86.87 m高空結(jié)構(gòu)懸挑模板鋼梁鋼支撐計算與節(jié)點(diǎn)處理

王曉征 楊海濤 蒯 青 錢春志

(1.遼寧金海建筑設(shè)計研究院有限公司昆山分公司，江蘇 昆山 215300；2.兗州華勤地產(chǎn)有限公司，山東 兗州 272106； 3.江蘇江都建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 昆山 215300)

86.87 m高空結(jié)構(gòu)懸挑模板鋼梁鋼支撐計算與節(jié)點(diǎn)處理

王曉征1楊海濤2蒯 青3*錢春志3

(1.遼寧金海建筑設(shè)計研究院有限公司昆山分公司，江蘇 昆山 215300；2.兗州華勤地產(chǎn)有限公司，山東 兗州 272106； 3.江蘇江都建設(shè)集團(tuán)有限公司，江蘇 昆山 215300)

針對山東兗州錦繡城·北里項目單元通道屋蓋懸空高度高、跨度大、懸挑長度長等特點(diǎn)，采用了型鋼懸挑斜支撐體系，并總結(jié)了工程設(shè)計計算、節(jié)點(diǎn)處理和施工過程中易忽視的問題，經(jīng)工程實踐證明，此支撐體系安全可靠。

懸挑結(jié)構(gòu)，斜支撐，鋼管，施工技術(shù)

1 工程概況

山東兗州錦繡城·北里住宅小區(qū)由4棟11層和8棟29層住宅樓組成，各棟住宅樓地下2層，整個小區(qū)設(shè)1層地下車庫，總建筑面積約274 100 m2，其中地下車庫25 068.61 m2，各棟建筑均為剪力墻結(jié)構(gòu)。8棟29層高層建筑中有7棟戶型相似，軸軸處為2.7 m×9.2 m的單元通道，北側(cè)為采光面。在離地面86.87 m高處通道屋面封頂，屋面蓋板之下中空(見圖1)，無構(gòu)筑物可作為模板立桿支點(diǎn)，屋面板澆筑的模板搭設(shè)是個難題。屋面板厚120 mm,外側(cè)封邊梁截面300×800,內(nèi)側(cè)封邊梁截面200×600。

2 方案的討論和選定

2.1 簡支型鋼梁支撐系統(tǒng)

2.2 斜拉索與水平鋼梁組合系統(tǒng)

2.3 鋼管斜支撐與水平型鋼梁組合系統(tǒng)

鋼管作為斜支撐可以就地采用腳手架的鋼管，但鋼管直徑小，承載能力低，須多桿與鋼梁相交，相交處抗滑移處理難度較大。同時，若斜桿下支點(diǎn)交于一處則錨固困難，若采用平行桿系則下支點(diǎn)要跨經(jīng)二層樓層，用桿較多，搭設(shè)比較麻煩未采納。

2.4 型鋼斜支撐系統(tǒng)

型鋼作為斜支撐剛度大，穩(wěn)定性好，承載力大，只需一根即可，節(jié)點(diǎn)處可采用焊接或螺栓連接。經(jīng)分析比較，確定采用焊接，關(guān)鍵是要保證焊縫的質(zhì)量。

3 支撐系統(tǒng)的材料選用

混凝土模板采用15 mm厚的膠合板，50×80木楞，φ48×2.8鋼管，E43系列焊條，水平梁采用18工字鋼，斜支桿采用槽16a。由于單桿承受荷載較大，采用頂托與鋼管和楞木連接。

4 鋼梁及支撐系統(tǒng)的計算

4.1 立桿荷載計算

立桿縱橫間距見圖2，圖3，各桿受力見圖4。

4.2 水平鋼梁及斜支桿的強(qiáng)度計算

采用PKPM系列施工軟件按圖4簡圖進(jìn)行計算，鋼梁穩(wěn)定應(yīng)力為123.6 kPa，斜支桿為172.8 kPa，均小于鋼材的允許應(yīng)力。各支座的反力分別為56.9 kN，3.5 kN和0.8 kN，見圖4。

鋼梁對樓面均有壓力，U形拉環(huán)可以構(gòu)造設(shè)置，C支座設(shè)2根φ16拉環(huán)，B支座設(shè)1φ16拉環(huán)。

4.3 斜支桿的焊縫計算

按三角函數(shù)關(guān)系求得支桿對鋼梁產(chǎn)生的水平拉力為36.7 kN,如圖5所示，采用雙面貼角焊，焊腳寬度取為5 mm，焊縫允許應(yīng)力取185 kPa，則所需焊縫長度為：L=36 700/0.7×5×185×2=28.3 mm，考慮現(xiàn)場手工焊接等不利因素，取焊縫長度50 mm。

4.4 斜桿下支座鋼牛腿承壓計算

采用12.6號工字鋼作斜支桿的下支座牛腿，其腹板厚5 m，能承受壓力為：N=126×5×185=116.5 kN>56.9 kN，滿足要求。

4.5 斜支桿下支座支承梁承載力的驗算

5 斜支撐上下支座節(jié)點(diǎn)的焊接

5.1 下支座節(jié)點(diǎn)D的焊接

下支座靠近樓層結(jié)構(gòu)而且是下蹲俯焊，操作難度不大，焊縫質(zhì)量可以得到保證，雙面貼角焊縫，縫長50 mm，斜支撐放線下料時宜微調(diào)角度，使斜支撐與樓層混凝土梁留有2 cm空隙和鋼牛腿留有1 cm垂直距離，便于調(diào)整安裝誤差，見圖6c)。增加2 cm偏心距后豎向力產(chǎn)生的應(yīng)力仍在鋼牛腿承載能力之內(nèi)。

5.2 上支座節(jié)點(diǎn)A的連接

在地面按圖6a)大樣所示在鋼梁的相應(yīng)位置焊一組“T”形抗滑移組筋，垂直于鋼梁腹板與鋼梁腹板等寬的短筋起著節(jié)點(diǎn)焊接時定位和傳導(dǎo)鋼支撐水平推力給鋼梁的作用。另一短筋與鋼梁之間的焊縫承擔(dān)水平推力，使斜支撐在混凝土澆搗時不產(chǎn)生移動。將斜支撐頂緊抗滑移筋，再在其兩側(cè)對稱焊50 mm長、焊腳寬5 mm的焊縫，為節(jié)點(diǎn)水平力可靠傳導(dǎo)設(shè)置第二道保障線。節(jié)點(diǎn)組裝時應(yīng)按圖7所示使斜支撐與鋼梁和牛腿重心對齊，避免因偏心產(chǎn)生附加應(yīng)力。

6 鋼梁錨固長度的確定與安裝

6.1 鋼梁錨固長度的確定

鋼梁工作狀況分為兩種，一種是鋼支撐安裝前的工況，全懸挑狀況，僅承受自重。另一種是鋼支撐安裝后的工況，能承受施工全過程荷載。結(jié)構(gòu)模式不同錨固長度也應(yīng)不同。第一種工況的錨固長度應(yīng)是懸挑長度的1.25倍，錨固長度為4.88 m，加上懸挑跨3.9 m應(yīng)為8.78 m，取全長9 m。第二種工況梁的工作模式是一端懸挑的兩跨連續(xù)梁，懸挑端以外的連續(xù)跨均可視為共錨固長度，共長為3.8 m，大于1.9×1.25=2.38 m。

6.2 鋼梁安裝

鋼梁初始工作狀況為第一種工況，分為6 m長工作段和3 m長抗傾覆段，用螺栓連接，見圖8。在地面將2節(jié)組裝，吊上樓面進(jìn)行安裝，擰緊U形拉筋蓋板螺栓，如圖3所示。拆除抗傾段，焊接鋼支撐，鋼梁由全懸挑模式改變?yōu)橐欢藨姨舻倪B續(xù)梁模式。

在離鋼梁室外端頭3.9 m處鋼梁下翼板焊定位板，如圖6b)所示,使鋼梁在安裝時沿長度方向可一次準(zhǔn)確定位。

7 注意事項

鋼牛腿預(yù)埋時注意左右偏差和標(biāo)高的一致，U形拉筋預(yù)埋時應(yīng)使其中心和牛腿中心在同一垂直線上。在荷載作用下，鋼梁端頭有4.35 mm撓曲變形，鋼梁安裝時在支座A處鋼梁下鋪一塊2.5×60×120鋼板，以消除變形產(chǎn)生的垂直誤差。

8 結(jié)語

該工程7棟高層于2016年8月28日封頂，9月18日拆除模板，模板的梁撐結(jié)構(gòu)在施工過程中未見異常。模板支撐體系計算時應(yīng)驗算斜支撐下支座混凝土梁的承載能力，斜支撐下傳的軸力一般都比較大，應(yīng)根據(jù)驗算結(jié)果進(jìn)行處理，否則可能引發(fā)質(zhì)量和安全事故。該工程模板體系鋼梁的錨固長度未按初始安裝時挑出的長度計算，而根據(jù)鋼梁的實際工作模式計算錨固長度，減少鋼梁的型材使用量，也避免了鋼梁太長在上部結(jié)構(gòu)完成后的拆除困難，可供類似工程借鑒。

[1] JGJ 130—2011，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[2] JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)程[S].

[3] GB 50017—2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[4] 《建筑施工手冊》編委會.建筑施工手冊[M].第5版.北京:中國計劃工業(yè)出版社，2012.

[5] GB 50010—2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

86.87 meters high cantilever beam steel template support structure calculation and node processing

Wang Xiaozheng1Yang Haitao2Kuai Qing3*Qian Chunzhi3

(1.KunshanBranch,LiaoningJinhaiArchitecturalDesignandResearchInstituteCo.,Ltd,Kunshan215300,China；2.YanzhouHixihRealEstateCo.,Ltd,Yanzhou272106,China；3.JiangsuJiangduConstructionGroupCo.,Ltd,Kunshan215300,China)

According to the features of the channel roof of Beili project of Jinxiucheng real-estate with higher suspension height, large span and long suspension length, the paper adopts the steel suspension inclined support system, sums up some problems in the design calculation, node treatment and construction process, and proves by the practice that the support system is safe and reliable.

suspension structure, inclined support, steel pipe, construction technique

1009-6825(2017)01-0061-03

2016-10-14

王曉征(1979- ),男,工程師； 楊海濤(1982- ),男,工程師； 錢春志(1964- )，男，高級工程師

蒯 青(1987- )，男，助理工程師

TU755.2

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