鋼挑梁上的連接板采用栓接、銷接或焊接；采用鋼絲繩懸吊時，吊繩采用繩卡做成套環(huán)與吊環(huán)和型鋼挑梁套接，并適當預(yù)緊。安裝吊桿（繩）前，型鋼挑梁如已下垂，采用倒鏈將其拉到位后再固定吊桿（繩）。

4.7 下段結(jié)構(gòu)施工

懸吊結(jié)構(gòu)安裝完后開始安裝下段結(jié)構(gòu)的模板支撐架，此時上段已完工的結(jié)構(gòu)支撐架不得拆除，新搭設(shè)的支撐架應(yīng)與前段支撐架連成整體。支撐架宜設(shè)置斜向內(nèi)側(cè)的斜撐。當懸吊結(jié)構(gòu)采用鋼絲繩時，挑梁模板在末端適當增加起拱，起拱量按0.5%L（L為懸挑梁懸挑長度）。當上段結(jié)構(gòu)強度達到設(shè)計強度80%以上時開始澆筑混凝土。所有分段結(jié)構(gòu)澆筑完后，當末段混凝土強度達到設(shè)計強度100%以后，可拆除梁板模板。

4.8 裝飾工程施工

裝飾工程腳手架可對結(jié)構(gòu)支撐架進行改造，當改造困難時，拆除原支架并重新搭設(shè)。

當懸吊桿件與外裝修的主要構(gòu)件沖突時，適當調(diào)整吊桿下拉點的位置，但施工時應(yīng)在新吊桿（繩）安裝完后方可拆除原吊桿（繩）。

4.9 拆除腳手架及平臺

按腳手架→防護設(shè)施→懸吊結(jié)構(gòu)→裝飾收尾→縱向拉桿→型鋼懸挑梁→型鋼主梁的順序自外向內(nèi)拆除。拆除型鋼懸挑梁時，可采用塔式起重機、倒鏈等機具輔助實施。

拆架過程中，自外向內(nèi)對裝飾工程進行收尾工作，主要是對吊桿、預(yù)埋件等影響裝修的部位進行補裝。補裝時，先拆除補裝點外側(cè)腳手架，再拆除補裝點處的吊桿（繩），隨后立即進行修補。修補時，修補點以外支撐平臺不得站人或施加其他荷載。

5 質(zhì)量控制措施

（1）采用鋼絲繩作為吊繩時，應(yīng)采用倒鏈或花籃螺栓預(yù)緊，并指定專人對鋼絲繩松緊程度進行檢查。

（2）采用鋼筋作為吊桿時，預(yù)埋鋼筋伸出的角度應(yīng)與吊桿吊拉角度一致。

（3）當支撐架的水平桿與吊桿（繩）位置沖突時，適當調(diào)整水平桿高度，確保吊桿順直受力。

（4）在支撐樓板外緣處，型鋼挑梁底部應(yīng)加焊限位擋塊，防止受吊桿斜拉力時型鋼挑梁向內(nèi)滑移。

6 效益分析

（1）模板支撐架及裝飾工程腳手架搭設(shè)簡單，高度低，搭架成本不到落地架10%，比傳統(tǒng)型鋼挑架成本降低50%～70%。

（2）型鋼采用普通懸挑腳手架通用規(guī)格，不須另外購置，可向?qū)I(yè)公司租賃，型鋼成本可降50%以上。

（3）型鋼平臺結(jié)構(gòu)合理簡單，安裝方便，對工人技術(shù)要求不高，人工成本比同類結(jié)構(gòu)的懸挑型鋼平臺人工成本降40%以上。

7 工程應(yīng)用實例

7.1 工程概況

圖3外挑構(gòu)架平面

某綜合樓工程地下2層，地上6層和9層。其6層?xùn)|西入口屋面構(gòu)架外挑長度6.9m，離地高度35m，在入口處有數(shù)根獨立柱從地面延伸至構(gòu)架層，具體部位如圖3a所示。其9層南北入口屋面構(gòu)架外挑長度6.9m，高度45m，具體部位如圖3b所示。

7.2施工情況

東西入口型鋼挑梁采用I16，鋼管支架搭設(shè)高度4.2m，構(gòu)架混凝土結(jié)構(gòu)分2段施工，首段為內(nèi)部構(gòu)架及外挑3.9m的結(jié)構(gòu)，第2段為其余3.9～6.9m的外挑結(jié)構(gòu)。首段施工時，型鋼挑梁下支設(shè)I22主梁，主梁支撐在入口的獨立圓柱上，主梁下設(shè)有八字撐。第2段施工時，增設(shè)2道吊繩，吊繩吊掛在獨立圓柱頂?shù)睦荷?，拉梁采用?nèi)拉鋼絲繩加固，具體做法如圖4所示。南北入口支架搭設(shè)高度4.5m，構(gòu)架分3段施工，首段為內(nèi)部構(gòu)架及懸挑1m的結(jié)構(gòu)，第2段為外挑1～4m的結(jié)構(gòu)，第3段為外挑4～6.9m的結(jié)構(gòu)。首段施工支撐平臺的型鋼挑梁不設(shè)吊繩。第2段施工時，增設(shè)1道吊繩，吊點設(shè)在建筑外墻緣（軸）的構(gòu)架梁上，第3段施工時，再增設(shè)1道吊繩，并在第2段已澆筑的構(gòu)架外挑主梁上架設(shè)400mm×400mm格構(gòu)式鋼梁，作為增設(shè)吊繩的承力結(jié)構(gòu)，具體做法如圖5示。

圖4東西入口構(gòu)架分段施工

圖5南北入口構(gòu)架分段施工

7.3 應(yīng)用效果

因東西入口外挑結(jié)構(gòu)以下有地下室車道，尚未施工，外側(cè)還未回填土方，雖只有35m高，但不能采用落地架。南北入口外挑結(jié)構(gòu)如采用傳統(tǒng)懸挑支撐平臺，平臺需設(shè)在第7層，所用的型鋼、吊繩規(guī)格都很大，搭設(shè)時操作難度大，成本很高。采用此技術(shù)進行施工克服了施工難題，節(jié)約成本90多萬元。

8 結(jié)語

綜上所述，高層建筑懸挑結(jié)構(gòu)分段施工技術(shù)具有操作方便、安全可靠、經(jīng)濟效益良好等優(yōu)點，在高層建筑懸挑結(jié)構(gòu)施工中被廣泛應(yīng)用。在高層建筑懸挑結(jié)構(gòu)施工時，工作人員要熟練掌握高層建筑懸挑結(jié)構(gòu)分段施工技術(shù)，嚴格按照相關(guān)的施工規(guī)范進行施工，同時還要采取相關(guān)的質(zhì)量安全控制措施對施工進行控制，從而保證施工的經(jīng)濟性與安全性。

參考文獻：

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