高空大悬挑混凝土高支模的设计与施工.pdf

第 3 8卷 第 4期 2 0 1 1年 4月 建筑技术开发 Bui l d i n g Te ch n i q u e De v e l o p m e n t Vo 1 ． 3 8。 No ． 4 Ap r ． 2 01 1 高空大 悬挑 混凝 土 高支模 的设 计 与施 工 聂飞郑婷王绍东 陈宇 ( 中建三局 第二 建设 工程有 限 责任公 司， 武汉 4 3 0 0 7 4 ) [ 摘 要 ] 针对公共建筑 中较 多高空大悬挑 的混凝 土特点 ， 进 行 了型钢外 挑高支模 支撑体 系的研究 ， 克服 了跨度大 、 高 度高 、 施工荷载大 、 施工难度 高等难题 ， 为类似工程提供可借鉴的经验。 [ 关键词 ] 高空大悬挑 ； 高支模 ； 设 计 [ 中图分类号 ] T U 7 5 5 ． 2 2 [ 文献标志码 ] B [ 文章编 号] 1 0 0 1 — 5 2 3 X( 2 0 1 1 ) 0 4 -00 3 9 - 0 4 DES I GN AND CoNS TRUCTI oN oF S UPER． S PAN CANTI LEVER CoNCRETE HI GH - FoRM W oRK [ A b s t r a c t ] [ k e y w o r d ] Ni e F e i Zh e n g Ti n g W a n g S h a o — d o n g Ch e n Yu Ba s e d O n S O ma n y s up e r — s pa n c a n t i l e v e r c o n c r e t e me mb e r s i n p ub l i c b ui l di n g s， t h i s a r t i c l e r e s e a r c h e s t he s u p po ~ s y s t e m o f o v e r h a n g i n g t y p e h i g h — f or mwo r k。 I t o v e r c o me s l o n g s pa n， h i g h he i g h t ， h e a v y c o n s t r uc t i o n l o a d a n d hi g h di f f i c u l t i e s c o ns t r uc t i o n p r o b l e ms 。 Re f e r e nc e i s g i v e n f o r t h e s i mi l a r pr o g r a m 。 s u pe r — s p a n c a n t i l e v e r ； hi g h— f o r mwo r k； de s i g n 1工 程 简 介 东北某商业大楼 ， 异 型结构 ， 其 II一1区东南 侧 P e ． 3～ P e ． 1 0段 ， L 3～ L 5层外挑出地下室外墙 2 ． 6 5 5～3 ． 1 3 m， L 1～ L 3层高 1 2 ． 6 m， 属 于外悬挑高支模 ， 设计使用 型钢外挑脚 手 架支撑体 系支撑 ， 现介绍该模板支撑体系。 2型 钢 底 支 架 设 计 支撑 型钢设计采用 2 5 a普通工字 钢 ， 型钢截 面尺寸 H Bt f t 为 2 5 0 mm 1 1 6 mm x 1 3 mm 8 mm。 以 P e ． F ／ P e ． 7～P e ． 8单跨为例 ， 每跨主次梁梁 中心线上布置一根 ， 每单 跨中均匀布置三根． 弧形外端部间距 8 5 0 m m， 弧形 内端部距 离 8 1 5 m m。悬挑段布置两排纵 向联系杆 ， 设计采用 6 ． 3 槽钢 ， 间 距 1 5 0 0 m m， 焊接于支撑型钢之上 ； 型钢尾端 固定采用 4 fl 6钢 筋加工成 的“ 几” 字形预埋件 固定 架( 如 图 1 ) ， 型钢放人 以后 用钢楔 固定牢靠 ； 型钢前端固定采用钢 丝绳斜拉作为安全保 险绳 ， 每道 支撑 型钢 设 置两 道 拉 索 ， 钢 丝绳 选 取 1 8 ． 5 Z A A 6 ( 9+9+1 )+l WR1 7 0 0 Z Z 3 t 9， 直 径 1 8 ． 5 mm， 公 称 抗 拉 强 度 1 7 0 0 N／ mm 。预 先 在 L 2层 边 梁 上 预 埋 钢 丝 绳 固定 埋 件 ， 钢 丝绳一端 固定于该埋件上 ， 另一端 套索于支撑型钢的外挑端 ， 并以最外排纵向联系杆作 为防滑移 固件 。安装时先在悬挑端 安装 套索 ， 然后上端穿 过预埋拉环后用手动葫 芦拉紧并使钢 丝绳具备一定 的应力以后用钢丝绳 卡固定 ， 见图 2 。 收稿 日期 ： 2 0 1 1一 O 1—1 5 作 者 简 介 ： 聂飞 ( 1 9 7 3 ． ) ， 女 ， 贵 州 毕 节 人 ， 毕 业 于 武 汉 建 筑 工 程 学 校 ， 专科 ， 助理工程师 ， 从事现场安全管理工作。 l＼ 丁 1 —■ ■- _ ，2 0 0 l 图 1 预埋 件 固定 架 1 —4 1 6固定架 ； 2一 钢楔 ； 3一支撑型钢； 4一固定架 2 图 2钢 丝 绳 固定 端 示 意 1一预埋 件 拉 环 ； 2一纵 向 联 系杆 ； 3一钢 丝 绳 套 固 定于 型 钢 端 部 钢丝绳夹的布置 ： 前段离套环最近 处的绳夹应尽可能地 紧靠套环 ， 然后 间距 1 5 0 m m共 布置 四个 ， 后段 布置一 个 ， 距 离 前 段 最 后 一 个 绳 夹 5 0 0 mm， 并 在 前 段 和 后 段 之 间 留 设 安 全弯 。钢丝绳进入使 用阶段后 如发 现安全弯被拉 直， 应立 即 撤 离 上 部 施 工操 作 人 员 ， 分 析 原 因 ， 排 查 不 安 全 因 素 。 2 ． 1 典 型 位 置 的 型 钢 布 置 典 型 位 置 包 括 内 侧无 框 架 柱 、 混 凝 土 墙 的 部 位 。型 钢 伸 出外墙 3 1 5 0 m m， 内侧 5 3 5 0 m m， 内侧 共 3个 固定架 固定。 型 钢 接 触外 墙 处 垫 3 mm x l 5 0 mm x 1 0 0 mm钢 板 ， 防 止 集 中 应 力 过 大压 碎该 局 部 位 置 混 凝 土 。型 钢 上 放 置 立 杆 的 位 置 3 9 第 4期 聂飞 。 等 ： 高 空 大悬挑 混凝 土 高 支模 的 设 计 与施 工 第 3 8卷 应焊接 1 5 0 m m长的 C 2 5钢筋一 根 ， 防止立杆根部 侧移。 接应将钢筋四周满焊 ， 使其牢靠 稳固。见图 3 。 焊 3 ． 1 横 向主 次 粱模 板 ( 图 6 ) 图 3 典型位置型钢 布置 1一型钢 固定架 ； 2一支撑 型钢 ； 3一 拉杆 ； 4一 纵 向联系杆 ； 5一拉杆处在型钢上垂直焊接 2 5钢筋长度 1 5 0 mm； 6一接触点下垫钢板 2 ． 2非典 型 位 置 型钢 布 置 非 典 型位 置包 括 型 钢 内侧 有 框 架 柱 或 者 钢 筋 混 凝 土 墙 体两种 ， 见图 4一图 5 。 图 4 内侧框架柱 的型钢布置 1一型钢固定架 ； 2一 框架柱； 3一 立杆 ； 4一纵向联系杆 ； 5一支撑型钢 ； 6一 接触点下垫钢板 图 5 内侧混凝土墙体 的型钢布置 1一型钢穿过位置开洞钢 1 3 0 mm2 5 0 mm； 2一 混凝土墙 ； 3一纵向联 系杆 ； 4一接触点下垫钢板 内侧混凝土墙体外悬 挑段及外墙支撑点 做法与典型位 置相同 ， 内侧型钢抵至混凝土墙体 。做法为在混凝土墙体型 钢梁穿过位置预留 1 3 0 mm x 1 8 0 m m洞 口， 型 钢梁 穿过洞 口 1 0 0 m m压尾 ， 并用钢楔固定 。 3梁 模 板 支撑 体 系 此 区 域 粱 截 面 主 要 有 8 0 0 m m X 1 0 0 0 ～7 5 0 m m、 8 o o mm x 1 o o o～6 0 o mm、 6 0 o mm 1 o o O一6 0 o mm。 悬 挑 梁 端 部 次 梁 主要 截 面 为 4 0 0 mm 4 5 0 mm、 6 0 0 mm 4 5 0 mm。 梁模采用 1 5 m m厚木模板 ， 5 0 m m1 o o m m木枋 ， + 4 83 ． 5 钢管支撑 ， 主梁梁底立 杆与小横杆 采用双扣 件固定 ， 其余采 用单扣件连接。梁 底模及侧 面木枋 间距 2 5 0 mm， 立杆 横距 ( 沿钢梁方 向) 6 o o m m， 梁底小横杆 间距为立杆 横距的 1 ／ 2 。 最大高度超过 7 5 0 m m的横向悬挑梁中部设置一道 西 1 4对拉 螺杆 ， 外套 1 8 P V C管 ， 扫 地杆 2 0 0 m m高垂 直方 向横杆 步距 设置 为 1 5 o o r n m。 40 _ __● j 2 ， J ． ． ． ： UL J ^ 4 _】 ： ．．； r／ ／ 5 ＼＼ 一 ／ 7 —￡= ＼＼ ＼ 8 、 ， 、 ＼ ， 图 6横向主次梁模板 1一立杆纵 向距离 6 0 0 m m； 2一梁侧及板底 5 0 mm 1 o o mm木枋 ， 间 距 2 5 0 m m； 3一巾l 4对 拉 螺杆 @6 0 0 m m； 4一梁底 5 0 mml 0 0 m m 木枋 ， 间距 2 0 0 m ； 5一梁底小横杆@6 0 0 mm； 6一双扣件固定 ； 7一 立杆纵 向间距 6 0 0 mm； 8一剪刀撑@5 4 0 0 mm 3 ． 2横 向 主 次 梁 支撵 体 系 横 向主梁两侧 立杆 垂直 方 向设两 道剪 刀撑 ， 另 设扫 地 杆 、 垂 直剪 刀 撑 相 交 位 置 以 及 顶 托 位 置 设 置 三 道 水 平 剪 刀 撑 。见 图 7 。 4 7 7 图 7横向主次梁支撑体系 1 一设置三道水平剪刀撑 ； 2一支撑型钢 3 ． 3端部 纵 向 粱及 板 支 撑 端部纵 向梁的支撑 搭设材料 同横 向梁 ， 立杆 纵距 ( 垂直 钢梁方 向) 8 5 0 m m， 横距 ( 沿 钢梁 方 向 ) 6 0 0 m m， 梁底 横 杆 @4 2 5 mm， 木 方 布 置 同横 向梁 ， 模 板 支 设 见 图 8 。 ’ ＼ 、 ’ ’ ‘ ， 一 ， - ⋯ 1 1 ‘ 日 镯 1 - 1 ， l _ - l - ＼。 ／’ 、 、 J 、4 1 = > ／5 O． 6 ’ 一 一 s s 4 。取 巾b J ． 3 go b=0 ． 88 4 4， ⋯ 71 ． 85 1 0 N ．inm bW 0． 88 4 4 401 3 6 0 mm = 2 0 2 ． 4 2 N ／ mm < [ -厂 ] =2 1 5 N ／ mm 满 足 要 求 ! 支撑型钢竖 向最 大位移将钢丝绳按 铰支座考虑 ， 计算简 图 如 图 1 1 。 图 1 1 计 算简图 经 计 算 变 形 图如 图 1 2 。 图 1 2 计 算 变 型 O ．4 1 mm N =1 7 ． 8 0 k N， 钢 丝绳 弹性模 量取 2 ． 0 61 0 5 N ／ m m ， 钢 丝 绳 长 度 1 7 ． 6 n l ， ． N l △ 6l 1 7 ．8 kN 1 7 ． 6 1 13 mm = 4． 46 5 mm △ = As i n 52。 = 4． 4 65 mm 0． 7 8 8 = 3． 5 2 ml T l 最 大 挠 度 = 0 ． 4 1 mm +3 ． 5 2 mm =3 ． 9 3 mil l J)、 『 ： 2 9 ． 1 1 kN K 6 0 L g j 一 一 ． 一 ⋯ ，”g一 ‘ 满 足 要 求 1 5 总 结 综 上 所 述 ， 该 项 目 的高 空 大 悬 挑 混 凝 土 高 支 模 的 设 计 与 施 工 是 经 过 严 密 的计 算 设 计 和严 谨 的施 工 管 理 ， 结 合 实 际施 ( 下转 第4 7页) 第 3 8卷 王 毅 ： 桥 梁施 工 中大体 积 混 凝 土 裂缝 的原 因 与 防 治 第 4期 膨胀 。一 方面保证 混凝 土 的密 实度 ， 另 一方 面使 混 凝土 内 部产生压 力 ， 以抵消 混凝 土 中产 生 的部 分拉 应力 。减水 缓 凝剂 ， 并应保证 一定 的坍 落 度。这 样可 以延 缓水 化 热 的峰 值期并改善混 凝土 的和 易性 ， 降低 水灰 比以达 到减 少水 化 热 的 目 的 。 因 混 凝 土 中 掺 加 粉 煤 灰 技 术 在 桥 梁 建 筑 工 程 当 中 尚 处 于探索 阶段 ， 固替 代 量 并 不 很 大 ， 只有 1 5 ％ ， 但根 据 有 关 资料 ， 混 凝 土 中单 方 水 泥 用 量 每增 减 1 0 k g ， 水 化 热 相 应 升 降1～1 ． 2℃ ， 即 因本 工 程 中 掺用 粉 煤 灰 而使 混 凝 土 内部 温度下 降 了约 5 ． 5～6 ． 5℃ ， 从 一 定 程度 上 控 制 了裂 缝 的 产 生 。 2 ． 4采 用 降 温 的 方 式控 制 裂缝 的产 生 由于温度是产生裂缝的主要原 因， 因此如何 在施 工过程 当中将混凝土 的温度降 低下来 。这 就要 考验着 实际 的施工 操 作 人 员 。特 别 混 凝 土 水 泥 在 水 化 之 后 将 会 产 生 内 外 差 异 很 大 的热 量 差 ， 从 而在 温 度 的应 力 下 形 成 了裂 缝 。特 别 是 在 夏季施工 ， 中午气 温一般在摄 氏 3 7℃ ， 露天存放 的石 子表 面 温度可达摄氏 5 O℃ ， 混凝 土 出机 口温 度在摄 氏 3 O℃左 右 ， 混凝土水化后内部 温度更 高。为 了从 根本 上温度 产生裂 缝 的问 题 。 桥 梁 施工 应该 采用 各种 方 法 进 行 降温 ， 主 要 的 办 法 由： 骨料 降温 、 加冰降温、 夜 间浇筑 。 骨料 降温 主要是 通过搭 盖凉棚 以及 对施 工周围环境 进 行洒水降温。搭盖 凉棚 可以避免太 阳直射到桥梁混 凝土 ， 降 低混凝土中的骨料 吸收大量 的热量 ， 并 且在浇 筑混凝 土前 ， 需要用低温的 自来水 、 井水 对粗 骨料进 行充分 的洒水 降 温， 通过此类 方法 降温 ， 可以保持骨料的温度保持 在一定 的水 平 上 ， 能 够 有 效 的 保 证 降 温 的 效果 。 冰块 降温也是建筑桥梁 时经常使用 的方法之一 ， 通过 在 在混 凝土浇筑 前购人 冰块 ， 砸 成粒 径约 3 c m的小 块加入混 凝 土生料 中， 充分拌合 后量取 出机 口温度 ， 根据 出机 口温度 来确定加冰量 。实际工作 中， 出机 口的控制温度 为 l 8℃ ， 混 凝土单方用冰量在 6 O k g左右 。因冰块 破碎工作 量较 大 ， 粒 径也很难控制 ， 加 入冰块 后还需 延长 拌和 时间 ， 降低 了混凝 土浇筑速度 ， 为克 服该 问题 ， 实际工 作 中多采用 拌和水 降温 的方法 ， 即把 冰块 稍加 破碎后 放入拌 和水池 中来 降低水 温。 用 此 方 法 ， 通 常 能 够 把 拌 和 用 水 的 温 度 降 至 摄 氏 3 ～7 o c 左 右 。 2 ． 5混凝 土 养 护 由于 采 用 普 通 硅 酸 盐 水 泥 和 泵 送 施 工 工 艺 ， 混 凝 土 早 期 水化热较大。经量测 ， 一般在浇 筑后 2 4 h左右 ， 内部温 度 即 达到最大值 ( 约 3 3 ℃) ， 而此 时因规 范要求 钢模 板 尚不 能拆 除 ， 还不能直接进行表 面洒水降温 ， 为降低混凝 土温度 ， 除尽 量降低水灰 比外 ， 在浇筑完毕后 1 8 h即开始对钢模 板表 面进 行不问断的洒水降温 ， 拆模后对混凝土表 面进 行全天候养护 至 1 4 d ， 此 时洞室衬砌后 的混凝土 内部温度已降至 1 8 ℃。通 过拆模 前是 否对 钢模板表 面洒水降 温的对 比观察 ， 采取对钢 模 板表面洒 水降温的 ， 明显 比未对钢模板表面洒水 降温 的混 凝 土产 生裂缝少 的多 ， 因此 ， 混凝 土养护应 从模 板面 的洒水 降温开始 。 2 ． 6 大 体 积 混 凝 土 的 裂 缝检 查 与 处理 对 于混凝 土裂缝 ， 应 以预 防为主 ， 为此需要精 心设计 、 施 工 ， 但是由于 目前采用 的防止裂 缝 的安全系 数较小 ， 而 实际 情况有复杂多变 ， 所 以实际工 程 中还 是难免 出现一 些裂缝 。 大体积混凝土的裂缝分为三种 ： 表 面裂缝 、 深 层裂缝 、 贯 穿裂 缝 。对 于 表 面 裂 缝 因 为 其 对 结 构 应 力 、 耐 久 性 和 安 全 基 本 没 有影响 ， 一般不作处理 。对深层裂缝 和贯穿 裂缝可 以采取凿 除裂缝 ， 可以用 风镐 、 风钻或人工将 裂缝凿除 ， 至看不见裂缝 为止 ， 凿槽 断面为梯形 再在 上面浇 筑混凝 土。限裂钢 筋 ， 在 处理较深的裂缝时 ， 一般是 在混凝 土 已充分冷却 后 ， 在裂缝 上 铺 设 1～2层 的 钢 筋 后 再 继 续 浇 筑 新 混 凝 土 。对 比较 严 重 的裂缝可以采取水 泥灌浆 和化学 灌浆 。水 泥灌浆适 用于裂 缝宽度在 0 ． 5 m m 以上时 ， 对于裂缝 宽度小于 0 ． 5 mm时应采 取化学灌浆 。化 学灌 浆材 料一般 使用环 氧 一糠 醛丙 酮系等 浆 材 。 3结 束 语 综 上所述 ， 虽然大体 积混凝 土很 容易产 生裂缝 ， 但 是大 量 的科学研 究 以及成 功 的工 程实 例都 表 明： 只要我 们在 设 计 、 施工工艺、 材料选 择 以及后期 的养护 过程 中能够充 分考 虑 的各种 因素 的影响 ， 还是完全可以避免危害结构 的裂缝的 产生 。 参考文献 [ 1 ] 赵 志绪． 新型混凝土及其施工工艺 [ M] ． 北京 ： 中国建筑工业出版 社 ， 1 9 9 6 [ 2] 王传 志， 滕智明． 钢筋混凝 土结 构理论 [ M] ． 北京 ： 中国建筑 工业 出版社 ， 1 9 8 5 [ 3 ] 龚洛 书， 柳春圃． 轻集料 混凝土 [ M] ． 北京 ： 中国铁道 出版社 ， 1 9 9 6 [ 4 ] 龚洛书． 高强陶粒和高性能混凝土 [ J ] ． 混凝 土， 2 0 0 0， ( 2 ) [ 5 ] 邓宗才． 钢筋与轻质高强混 凝土基本 体间粘结 强度 的研究 [ J ] ． 建筑技术开发 ， 1 9 9 5 ， ( 5 ) ( 上接 第 4 1页) 工与监测满足设 计要 求 ， 整个施工过程没有出现任何安全事 故 ， 达到 了安全检查标准 ， 符合安全施工要求 ， 取得了预期效 果 ， 为今后类似工程的施工提供 了借鉴的经验 。 参 考 文献 [ 1 ] J G J 1 3 0— 2 0 0 1 ， 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规 范[ S ] [ 2 ] J G J 1 6 2—2 0 0 8 ， 建筑施工模板安全技术规范 [ 3 ]建筑施工手册[ M] ．北京 ： 中国建筑工业 出版社 [ 4 ]建质 [ 2 0 0 9] 8 7号 ， 危 险性 较 大 的 分 部 分 项 工 程 安 全 管 理 办 法 [ 5 ] 孙谨 ， 翟金永． 深圳会议展览 中心高支模施 工技术 [ J ] ． 建筑技 术 ， 2 0 0 7 ， ( 3 6 ) 1 ： 8 1 4—8 1 5 47