大跨度混凝土懸空結(jié)構(gòu)支撐體系研究與應(yīng)用*

劉澤天，張 新，隋鵬偉

(1.山東建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101； 2.山東特安加固工程有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)建筑的美觀、個(gè)性化等特點(diǎn)的需求越來越多，像連廊、屋頂花架梁、造型板、挑檐等混凝土懸空結(jié)構(gòu)被應(yīng)用在高層、超高層等建筑上。為解決高層懸空結(jié)構(gòu)施工難題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了很多研究。厲天數(shù)等[1]采用型鋼梁支撐平臺(tái)完成了高94.25m、跨度13.50m的鋼筋混凝土連廊懸空結(jié)構(gòu)施工，通過ANSYS有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果表明，型鋼梁與斜拉桿節(jié)點(diǎn)處應(yīng)力值遠(yuǎn)小于鋼材的屈服強(qiáng)度；鄧穗等[2]以9層以上多棟樓相連懸空結(jié)構(gòu)為研究背景，通過對(duì)比桁架支撐體系與型鋼平臺(tái)支撐體系，采用型鋼平臺(tái)支撐體系進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工；張鵬等[3]采用吊模法完成了淮北礦業(yè)辦公中心主樓工程中高空跨度30m的型鋼混凝土連廊施工，運(yùn)用ANSYS有限元軟件模擬施工過程并分析了支撐體系的應(yīng)力及變形，通過鋼索連接H型鋼與豎向桁架，減小施工過程中產(chǎn)生的位移；張建華等[4]采用高空吊拉型鋼支撐平臺(tái)解決了江蘇昆山昱東總部大樓項(xiàng)目高106.05m、懸挑6.75m的混凝土梁施工問題，運(yùn)用SAP2000軟件對(duì)型鋼平臺(tái)進(jìn)行應(yīng)力、應(yīng)變分析；何純濤等[5]采用吊橋式支撐平臺(tái)解決了懸空高度為42m的梁、板結(jié)構(gòu)施工問題，運(yùn)用PKPM軟件對(duì)平臺(tái)的承載力及變形進(jìn)行驗(yàn)算；楊向陽等[6]用MIDAS軟件對(duì)由2道水平、2道豎直、1道斜向工字鋼焊接連接組成的三角支撐平臺(tái)進(jìn)行了受力與變形分析，并應(yīng)用在新疆天盈超高層商業(yè)、商務(wù)辦公綜合樓工程中49.8m和96.6m懸空挑檐施工中；李清超等[7]以存在懸挑結(jié)構(gòu)的南京金融城148.95m 4號(hào)樓工程為背景，采用鋼桁架高空懸挑支撐平臺(tái)進(jìn)行施工，采用SAP2000有限元軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)比模擬數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)型鋼平臺(tái)端部位移實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；景劍等[8]結(jié)合江蘇昆山昱東大樓106.05m高空大懸挑混凝工程案例，總結(jié)高空超大懸挑混凝土結(jié)構(gòu)模板支撐體系的設(shè)計(jì)、施工要點(diǎn)；許嚴(yán)峰等[9]采用懸挑斜拉型鋼平臺(tái)解決懸挑長(zhǎng)8.7m的高空觀景陽臺(tái)施工問題，用SAP2000軟件建模計(jì)算，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算結(jié)果作對(duì)比；國(guó)外學(xué)者對(duì)其有少量研究，Mohamed等[10]運(yùn)用SAP2000軟件研究了由上、下弦桿和有無斜撐構(gòu)件組成的懸臂鋼桁架支撐體系的尺寸改變對(duì)構(gòu)件力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明，上、下弦桿的軸力與懸臂長(zhǎng)度和桁架高度成正比，應(yīng)力只與弦桿的軸力有關(guān)；Christoph等[11]采用鋼支架支承屋面邊緣各點(diǎn)，解決了德國(guó)柏林車站中轉(zhuǎn)站混凝土懸挑屋面工程施工問題。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外對(duì)懸空或懸挑結(jié)構(gòu)的施工開發(fā)往往采用多種鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)，由于鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)復(fù)雜，多采用各種有限元軟件進(jìn)行理論分析。本文總結(jié)了懸空結(jié)構(gòu)支撐體系類型及其特點(diǎn)，以菏澤恒大御峰房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目高82.5m處屋頂懸空混凝土花架梁施工為研究背景，對(duì)其模板支撐體系的支撐平臺(tái)進(jìn)行研究。采用ANSYS有限元軟件對(duì)支撐平臺(tái)的力學(xué)性能進(jìn)行數(shù)值模擬，并對(duì)模擬結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，研究成果為類似懸空混凝土結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)的設(shè)計(jì)和施工提供參考與借鑒。

1 懸空結(jié)構(gòu)支撐體系及其特點(diǎn)

根據(jù)懸空結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型及所查閱文獻(xiàn)資料中的支撐形式，將懸空結(jié)構(gòu)支撐體系分為落地式、懸挑式、簡(jiǎn)支式3種。

1.1 落地式支撐體系

落地式支撐體系是從底部持力層向上搭設(shè)支撐架直至懸空結(jié)構(gòu)，施工過程中產(chǎn)生的荷載經(jīng)架體傳遞至持力層，由持力層全部承受。距持力層一般≤50m 的懸空結(jié)構(gòu)可采用落地式支撐體系。

1.2 懸挑式支撐體系

懸挑式支撐體系可分為斜拉式和下?lián)问?種。懸挑式支撐體系如圖1所示。

圖1 懸挑式支撐體系

在懸空結(jié)構(gòu)下層結(jié)構(gòu)樓板邊緣，以一定間距布置型鋼作為懸挑梁，懸挑梁通過預(yù)埋在樓板內(nèi)的U形螺栓和結(jié)構(gòu)主體連接。

斜拉式懸挑支撐體系是在懸挑梁上設(shè)置1道或多道斜拉桿，斜拉桿上部與主體結(jié)構(gòu)連接。斜拉桿可采用鋼絲繩、鋼筋或型鋼等。懸空結(jié)構(gòu)施工荷載由懸挑梁所在樓層和斜拉桿錨固樓層混凝土結(jié)構(gòu)共同承受。

下?lián)问綉姨糁误w系是在懸挑梁下部設(shè)置型鋼下?lián)螚U，懸空結(jié)構(gòu)施工荷載由懸挑梁和下?lián)螚U傳遞至結(jié)構(gòu)主體。

1.3 簡(jiǎn)支式支撐體系

簡(jiǎn)支式支撐體系分為純簡(jiǎn)支支撐體系和組合簡(jiǎn)支式支撐體系。組合簡(jiǎn)支式支撐體系如圖2所示。

圖2 組合簡(jiǎn)支式支撐體系

純簡(jiǎn)支支撐體系采用型鋼作為支撐平臺(tái)，支撐平臺(tái)固定在兩側(cè)混凝土結(jié)構(gòu)上，懸空結(jié)構(gòu)施工荷載由平臺(tái)兩側(cè)混凝土結(jié)構(gòu)共同承受。

若懸空結(jié)構(gòu)跨度或荷載較大時(shí)，可在型鋼梁上部或下部設(shè)置斜拉桿或下?lián)螚U形成組合簡(jiǎn)支式懸空支撐體系，上部施工荷載由2層或多層混凝土結(jié)構(gòu)共同承受。懸空結(jié)構(gòu)支撐體系特點(diǎn)對(duì)比如表1所示。

表1 懸空結(jié)構(gòu)支撐體系特點(diǎn)對(duì)比

2 工程概況

菏澤恒大御峰房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目建筑高度為82.50m，屋頂⑨～交～○M 軸區(qū)域內(nèi)，設(shè)計(jì)了懸空花架梁，其中南北向9道花架梁截面尺寸為200mm× 400mm，長(zhǎng)6.45m；東西向1道花架梁，截面尺寸為200mm×500mm，長(zhǎng)10m。其平面布置如圖3a所示，剖面如圖3b所示。

圖3 花架梁

3 支撐架方案設(shè)計(jì)

3.1 方案設(shè)計(jì)及比選

花架梁距離地面較高，落地式支撐體系無法采用。根據(jù)總結(jié)的各支撐體系特點(diǎn)，從材料用量、施工造價(jià)、施工工期等方面考慮，提出以下3種方案。

1)方案1 采用純簡(jiǎn)支式支撐體系。采用貝雷架作為承力簡(jiǎn)支梁。在25層⑨軸和軸的剪力墻及電梯井壁上設(shè)置鋼牛腿，在牛腿上安裝貝雷架作為承力平臺(tái)，屋面花架梁的模板支撐架在貝雷架上搭設(shè)(見圖4)。本方案貝雷架安裝便捷，可采用塔式起重機(jī)吊裝。拆除時(shí)由于花架梁已施工完畢，塔式起重機(jī)無法使用，需進(jìn)行人工拆除，存在大量高處作業(yè)，施工風(fēng)險(xiǎn)較高。貝雷架將上部荷載傳遞給兩側(cè)豎向結(jié)構(gòu)，需對(duì)結(jié)構(gòu)和牛腿進(jìn)行核算，必要時(shí)需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固處理。

圖4 方案1設(shè)計(jì)

2)方案2 采用簡(jiǎn)支下?lián)问街误w系。在25層將工字鋼東西搭在⑨軸和軸兩側(cè)的樓板或電梯井壁(電梯井壁需開洞)內(nèi)，在工字鋼下部設(shè)置下?lián)螚U件，下?lián)尾捎貌垆摶蚬ぷ咒摰?，在工字鋼上搭設(shè)支撐架(見圖5)。本方案上部荷載由2層結(jié)構(gòu)共同承受，對(duì)結(jié)構(gòu)影響小。安裝時(shí)下?lián)螚U與工字鋼在地面組裝成型，由塔式起重機(jī)吊裝就位。拆除時(shí)由于塔式起重機(jī)不可用，需采取人工拆除，尤其是下?lián)螚U的高空拆除，施工風(fēng)險(xiǎn)較高。

圖5 方案2設(shè)計(jì)

3)方案3 采用簡(jiǎn)支斜拉式支撐體系。在24層采用工字鋼作為簡(jiǎn)支梁，在工字鋼上采用角鋼作為斜拉桿，角鋼與25層剪力墻相連，上部荷載由24，25層結(jié)構(gòu)共同承受。在工字鋼上搭設(shè)支撐架(見圖6)，支撐體系安裝與拆除都較簡(jiǎn)單。

圖6 方案3設(shè)計(jì)

對(duì)以上3種方案，從施工造價(jià)、施工工期、安拆效率3方面進(jìn)行優(yōu)劣對(duì)比分析，如表2所示。經(jīng)過方案比選，決定采用方案3。

表2 方案優(yōu)劣對(duì)比分析

3.2 簡(jiǎn)支斜拉式懸空支撐體系方案設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)支斜拉式懸空支撐體系包含懸空支撐平臺(tái)和支撐架2部分，具體設(shè)計(jì)如下。

1)主梁設(shè)計(jì) 選用I32b作為支撐平臺(tái)的主梁，布置在24層上(結(jié)構(gòu)標(biāo)高72.780m處)，共4道，自南向北布置間距為500，2 950，500mm，第1根主梁與軸間距為700mm。

2)分配梁設(shè)計(jì) 選用I28b作為分配梁，布置在主梁上，與主梁進(jìn)行焊接，共9道，自西向東布置間距均為1 100mm，兩側(cè)距⑨軸和軸的距離分別為700，500mm。

3)斜拉桿設(shè)計(jì) 斜拉桿選用∟200×125×12，從施工荷載考慮，為增強(qiáng)主梁的承載力和減小其撓曲變形，在每道主梁上左、右兩端各布置1道水平夾角約55°的斜拉桿，斜拉桿距⑨軸和軸均為1 800mm。 角鋼一端通過鋼板與主梁進(jìn)行焊接，另一端與預(yù)埋在25層(結(jié)構(gòu)標(biāo)高75.780m處)剪力墻上的預(yù)埋件連接(見圖7)。

圖7 預(yù)埋件構(gòu)造

4)支撐架設(shè)計(jì) 支撐架采用扣件式鋼管架體，立桿橫向間距為550mm、縱向間距為900mm、步距為1 500mm。在梁底、架體外圍布置豎向剪刀撐，水平夾角為45°。在掃天桿、掃地桿和架體中間各布置1道水平剪刀撐。支撐平臺(tái)平面布置如圖8a所示，布置立面如圖8b所示。

圖8 支撐平臺(tái)

4 有限元分析

采用ANSYS有限元軟件對(duì)支撐平臺(tái)受力進(jìn)行理論模擬分析。

4.1 建?；炯俣?/h3>

1)主梁兩端與分配梁一端和混凝土結(jié)構(gòu)固定連接，9根分配梁一端、4根主梁兩端采用剛接約束。

2)斜拉桿上端與混凝土結(jié)構(gòu)中預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊接，采用剛接約束。斜拉桿下端與主梁進(jìn)行焊接，接觸面采用耦合處理。

3)懸空支撐平臺(tái)主梁與分配梁相互垂直進(jìn)行焊接，接觸面采用耦合處理。

4)對(duì)支撐平臺(tái)上部所有荷載進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行荷載組合后按均布荷載施加到分配梁上。

4.2 荷載取值

根據(jù)JGJ 162—2016《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》、JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》、GB 50666—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》等相關(guān)規(guī)定取值，荷載取值如表3所示。

表3 荷載取值

現(xiàn)澆混凝土重度取24.0kN/m3。1m3鋼筋混凝土的鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值：梁取1.5kN，永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值合計(jì)為13.91kN/m2，可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值合計(jì)為2.5kN/m2。

4.3 荷載組合

荷載組合按下式進(jìn)行計(jì)算：

(1)

式中：γG為永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取1.3；γQ為可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取1.5；γ0為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.1。則支架部分的自重及施工活載組合值為：S=1.1×(1.3×13.91+1.5×2.5)=24.01kN/m2。

計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖9所示，其中S表示上部結(jié)構(gòu)及支撐架施工荷載(包含施工恒載和活載)。

圖9 計(jì)算簡(jiǎn)圖(單位：m)

4.4 有限元分析

采用ANSYS軟件solid brick 8node 185實(shí)體單元建立懸空支撐平臺(tái)的有限元三維實(shí)體模型，模型建完按0.05m對(duì)其進(jìn)行映射劃分，將上部混凝土花架梁、模板、支撐架自重及施工活載等換算成面荷載，考慮γ0×(1.3×永久荷載+1.5×可變荷載)荷載工況，對(duì)懸空支撐平臺(tái)進(jìn)行位移、應(yīng)力及應(yīng)變分析。分析結(jié)果如圖10所示。

圖10 有限元分析結(jié)果

由圖10所示有限元分析結(jié)果可得：

1)懸空支撐平臺(tái)分配梁豎向變形最大值位于主梁中部的懸挑端，最大位移值為-4.971mm；最大應(yīng)力出現(xiàn)在主梁中部與混凝土結(jié)構(gòu)固定的錨固端，應(yīng)力值為37.6MPa。

2)外側(cè)2根主梁跨中豎向變形最大，豎向位移值為4.418mm；主梁與斜拉桿連接處應(yīng)力最大，其中最外側(cè)主梁與斜拉桿連接處應(yīng)力最大值為49.3MPa；內(nèi)側(cè)主梁與斜拉桿連接處應(yīng)力較小，應(yīng)力值為12.9MPa。

3)外側(cè)主梁斜拉桿應(yīng)力較大，斜拉桿與主梁連接處應(yīng)力值為62.2MPa，與主體結(jié)構(gòu)連接處應(yīng)力值為30.3MPa；內(nèi)側(cè)主梁斜拉桿應(yīng)力較小，斜拉桿與主梁連接處應(yīng)力值為10.1MPa，與主體結(jié)構(gòu)連接處應(yīng)力值為5.9MPa。

5 支撐體系現(xiàn)場(chǎng)安裝要點(diǎn)

5.1 主梁安裝

1)在地面將4根12m長(zhǎng)I32b主梁通過塔式起重機(jī)逐根吊裝至安裝位置。

2)安裝在電梯井壁上的2根主梁插入提前預(yù)留在電梯井壁的槽洞內(nèi)，為了防止主梁滑動(dòng)，主梁與槽洞間的空隙用木楔塞緊實(shí)。在電梯井壁開設(shè)槽洞時(shí)，必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙位置進(jìn)行，避免破壞剪力墻主筋、損傷主體結(jié)構(gòu)。

3)安裝在混凝土樓板上的主梁通過預(yù)留在樓板上的預(yù)埋件，分別將主梁兩端錨固在樓板上。

4)在進(jìn)行預(yù)埋件安裝時(shí)，應(yīng)避免預(yù)埋件的錨固筋與樓板主筋位置發(fā)生沖突，若相碰應(yīng)適當(dāng)調(diào)整錨筋位置。將預(yù)埋件與結(jié)構(gòu)主筋進(jìn)行焊接固定，防止在混凝土澆筑過程中預(yù)埋件發(fā)生位移，導(dǎo)致型鋼梁安裝產(chǎn)生偏差。

5.2 分配梁安裝

1)在地面通過塔式起重機(jī)將I28b分配梁逐根吊裝至安裝位置。

2)將分配梁搭設(shè)在主梁上，分配梁的一端通過預(yù)埋件錨固在樓板上，另一端懸挑。再將分配梁與主梁進(jìn)行焊接。在進(jìn)行焊接時(shí)，工人應(yīng)系安全帶。分配梁安裝完成后，滿鋪腳手板。

5.3 斜拉桿安裝

1)斜拉桿長(zhǎng)度根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙確定，由于安裝時(shí)存在誤差，斜拉桿兩端切割時(shí)需考慮可調(diào)長(zhǎng)度。

2)當(dāng)主梁與分配梁全部安裝完成后，未搭設(shè)支撐架前進(jìn)行斜拉桿安裝。

3)斜拉桿的一端通過鋼板焊接在型鋼主梁上，另一端與在剪力墻內(nèi)預(yù)埋鋼板進(jìn)行焊接。

5.4 支撐架搭設(shè)

1)搭設(shè)支撐架前，先由施工人員對(duì)支撐架進(jìn)行準(zhǔn)確放線定位。

2)承載立桿的型鋼梁上焊接短鋼筋頭，防止后期在搭設(shè)水平桿及澆筑混凝土?xí)r立桿發(fā)生側(cè)移。

3)準(zhǔn)備工作完成后，開始向上搭設(shè)支撐架。每搭設(shè)1步腳手架后，按設(shè)計(jì)要求校正步距、橫向間距、縱向間距及立桿垂直度。掃地桿距立桿持力層≤200mm， 立桿伸出掃天桿至可調(diào)頂托長(zhǎng)度≤500mm，架體頂部2步距范圍內(nèi)縱、橫向水平桿采用750mm步距加密設(shè)置。

4)梁底沿梁跨度方向通長(zhǎng)布置豎向剪刀撐，架體外圍設(shè)置豎向剪刀撐。設(shè)置3道水平剪刀撐，分別設(shè)置在掃天桿、掃地桿和豎向剪刀撐交點(diǎn)水平面處。

5)搭設(shè)支撐架過程中，若水平桿與斜拉桿發(fā)生位置沖突，在該水平桿上、下500mm范圍內(nèi)各增加1根水平桿將其替換，防止?jié)仓炷習(xí)r對(duì)斜拉桿產(chǎn)生擠壓，從而導(dǎo)致架體失穩(wěn)。

6 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)

6.1 測(cè)點(diǎn)選取

為監(jiān)測(cè)懸空支撐平臺(tái)的撓度變形，現(xiàn)場(chǎng)采用水準(zhǔn)儀對(duì)在上部懸空花架梁混凝土澆筑完成后，對(duì)支撐平臺(tái)進(jìn)行多次監(jiān)測(cè)，直至沉降基本不發(fā)生變化時(shí)，完成對(duì)支撐平臺(tái)的監(jiān)測(cè)。本監(jiān)測(cè)選取2個(gè)測(cè)區(qū)，第1測(cè)區(qū)在內(nèi)側(cè)2根型鋼主梁上(D1～D10)，第2測(cè)區(qū)在型鋼分配梁跨中位置(D11～D15)，對(duì)其進(jìn)行豎向撓度變形監(jiān)測(cè)。測(cè)點(diǎn)布置如圖11所示。

圖11 測(cè)點(diǎn)布置

6.2 實(shí)測(cè)結(jié)果及分析

現(xiàn)場(chǎng)采用水準(zhǔn)儀對(duì)懸空支撐平臺(tái)的豎向位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在測(cè)點(diǎn)布置位置處粘貼反光片，方便水準(zhǔn)儀監(jiān)測(cè)豎向位移。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的多組沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理，得到懸空支撐平臺(tái)最終沉降數(shù)據(jù)(見表4)。

表4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)沉降數(shù)據(jù)及模擬值

1)測(cè)區(qū)1實(shí)測(cè)結(jié)果分析 如圖12所示，在測(cè)區(qū)1中，由D1～D5和D6～D10 10個(gè)測(cè)點(diǎn)的懸空支撐平臺(tái)搭設(shè)完成與上層結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完成后的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)值對(duì)比可看出，2根型鋼主梁均是跨中(即D3和D8測(cè)點(diǎn))沉降變形最大，由中間向兩側(cè)的沉降變形越來越小。

圖12 測(cè)區(qū)1施工前后實(shí)測(cè)標(biāo)高對(duì)比曲線

2)測(cè)區(qū)2實(shí)測(cè)結(jié)果分析 如圖13所示，在測(cè)區(qū)2中，由D11～D15 5個(gè)測(cè)點(diǎn)的懸空支撐平臺(tái)搭設(shè)完成與上層結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完成后的監(jiān)測(cè)值對(duì)比可看出，每根型鋼分配梁跨中沉降由兩側(cè)向中間逐漸增大，沉降最大出現(xiàn)在中間分配梁跨中(即D13測(cè)點(diǎn)所在的分配梁)。

圖13 測(cè)區(qū)2施工前后實(shí)測(cè)標(biāo)高對(duì)比曲線

7 有限元模擬與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

1)測(cè)區(qū)1模擬沉降值與實(shí)測(cè)沉降值對(duì)比分析 2根主梁相同位置實(shí)測(cè)沉降與模擬沉降對(duì)比如圖14所示，模擬和實(shí)測(cè)沉降曲線均是呈中間沉降大，向兩側(cè)逐漸減小。對(duì)比D1～D5各測(cè)點(diǎn)與D6～D10各測(cè)點(diǎn)模擬、實(shí)測(cè)沉降曲線，可看出在相同位置處D1～D5各測(cè)點(diǎn)的沉降均比D6～D11各測(cè)點(diǎn)的沉降小，由于與D1～D5各測(cè)點(diǎn)所在型鋼主梁相比，D6～D10各測(cè)點(diǎn)所在型鋼主梁上分配梁的近端所受約束較強(qiáng)，上部荷載對(duì)其沉降變形影響較小。D1～D5各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)沉降由D3點(diǎn)最大沉降值為3mm逐漸減小至1mm。D6～D11各測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)沉降由最大沉降值為1mm逐漸減小至0。

圖14 測(cè)區(qū)1實(shí)測(cè)與模擬沉降對(duì)比曲線

2)測(cè)區(qū)2模擬沉降值與實(shí)測(cè)沉降值對(duì)比分析 如圖15所示，對(duì)于支撐平臺(tái)模擬沉降變形曲線，在D11～D15測(cè)點(diǎn)方向上，懸空支撐平臺(tái)各型鋼分配梁跨中沉降整體由中間向兩側(cè)逐漸減小。D13測(cè)點(diǎn)所處型鋼分配梁的跨中沉降值為3mm，小于模擬沉降值3.83mm。

圖15 測(cè)區(qū)2實(shí)測(cè)與模擬沉降對(duì)比曲線

由2個(gè)測(cè)區(qū)的實(shí)測(cè)沉降與模擬沉降對(duì)比可看出，實(shí)測(cè)沉降與有限元模擬沉降整體趨勢(shì)吻合度較高，但實(shí)測(cè)沉降值小于模擬沉降值，主要原因在于：在荷載統(tǒng)計(jì)時(shí)，考慮有荷載分項(xiàng)系數(shù)及結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，有限元模擬荷載大于施工實(shí)際荷載，故有限元模擬沉降值大于實(shí)測(cè)沉降值。對(duì)于內(nèi)凹懸空混凝土結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)，將分配梁一端與主體結(jié)構(gòu)固定可有效減小平臺(tái)的撓曲變形。

8 支撐體系拆除要點(diǎn)

8.1 模板支撐架拆除

1)待屋面混凝土花架梁全部施工完成及混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行懸空結(jié)構(gòu)支撐體系模板拆除。

2)支撐架必須是自上而下拆除，先下放支撐架頂部可調(diào)頂托，然后拆除屋面混凝土花架梁模板，最后拆除支撐架體，鋼管通過平面人工搬運(yùn)至卸料平臺(tái)。

3)存放在卸料平臺(tái)的材料通過塔式起重機(jī)吊至地面。

8.2 斜拉桿拆除

1)在切割斜拉桿前，先用倒鏈吊住斜拉桿，再對(duì)焊接在結(jié)構(gòu)主體上的斜拉桿一端進(jìn)行切割。

2)對(duì)焊接在型鋼主梁上的斜拉桿的另一端進(jìn)行切割。

3)切割完成后，將斜拉桿通過倒鏈拉至樓面內(nèi)，通過塔式起重機(jī)吊至地面。

8.3 分配梁拆除

1)將倒鏈掛在已澆筑完成的混凝土花架梁上，以花架梁為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行型鋼梁拆除。

2)將分配梁一端與結(jié)構(gòu)主體錨固的預(yù)埋件切斷，用倒鏈將分配梁拉至樓面內(nèi)，再通過倒鏈拖至建筑物另一側(cè)，通過塔式起重機(jī)將其吊至地面。

8.4 主梁拆除

1)主梁拆除前先用倒鏈垂直吊住主梁。

2)對(duì)于插在電梯井壁上主梁的拆除，先將兩端電梯井壁槽洞內(nèi)的木楔拆除，將主梁一端挪出，傾斜主梁至另一端能從電梯井壁抽出，通過掛在花架梁上的倒鏈將主梁拉至樓面內(nèi)，再通過倒鏈拖至建筑物另一側(cè)，通過塔式起重機(jī)將其吊至地面。

3)對(duì)于錨固在樓板上主梁的拆除，將與主梁錨固的預(yù)埋件切斷，通過掛在花架梁上的倒鏈將主梁拉至樓面內(nèi)，通過塔式起重機(jī)將其吊至地面。

9 結(jié)語

本文通過對(duì)懸空結(jié)構(gòu)支撐體系各種類型的研究分析，并結(jié)合工程實(shí)踐得到如下結(jié)論。

1)高空大跨內(nèi)凹懸空混凝土結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)宜選用簡(jiǎn)支式鋼結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)，平臺(tái)主梁上設(shè)置斜拉桿或下?lián)螚U可有效減小平臺(tái)的撓度變形。

2)內(nèi)凹懸空混凝土結(jié)構(gòu)支撐平臺(tái)分配梁一端與混凝土結(jié)構(gòu)固定，部分施工荷載傳遞給混凝土結(jié)構(gòu)，可有效減小平臺(tái)整體撓度變形。

3)斜拉桿兩端采用焊接方式固定連接，斜拉桿本身存在一定的彎矩，導(dǎo)致斜拉桿應(yīng)力不均勻，呈現(xiàn)應(yīng)力值上端大、下端小趨勢(shì)。