鋼結(jié)構(gòu)懸挑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

關(guān)鎖柱

摘 要：高層建筑的構(gòu)架體系極具復(fù)雜性，而大跨度懸挑鋼結(jié)構(gòu)是在工程項(xiàng)目中應(yīng)用較為廣泛的一項(xiàng)技術(shù)，大懸挑鋼結(jié)構(gòu)以其自身的優(yōu)勢(shì)，為建設(shè)高層建筑拓寬了社會(huì)空間，而且也保證了高層建筑施工的高效施行。本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了高層建筑大跨度懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工要點(diǎn)與吊裝方案，結(jié)合模擬施工而得出鋼結(jié)構(gòu)安裝的工藝狀況并對(duì)其施工階段進(jìn)行監(jiān)測(cè)及結(jié)果分析對(duì)比。

關(guān)鍵詞：高層建筑;大跨度懸挑鋼結(jié)構(gòu);施工

隨著如今我國(guó)建筑施工多往高層及超高層發(fā)展，懸挑結(jié)構(gòu)也得到了相應(yīng)的廣泛應(yīng)用。因此，我們需要做好懸挑結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計(jì)，并采取有效的技術(shù)進(jìn)行施工，以保障懸挑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量?；诖耍疚木透邔咏ㄖ姨艚Y(jié)構(gòu)的施工技術(shù)進(jìn)行了探討，相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定的幫助。

1 支架施工方案的選擇

針對(duì)該建筑高層部分施工方案，且為了安全可靠且經(jīng)濟(jì)合理地選擇支撐體系，我們考慮了三種方案。方案一采用外挑工字鋼;方案二型鋼桁架;方案三為滿堂腳手架。

但如果本工程采用滿堂腳手架，得從地面施工部分開(kāi)始搭設(shè)腳手架直到高層施工樓層，并通過(guò)相應(yīng)的措施保證施工腳手架的安全，這種方案存在其缺點(diǎn)：腳手架高度超過(guò)60M，其存在的安全隱患極大，而且采用這個(gè)方案搭建會(huì)占用材料量大;結(jié)構(gòu)施工后如果需要對(duì)腳手架保留，還需要定期進(jìn)行腳架維護(hù)、監(jiān)控、整修以便額用于后期施工，但如果拆除的話又需要重新搭設(shè)手架。

經(jīng)分析，方案二成本高，一次投入型材多，重復(fù)使用概率低。方案三經(jīng)濟(jì)但滿堂架長(zhǎng)細(xì)比過(guò)大，懸挑高度高，體系容易失穩(wěn)?？梢?jiàn)應(yīng)采用鋼口滿堂的腳手架進(jìn)行施工并不是理想的施工方案，因此本工程根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及安全性、成本等各方面的考慮決定采用外挑工字鋼為施工方案，提供安全系數(shù)的同時(shí)，還大大的降低了人力資源，以及進(jìn)一步的提高了經(jīng)濟(jì)效益。

2 安裝與拆除方法

2.1 安裝方法

先在樓層預(yù)埋鐵板處內(nèi)邊緣焊接用于防止斜撐安裝時(shí)產(chǎn)生滑移的臨時(shí)固定100mm高Ф16mm的鋼筋頭，預(yù)先用鋼管對(duì)準(zhǔn)上下焊接點(diǎn)在外架上設(shè)置對(duì)準(zhǔn)角度的臨時(shí)固定水平橫桿，將斜撐工字鋼用塔吊吊起上端，底端用繩子套住順臨時(shí)固定水平橫桿人工拉入樓層內(nèi)抵住焊接在鐵板上臨時(shí)固定100mm高Ф16mm的鋼筋頭處。在斜撐工字鋼下方距上焊接點(diǎn)2000mm處搭設(shè)出外架外邊1500mm長(zhǎng)的鋼管腳手架平臺(tái)，設(shè)置1100mm高防護(hù)欄桿，此平臺(tái)以供焊工對(duì)焊接點(diǎn)進(jìn)行施焊。在施工過(guò)程中，在斜撐工字鋼上統(tǒng)一高度上做上標(biāo)志并引至墻上，監(jiān)測(cè)時(shí)通過(guò)水準(zhǔn)儀讀數(shù)監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)下?lián)蠒r(shí)立即停止上部施工，并進(jìn)行加固。

2.2 拆除方法

拆除時(shí)先用鋼管將斜撐工字鋼架住，在距外架邊500mm處和下焊接點(diǎn)處將工字鋼用燒割機(jī)燒斷，然后用塔吊分2次吊走。

3 結(jié)構(gòu)吊裝方案選擇

大懸挑鋼結(jié)構(gòu)懸挑長(zhǎng)度長(zhǎng)、單件質(zhì)量大、構(gòu)件尺寸大，最大吊裝高度達(dá)到71.500m，且受現(xiàn)場(chǎng)施工條件制約，吊裝工藝復(fù)雜，吊裝方案的優(yōu)劣直接影響到整個(gè)大懸挑鋼結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量、安全和工期。因此，選擇一種安全穩(wěn)妥、技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)適用的吊裝方案就顯得尤為重要。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)設(shè)置落地式滿堂扣件式鋼管腳手架、大噸位長(zhǎng)臂起重機(jī)械直接吊裝、設(shè)置臨時(shí)支撐胎架以及利用塔吊進(jìn)行高空散裝等吊裝方案從技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)合理性、安全可靠性、工期等方面進(jìn)行對(duì)比分析，4種方案優(yōu)（缺）點(diǎn)如下：

3.1 搭設(shè)落地式滿堂扣件式鋼管腳手架：搭設(shè)工藝熟悉;施工經(jīng)驗(yàn)豐富;一次性投入架體材料用量大;搭設(shè)速度慢，施工周期長(zhǎng);架體超高，高寬比超限，整體穩(wěn)定性難以保證，施工安全風(fēng)險(xiǎn)極大。故不采用。

3.2 采用大噸位長(zhǎng)臂起重機(jī)械直接吊裝：適用性強(qiáng);對(duì)起重機(jī)械性能要求高，需采用500t級(jí)以上汽車吊;機(jī)械臺(tái)班費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)性差;大型汽車吊拼裝施工效率低，租賃時(shí)間較長(zhǎng);現(xiàn)場(chǎng)施工操作面窄小，機(jī)械停放位置受影響較大。故不采用。

3.3 設(shè)置臨時(shí)支撐胎架：傳力明確，受力合理;桿件定型、現(xiàn)場(chǎng)拼裝;桿件可反復(fù)使用，造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)性好;施工便捷，實(shí)施可行;同時(shí)需采用塔吊或汽車吊配合吊裝鋼構(gòu)件，增加造價(jià)。故不采用。

3.4 利用塔吊進(jìn)行高空散裝：適用范圍較廣;技術(shù)難度較大，安全防護(hù)難;不受施工操作面限制;結(jié)合土建工程選用塔吊，利用率高;高空散裝，工藝簡(jiǎn)捷，施工速度快。故可采用。

經(jīng)對(duì)上述4種方案并兼顧土建施工需求進(jìn)行分析比較，最終確定利用塔吊進(jìn)行高空散裝的吊裝方案。綜合考慮場(chǎng)地條件、鋼構(gòu)件質(zhì)量、吊裝質(zhì)量、工期等多種因素并結(jié)合塔吊的工作性能，選用1臺(tái)TC7035B型塔吊作為高空散裝的吊裝設(shè)備，該塔吊臂長(zhǎng)70m，最大起重質(zhì)量為16t，最小起重質(zhì)量為3.5t。

4 工字鋼支撐體系施工要點(diǎn)

4.1 滿堂腳手架在離地200mm處加設(shè)縱橫向鋼管加強(qiáng)整體性

4.2 外挑雙排外腳手架與旁邊腳手架水平方向連接必須采用整條鋼管，不能采用對(duì)接，外挑腳手架底部加強(qiáng)增加兩條鋼管，以防重物下墜。

4.3 混凝土澆筑時(shí)嚴(yán)格控制施工荷載，由于地泵鋼管的沖擊力較大，故混凝土泵送至懸挑位置邊，然后人工扒運(yùn)至懸挑位置。

4.4 澆混凝土?xí)r嚴(yán)禁集中堆放，混凝土堆放厚度不能超過(guò)200mm。

5 施工過(guò)程中的質(zhì)量檢驗(yàn)措施

5.1 施工過(guò)程中所使用的工字鋼需經(jīng)過(guò)施工技術(shù)人員檢查，并達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求之后才能進(jìn)入到施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)而應(yīng)用在該工程建設(shè)當(dāng)中;而且在鋼平臺(tái)進(jìn)行安裝施工中，焊工必須要保證持證上崗，同時(shí)還要保證工字鋼組裝的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)移位的問(wèn)題，焊縫的位置不能出現(xiàn)裂紋或者是孔洞，同時(shí)還要在焊接之后對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，此外在整個(gè)制作和安裝過(guò)程中，都需要對(duì)其予以嚴(yán)格的控制。

5.2 防止因結(jié)構(gòu)梁柱破壞而引起的支撐體系失穩(wěn)、變形，支撐工字鋼梁的梁柱必須要做受力驗(yàn)算;出現(xiàn)承載力不足的情況要及時(shí)進(jìn)行加固，等到梁柱混凝土的基本強(qiáng)度到了設(shè)計(jì)強(qiáng)度，支撐體系才可以承受上部傳來(lái)的荷載。

5.3 在實(shí)際施工過(guò)程中，對(duì)可能產(chǎn)生的變形進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)記錄數(shù)據(jù)。

5.4 進(jìn)行分段驗(yàn)收和檢查，發(fā)現(xiàn)有不符合要求的應(yīng)迅速整改。

6 鋼拉桿施工階段監(jiān)測(cè)及結(jié)果分析對(duì)比

為保證不同施工階段荷載作用下，各鋼拉桿的拉力與設(shè)計(jì)拉力相吻合，保證結(jié)構(gòu)受力安全性，對(duì)鋼拉桿實(shí)際承受的拉力進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)采用具有較高測(cè)試精度及寬松測(cè)試條件的振動(dòng)頻率法，即根據(jù)在一定條件下拉桿拉力與拉桿的振動(dòng)頻率存在對(duì)應(yīng)的關(guān)系，采用振動(dòng)頻率法測(cè)量拉力。其流程為：現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集時(shí)，用專用的夾具將加速度傳感器固定在拉桿上，以拾取振動(dòng)響應(yīng);對(duì)記錄的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行譜分析，分析得到拉桿的多階自振頻率;根據(jù)拉桿實(shí)測(cè)頻率及其長(zhǎng)度、線密度、垂度、邊界條件抗彎剛度等，計(jì)算拉桿拉力。

鋼拉桿實(shí)際承受的拉力監(jiān)測(cè)，分別于樓面板混凝土澆筑前（即測(cè)試工況1）、澆筑后（即測(cè)試工況2）及玻璃幕墻安裝后（即測(cè)試工況3）荷載變化的情況下進(jìn)行。提取各個(gè)階段各鋼拉桿的實(shí)測(cè)拉力值與仿真分析值進(jìn)行比較。經(jīng)過(guò)對(duì)4根鋼拉桿的拉力測(cè)試顯示，在樓板面混凝土澆筑前、澆筑后及玻璃幕墻安裝后等各種荷載工況下，實(shí)際測(cè)得的拉桿拉力值與仿真分析值吻合得較好，可見(jiàn)施工仿真模擬分析為實(shí)際施工提供了可靠的理論基礎(chǔ)依據(jù)，保證了結(jié)構(gòu)的受力與設(shè)計(jì)相符。

7 結(jié)論

綜上所述，懸挑結(jié)構(gòu)在高層建筑工程中應(yīng)用比較多，但這種結(jié)構(gòu)有著一定的優(yōu)缺點(diǎn)，因此，為了保證建筑使用的安全性，一定要選擇適合的模板進(jìn)行施工，并采取有效的技術(shù)做好施工，以保障懸挑結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量及施工安全。

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