高空不對稱大懸挑復雜連體結構施工

常州第一建筑集團有限公司 常州 213002

1 工程概況

鎮(zhèn)江益華廣場酒店、寫字樓2 座塔樓分別為30 層和28 層，建筑高度128 m，在平面布置上呈東西向，寫字樓在東側，酒店在西側，兩座塔樓東西方向相距16.2 m，南北方向錯開布置，寫字樓凸出酒店北端8.35 m，酒店凸出寫字樓南端12 m。兩塔樓之間23～28 層（87.1～120.1 m）為連體結構，連體結構北立面在23～24 層（87.1～98.1 m）向北懸挑8.35 m，與寫字樓北端平齊；連體結構南立面在25～28層（98.1～120.1 m）向南懸挑12 m，與酒店北端平齊，如圖1、圖2所示。

酒店、寫字樓重合段連體結構框架梁為H型鋼混凝土結構，其余梁板為普通鋼筋混凝土結構。南北懸挑為H型鋼鋼結構桁架栓焊連接，樓面采用鋼筋桁架樓承板[1,2]。

2 連體結構施工難點

1）連體混凝土結構跨度16.2 m，高度87.1 m，框架梁截面600 mm×1 000 mm，普通梁截面400 mm×1 000 mm，板厚150 mm，屬于超高的模板支撐，需設計一套特殊的支撐體系來確保施工安全、質量。

圖1 南立面效果圖

圖2 北立面效果圖

2）連體懸挑鋼桁架的最大懸挑長度達12 m，且處于98.1 m的高空，其下部裙樓結構已施工完成，若采用整體遠位吊裝則需要超大型吊裝設備；若采用整體提升則由于懸挑過大，提升吊點工裝設計相當復雜，均不經濟、合理。需結合深化設計、過程分析，創(chuàng)新安裝工藝、方法。

3）連體涉及混凝土結構、型鋼混凝土結構、鋼結構、鋼筋桁架樓承板等多種結構，其相互施工順序、連接等復雜，將對施工組織、安全、質量有重大影響，需精確控制。

4）連體結構施工基本處于高空臨空、懸空狀態(tài)，施工安全防護設施較難設置。

3 連體結構總體施工流程

原結構設計并未對整個施工順序、流程作出具體要求，只是在連體結構中部設計了一條后澆帶，經與設計單位反復溝通、復核、結構驗算，確定如下施工流程：酒店、寫字樓2 座塔樓主體結構同步施工完成→2 座塔樓南北向重合段連體型鋼混凝土結構→北立面懸挑鋼桁架→南立面懸挑鋼桁架→懸挑結構鋼筋桁架樓承板→懸挑結構混凝土板[3-5]。

1）重合段連體型鋼混凝土結構施工前，2 座塔樓沉降、變形應基本穩(wěn)定。

2）重合段連體型鋼混凝土結構與2 座塔樓、南北立面懸挑結構與2 座塔樓及重合段連體型鋼混凝土結構的連接均按施工縫處理。

4 內附塔吊的選擇、應用

考慮到整個工程特別是復雜連體結構型鋼梁、桁架吊裝施工需要，若采用傳統(tǒng)外附墻塔吊需要最小起重力矩5 000 kN·m，經分析較不經濟。根據2 座塔樓的平面布置特點、單件最大起重質量、吊裝半徑等，最終決定在較高的酒店塔樓電梯井前室位置布置1 臺TC7035B-16塔吊，負責酒店和復雜連體結構施工。

TC7035B-16塔吊初步設想為內爬，經驗算，酒店電梯井前室結構每層均需采取較多的加固措施，又因內爬施工需較多施工人員，且需較多時間，經與塔吊租賃、安裝單位協(xié)商，決定采用在酒店塔樓電梯井前室位置內附于結構布置。

TC7035B-16塔吊基礎利用在地下室結構底板預埋腳柱，待地下結構施工完成后，利用四周普通塔吊安裝中部內附塔吊，各層結構相應位置留洞。TC7035B-16塔吊完成工作后在屋面拆除，拆除順序為：利用TC7035B-16塔吊安裝1 臺200 kN屋面吊→利用200 kN屋面吊拆除TC7035B-16塔吊→利用200 kN屋面吊安裝1 臺60 kN屋面吊→利用60 kN屋面吊拆除200 kN屋面吊→利用60 kN屋面吊安裝1 臺50 kN扒桿吊→利用50 kN扒桿吊拆除60 kN屋面吊→扒桿吊自行解體→散件利用施工電梯運至地面。

5 上拉支承平臺及模板支撐系統(tǒng)設計、施工

5.1 設計思路及系統(tǒng)構造

總體思路為利用兩側塔樓結構在22層結構（連體結構下一層）設置上拉鋼結構支承平臺+扣件式鋼管模板支撐系統(tǒng)。首先確定23層連體混凝土結構扣件式鋼管模板支撐施工參數，經驗算，板底立桿縱橫向間距800 mm，水平桿步距1 800 mm；600 mm×1 000 mm梁橫向設置4 根立桿（梁底設置2 根承重立桿，梁兩側各1 根立桿），橫向間距500 mm+200 mm+500 mm，立桿縱距均為800 mm；400 mm×1 000 mm梁橫向設置3 根立桿（梁底設置1 根承重立桿，梁兩側各1 根立桿），橫向間距600 mm+600 mm，立桿縱距均為800 mm。梁、板支撐立桿、水平桿縱橫向貫通，立桿頂托撐及剪刀撐設置按規(guī)范JGJ 130—2011進行。

支承平臺為H型鋼主次梁結構，經各種工況結構計算，混凝土梁下均設置主梁（HN400 mm×200 mm×8 mm×13 mm），在其上垂直于主梁布置16#工字鋼@800 mm次梁，主次位置與支撐立桿位置相對應。在主梁上對稱設置2 根拉桿（φ=30 mm），另設2 根拉桿作為安全儲備，為避免與支撐立桿相碰，2 根拉桿在平面上呈“八”字形對稱，支承平臺剖面見圖3。

圖3 支承平臺剖面示意

5.2 支承平臺下方安全網的鋪設、張拉

支承平臺安裝前，先在其下一層張設水平安全網。在平臺下方裙樓屋面位置平鋪安全網，利用系繩編織1 張25 m×30 m的巨大張網，網與網連接的位置設置φ14 mm鋼絲繩，橫向5 根鋼絲繩與安全網邊繩、系繩扎牢。利用塔吊吊拉大張網一端，吊至第1個預留吊環(huán)時采用繩夾固定，逐漸按序編號吊至每個對應吊環(huán)固定，鋼絲繩端采用繩夾與吊環(huán)固定，平直段不少于4 個繩夾，應符合《建筑機械使用安全技術規(guī)程》JGJ 33—2012的要求。另一端同樣處理，繩夾固定前應用葫蘆張拉，使拉力基本一致。形成的水平安全網如圖4所示。

圖4 支承平臺下水平安全網實景

5.3 支承平臺及模板支撐系統(tǒng)施工

施工前對支承平臺進行詳細的深化設計，相關預留、預埋，構件生產制作及現場安裝嚴格按深化設計要求進行?！鞍恕弊中武摾瓧U是最重要的受力構件，施工、檢測均應按一級焊縫要求，鋼拉桿施工情況如圖5所示。

為形成封閉操作平臺，在支承平臺結構驗收合格后，垂直工字鋼次梁設置50 mm×100 mm木方，上鋪厚15 mm膠合板（立桿限位點應預留空洞），四周設置防護腳手架，為達到消防要求，在膠合板上另設防火布，并配備足夠消防水源、器材（優(yōu)先采用不燃材料，消除隱患）。

圖5 支承平臺鋼拉桿施工實景

模板支撐系統(tǒng)按常規(guī)要求施工，每根立桿下限位不得缺少，掃地桿及掃地水平剪刀撐不得缺少，其余剪刀撐構造按JGJ 130—2011加強型設置，剪刀撐應與所有跨經桿件進行可靠連接。支撐系統(tǒng)跨中起拱30 mm，混凝土施工完畢實測最大下?lián)?6 mm。

混凝土澆筑從兩端向中間，先梁后板沿縱向推進，應使支承平臺均勻受力?；炷练帕系谋霉艿葢苊馀c支撐接觸，放料堆積高度嚴禁大于設計標高以上100 mm，同一區(qū)域嚴禁采用2 臺及以上振動泵同時振搗施工。在澆搗部位下方設立禁區(qū)，周邊15 m范圍內采用專人監(jiān)護，任何人員不準入內，監(jiān)護人員在禁區(qū)外等候，禁區(qū)至少在混凝土施工結束并終凝后24 h解除。

考慮臨時支承平臺上方混凝土連體施工完畢后，無法用塔式起重機進行拆卸，所以考慮用卷揚機、鋼絲繩、定滑輪組合進行吊拆，平臺拆除前，需利用平臺施工的所有工作（連體結構底裝飾平頂及相關設施等）應施工完畢并經驗收合格。

6 高空懸挑鋼桁架無支撐分段懸拼施工技術

6.1 工藝原理

懸挑桁架立面如圖6所示，平面為2 榀，無支撐分段懸拼安裝原理為：根據起重吊裝條件、桁架結構特點，合理分層、分段進行高空懸挑散裝，在懸挑桁架未形成最終設計剛度前設置拉桿，以保持結構穩(wěn)固，在首層首段形成初始空間穩(wěn)固剛度單元結構后，進行擴展累積安裝至全部結構安裝完成。

圖6 懸挑桁架立面示意

首層首段安裝順序為：桁架根部預埋節(jié)點牛腿檢查→首層桁架內側底部弦桿安裝→內側第1道桿安裝→首層內側底部弦桿間及其與混凝土結構間主、次梁安裝→首層內側與上層預埋節(jié)點牛腿連接腹桿安裝→首層內側柱安裝→首層內側另一根腹桿安裝→首層內側桁架頂部弦桿安裝→首層內側頂部弦桿間及其與混凝土結構間主、次梁安裝→首層桁架外側底部弦桿安裝→外側第2道拉桿安裝→首層外側底部弦桿間及其與混凝土結構間主、次梁安裝→首層外側腹桿安裝→首層桁架結構整體調整→桁架栓接節(jié)點焊接→樓面主次梁安裝焊接→驗收。安裝過程中隨吊裝利用已形成的穩(wěn)定結構搭設施工操作平臺、安全防護設施，確保施工安全，首層首段施工如圖7、圖8所示。后續(xù)擴展累積安裝嚴格遵循內側桁架單元領先一層原則直至全部結構安裝完成。

圖7 首層首段安裝示意

圖8 拉桿節(jié)點實景

6.2 實施要點

桁架根部與鋼骨混凝土柱部節(jié)點在進行主體結構鋼骨混凝土柱安裝時預先設置，在進行混凝土澆筑時，應采取可靠的措施來保證預留牛腿的安裝精度。整個桁架結構須進行前期的深化設計、各階段過程分析、驗算，在深化設計時需考慮反變形措施，預先設置起拱量（首層最外側端部桁架弦桿起拱50 mm）。懸挑桁架在加工完成后，運至現場進行安裝前應在車間進行預拼裝，消除加工偏差。

首層首段鋼桁架單元結構先進行螺栓連接，桁架2 道拉桿采用“八”字形安全鋼絲繩并串聯(lián)葫蘆用以調節(jié)桁架結構單元空間坐標，位形經復核合格后再進行首層首段桁架結構體系的焊接連接，待首層首段結構焊接完成并驗收合格后，進行后續(xù)安裝。

2 道拉桿應待全部結構安裝完成達到設計要求后，逐道、分步卸載拆除，先由外側拉桿開始，與內側立桿交替卸載，在平面上按先端部桁架拉桿后內部桁架拉桿的順序交替進行卸載，分步卸載拆除拉桿過程中須進行連續(xù)變形監(jiān)測，每一步卸載過程都應控制端部下?lián)喜怀^3 mm，使結構平穩(wěn)轉換，受力均勻。

首層首段底部弦桿安裝節(jié)點處預先安裝吊籠供操作人員使用，操作人員始終佩戴安全帶并與穩(wěn)定結構或生命繩可靠連接，底部弦桿形成后立即在其上搭設平臺進行水平防護、封閉，后續(xù)安裝均逐層防護、封閉。所有安全防護設施經現場驗收、試驗合格后使用。

7 鋼筋桁架樓承板施工技術

鋼筋桁架樓承板是由鋼筋桁架與底板通過電阻點焊連接成整體的組合承重板，鋼筋桁架是以鋼筋為上弦、下弦及腹桿并通過電阻點焊連接而成的桁架，底板是點焊于鋼筋桁架下邊作為模板用的微肋壓型鋼板。其在施工階段可承受樓板濕混凝土自重與一定的施工荷載；在使用階段，鋼筋桁架上、下弦與混凝土整體共同承受使用荷載[6-8]。本工程設計僅將其作為懸挑桁架部分混凝土結構樓面模板及支撐使用，選用型號為HB1-80-JG/T 368—2012。

鋼筋桁架樓承板施工前應進行深化設計，主要考慮鋼筋桁架樓承板平面布置（排版）、四周邊模設計及鋼筋桁架樓承板最外端懸挑部分支撐設計。本工程順板長向按整塊連續(xù)板設計，采用厚0.5 mm鍍鋅鋼板彎折收邊，懸挑部分采用角鋼支撐加固，以滿足樓承板支承條件。

鋼筋桁架樓承板工藝流程為：支撐角鋼施工→邊模施工→梁上彈線確定位置→板材及配件清理→鋼筋桁架樓承板吊運至樓面→根據平面布置圖安裝→焊接栓釘→鋼筋工程及管線敷設→澆筑混凝土。樓承板吊運過程中應采用專用吊架防止變形，平面形狀不規(guī)則變化處，對鋪設造成影響的應將鋼筋桁架模板切割，再將端部的支座豎向鋼筋和水平鋼筋還原就位后進行安裝，遇腹桿筋被切斷時，應將腹桿筋與支座豎向鋼筋點焊固定。鋼筋桁架樓承板的支承長度（指鋼梁的上翼緣邊緣與端部豎向支座鋼筋的距離）應滿足設計要求，底部鍍鋅鋼板橫向咬邊連接應緊密，確保不漏漿。待鋪設一定面積后，應及時綁扎上部分布鋼筋，以防鋼筋桁架側向失穩(wěn)。

為了使梁與組合樓板能有效協(xié)同工作，設置了抗剪連接栓釘，栓釘焊接施工前應進行焊接工藝評定，其結果符合設計要求和國家現行有關標準的規(guī)定。栓焊施工中，若焊接設備和已確認的焊接參數有變動，必須按規(guī)定的焊接參數要求進行檢驗。施工過程中應嚴格控制施焊電流。

在澆筑混凝土時，應注意澆筑工具的選擇，盡量減少對樓承板的沖擊；施工縫處振搗時，應避免振裂初凝的混凝土；混凝土澆筑過程中，應及時將混凝土鏟平分散，嚴禁將混凝土堆積過高，注意在施工階段，除樓板自重外的施工活荷載標準值不應大于1.5 kN/m2。

8 結語

目前，鎮(zhèn)江益華廣場酒店、寫字樓及其連體主體結構工程已順利完成，并已全面進入裝飾、裝修階段，其高空不對稱大懸挑復雜連體結構整個施工過程正常，內力、變形均控制在設計、規(guī)范要求內，該結構施工中有以下幾點可供借鑒：

1）施工前應對整個施工順序、流程作出具體、詳細的實施性規(guī)劃，并與設計進行充分溝通，進行必要的施工過程分析、驗算，以方便施工、保證質量、安全且不影響結構為原則。

2）上拉支承平臺構造簡明合理，荷載傳遞可靠，充分利用兩側結構承載力，是解決混凝土連體結構模板支撐的可靠、可行方案。

3）無支撐分段懸拼懸挑鋼桁架利用結構自身特點，優(yōu)化施工流程，省去大量支撐結構，提高施工效率，節(jié)約成本，同時能確保施工質量、安全。

4）鋼筋桁架樓承板解決了懸挑結構水平混凝土結構板模板、支撐施工難題，在使用階段，鋼筋桁架樓承板與混凝土整體共同承受使用荷載上的設計、施工還需進一步研究、積累經驗。