高空大悬挑钢筋混凝土结构的高支模施工工法.pdf

2 0 0 6年 3月 第 3 卷 第 1 期 深圳土木与建筑 v ( ) L 3 N o 1 M I螺 2 0 O 6 高空大悬挑钢筋混凝土结构的高支模施工工法 朱国梁 ( 江 苏省华建建设股份有限公司深圳分公司) 1 前言： 公共建筑常采用高空大悬挑 的手法 ，来满足使 用功能的需求 ，公共建筑和超高层商住楼 的大跨度 中庭 ，有 时高度 也会达 到十多层 以上 ，以达 到空 旷 、通透 、视野 开阔 的建筑 效果 ，高层和超 高层 住宅楼的屋顶造型更显得丰富多彩、争奇斗艳 ，为 了张扬建筑物的个性，屋顶上的构架梁甚至悬挑 出 建筑平面之外 ，屋顶的造型 已成为城市建筑 的一道 朱国梁。 男， 江苏省华建建设股份有限公司深圳分公司， 副总工 地址 ： 深圳 红荔路 7 0 2 2号鲁班大厦写字楼 邮编 ： 5 1 8 0 3 4 电话 ： 8 3 5 4 l 7 0 8 E - m a i l ： z g l 1 4 9 i 2 6 、 c o m 、 C ll 标 志性风 景线 。 两幢或几幢成排高层、超高层建筑的塔楼，有 时设计要求在半空中通过钢筋混凝土结构再次联成一 个整体 ，利用空洞的效果 ，以实现环境的通透和视 觉的变化， 以立面的明暗和空间的虚实，突 出建筑 物 的雄 姿风 韵。 这 几类高空大悬挑结构高支模 的施工特点是： 跨度 大 、高度 高 、施 工荷载 大 、施 工难度 高 ，为 了做 到技术 先进 、经济合理 、保证质 量 、确保安 全 ，因此完善高空大悬挑结构高支模 的施工方法是 一 个新课题，具有非常显著的现实意义。 根据表 9 、表 1 0两个表格 ，就可绘 出混凝土 的 浇筑 速度或浇 筑高度 ，与侧 压力设计值 的关系 曲 线，通过对 图表 的分析，不难看出当混凝土侧压力 计算位置至新浇混凝土顶面的总高度不大于 3 m 、且 浇筑度速不大于 2 m h时，可直接查高度计算公式， 反之当高度大 3 m 、前浇筑速度不大于 2 m h时，可应 用速度公式直接查找 ，这样可以大大地减化计算过 程 。 7结 束语 ： 7 1 施工荷载的计算 、统计和组合，是模板支 撑系统设计的基础工作，是保证经济合理、安全可 靠和技术先进的关键数据之一 。 7 2 应用统计学原理和数据库模式 ，采用 E x - C e l电子表格 ，输入计算 公式后，只要修改梁 、板 结构 的截面参数 ，就能准确无误 的 自动生成施工荷 载值 ；移动鼠标打开插入的批注 ，就可了解该数据 库的使用方法，这样可以很方便地提高 了施工荷载 计算 的工作 效率 ，方便 大家推广 运用 。 7 3施工恒荷载设计值是验算模板支撑系统刚度 的计算参数，施工荷载组合设计值是验算模板支撑 系统强度和稳定性的计算参数，同时还要注意应针 对不 同的验算对象 ，采用相应 的荷载组合形式 。 7 4 应用 E x c e l的图表功能，计算和查找新浇 混凝土对模板的侧压力，更显得一 目了然，这样可以 省略过去要通过两个计算公式相对比，然后再取较小 值的复杂验算过程 。 姓 名：朱 国梁 ，籍 贯：江苏扬州 ， 职 称 ： 教授 级 高级 工程 师 ： 工 作单位 ：江 苏省华建 建设股 份有 限公 司深 圳分 公司 ； 职务：现任江苏省华建建设股份有限公司深圳分公司的副 总工程师 ； 通 信地址 ：深圳 红荔路 7 0 2 2号鲁班大厦 写字楼 1 6层江苏华 建深圳分 公司 邮 编 ：5 1 8 0 3 4 电话 ：0 7 5 5 8 3 5 4 1 7 0 8 手机 1 3 0 0 6 6 5 8 8 7 9 电了信箱：z g l 1 9 4 9 1 2 6 c o m c n 维普资讯 http:/ 2 0 0 6 年 3月 第 3卷 第 1 期 深圳土木与建筑 V O L 3 N o 1 M A R 2 0 0 6 2特点 2 1本高空大悬挑结构高支模 的施工方法，能 够充分利用结构 自身的承载力，节约了地基基础加 固或楼层 回顶 的投入 。 22钢桁架 、工字钢平 台受力明确 、安全可 靠 、工艺简单 ，桁架梁 和工字钢平 台的 型钢 ，回 收 利用 率 高 ，经 济 合理 。 2 3通过钢平台化落地式高支模为普通 支模， 避 免了钢管脚手架的大量投 入，减轻 了劳动强度 ， 而 且 占用场地小 ，便于立体交叉作 业。 3适用范围 适用于一般工业与民用建筑工程 中净空高度大 于 3 0 m 、小于 2 0 0 m 、跨度不大于 3 0 m、施工荷载不 大于连续三层结构 自重，采用架设钢桁架平台，并 在平 台上用普通脚于钢管搭设排架 、配备钢管项撑 和支撑托的高支 模施工。 4工艺原理 充分利用原有结构条件，在高空大悬挑结构的 下一层 ，安装钢结构的桁架梁 ，在 桁架梁上安装工 字钢 ，形成安全 、可靠 的工作平 台。在 平 台上 搭 设钢管脚手排架 、支立模板，施工高空大悬挑 的钢 筋混凝土结构 。然后利用钢平 台和排架系统 ，施工 高空大悬挑结构的外装饰、装修工程 。验收合格后 拆 除排架 ，再化整为零 、空 中解体 ，拆除全 部钢 结构桁 架梁 。 5 施工工艺 5 1工艺流程 5 1 1 钢桁架的设计： 施工荷载计算一钢桁架选型一采用有 限元进行 内力 、变形验算一优化设计一编制专项施工方案一 组织专家论证一完善专项施工方案 5 1 2钢桁架的制作： 材料采购一材料进场抽样检验一下料加工一拼 装焊接一焊缝检测一检查验收一出厂、运输 5 1 3钢桁架的安装： 预埋铁件一检查验收- * N量放线一钢桁架吊装 一 拼装 、校正 、固定 、焊接 一水平、垂直 支撑安 装一焊缝检查、检测一铺焊工字钢平台一防雷接地 一 安全防护一检查验收 5 1 4排架的搭设和模板安装： 测量放线一在工字钢平台上焊接钢筋头一对准 钢筋 头竖钢管立杆一安装扫地杆一安装大、小横杆 一 接长立杆一安装水平、垂直剪刀撑梁板底操平放 线一安装梁板底大小横杆一调整项撑或支撑托一安装 小楞、铺放梁板底模板一安装梁、板钢筋一梁侧模 5 4 安装一梁柱节点封模一钢筋验收一高支模系统 自检 、 自查一检查验收一安全监护一浇筑混凝土 5 1 5排架和钢桁架的拆除： 混凝土强度达到设计要求一拆除梁板的模板和部 分钢管一铺脚手板 、安全防护一混凝土结构隐蔽验 收一施工梁板底的外装饰工程一装饰工程检查验收一 拆 除钢管排架一拆除工字钢平 台一拆 除水平 、垂直 支撑 一钢桁架逐榀解体、 吊运落地 5 2操作要点 5 2 1应组织专家组对钢桁架的设计、高支模 的专项施工方案进行论证 ，并应按照专家组 的论证 意见 ，对钢桁架 的设计和 高支模的专项施工方案 ， 作进一步 的优化和完善 。 5 2 2 放样和号料时应根据施工详图放出足尺节 点大样，并预留出收缩量 、切割加工 的余量 。宽翼 缘 型钢 的下料 ，应 采用锯 切 ，防止变 形 。 5 2 3 焊工应按规定经过专业培训和考试，并 取得 了合格证 ，方可上 岗进行 操作 。 5 2 4 对接接头、T型接头、十字接头和要求 全熔透的角部焊接 ，应在焊缝两端配备引弧和引出 板 ，引弧应在 引弧板上进行 ，严禁在焊缝区外的母 材上打火引弧，焊接完毕后应采用气割切除引弧和 引 出板 ，并修磨平 整 ，不 得用锤 击落 。 5 2 5 要求全熔的两面焊焊缝，正面焊完后在 焊背面之前，应认真清除焊缝根部的熔渣 、焊瘤及 未焊透部分 ，直至露 出正面焊缝金属时方可进行背 面 的焊 接 。 5 2 6 钢桁架 出厂时。应在显著部位按施工图 要求标 注上构件 编 号 、标 明构件 重量和 吊点 的位 置 ，在运输时应采取措施防止钢桁架变形 。 5 2 7钢桁架的节点连接可选用焊接、高强螺 栓连接 或栓 、焊 混合 连接 。 5 2 8工字钢梁应按设计要求，铺设在桁架梁 的节 点上 ，节点 处应设有加 劲肋 。 5 2 9根据测量控制线 ，确定排架立杆在工字 钢梁上的位置点，在位置点上对准上翼缘 中心线下 的腹板焊接 2 5 长 l O O m m的钢筋，作为立杆的支点， 以保证立杆不 位移 ，工字钢不偏 心受力 。 5 2 1 0 排架底部距工字钢平台不大于 2 0 0 m m处 的立杆上 ，应设置纵横方 向的扫地杆 。 5 2 1 1 排架的步距不得大 于 1 8 m ，从第三步 起步距不得大于 1 5 m。 5 2 1 2立杆接长除顶层用可调支撑托外，其余 各层、各步接头必须采用对接扣件连接。 5 2 1 3模板支撑架四周与中间每隔四排立杆应 霎 0 0 碡 每藏 量 如 箨 L l 0# 每 维普资讯 http:/ 2 0 0 6年 3月 第 3 卷 第 1 期 深圳土木与建筑 V 0 L 3 N o 1 M A R 2 0 0 6 设 置一道纵 向剪 刀撑 ，由底 部至顶连续设置 。 5 2 1 4 高于 4 m模板支撑架，其两端与中间每 隔 4排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪 刀 撑 。 5 2 1 5当同条件养护混凝土试块 的试验强度 ， 达到设计强度等级时 ，方可拆除全部梁 、板的底模 板 ，同时要借助排架完善成满堂脚手架，及时对高 空大悬挑 的混凝土结构 ，进行检 查和 隐蔽验收 。 5 2 1 6要待高空大悬挑结构的外装饰、装修工 程验收合格后，方可全面拆 除排架、工字钢平台和 桁架梁，按照后搭 的先拆、先安装的后拆顺序进行 拆除，并及时将拆除下的材料转运 出场外 。 5 3操作注意事项 5 3 1工字钢平台上，应设置密 目安全 网和钢 笆片的双重安全防护 ，并应有专人负责及时清除平 台上 的杂物 ， 以防止高 空落物 伤人 。 5 3 2钢平 台周边的临空面，应先期设置安全 防护栏杆，并随着排架 的搭设，及时用安全网进行 全封 闭的安全 围护 。 5 3 3模板支撑系统的钢管脚手排与结构的相邻 处 ，应每步每架设置刚性连墙杆 ，其余部位应与内 排架联结成整体 ，以提 高排架支撑系统 的整体稳定 性。 5 4成品保护 5 4 1预埋铁件的外平面应 比结构外表面凹进 5 1 O m m，以便装饰时加以隐蔽。 5 4 2在 吊装和拆除桁架梁、工字钢梁和脚手 钢管时，应加强安全防护和安全监护，不得碰撞和 损坏两侧 的结构和装饰。 5 4 3 在拆除桁架梁、工字钢梁和脚手钢管 前 ，应清扫脚手架和工字钢平台上的杂物 ，防止粉 尘 污染环境 、污染 已施工 的装饰 。 6材料 6 1型钢 钢桁架梁的钢材， 宜采用 Q 2 3 5 等级 B 、C 、D的 碳素结构钢，其质量标准应符合现行国家标准 碳 素结构钢( G B T 7 O 0)的规定，也可采用其他牌 号 的钢材 。 6 2钢管 脚手排架应采用 4 83 5的钢管，其质量标 准应符合现行国家标准 碳素结构钢( G B T 7 O 0) 中Q 2 3 5一A级钢的规定 ，不得使用打孔 、锈蚀、 变 形 的钢 管 。 6 3扣件 应采用锻铸铁制作的扣件 ，其材质应符合现行 国家标准 钢管脚手架扣件 ( G Bl 5 8 3 1 )的规定， 扣件的螺栓拧紧扭矩达 6 5 N m时应完好无损 7机具设备 主要施 工机械： 电焊机 4台、氧焊设备 l套 、 钢管切割机 2台、木工机械 2套 。塔 吊回转半径要 求能够覆盖 高空大悬 挑的工作面。 8 劳动组织及安全 8 1劳动 力组织 焊工 1 0人、吊装工 1 0人 、架子工 1 0人 、木 工 3 0人 。 8 2安全注意事项 施工操作应遵循 建筑安装工人安全技术操作 规程 关于钢结构的制作、安装和混凝土工程施工 的内容，并遵循 建筑机械使用安全技术规程 中 有关垂直运输机械和 电动工具的操 作规定。 所有进场 人 员，必须 先进行 安全知识 普及教 育，贯彻有关安全生产文件精神，遵循安全的规章 制度。特殊工种应进行专业培训，考试合格后发给 操作 证 ，并 坚持职 工上 岗前 ，更换 工种前 ，进行 专业 安全知识培训 ，合格后方可上 岗 。 垂直运输机械使用中要严格遵守有关安全操作规 程 ，操作人 员应持证上 岗，明确职责 ，统一指挥 ， 密 切配 合 ，服 从 调度 。 9质量要 求 9 1应执行的规范 9 1 1本工法必须执行 建筑结构荷 载规范 ( GB50 O 09 20 01) 。 9 1 2本工法必须执行 建筑施工扣件式钢管 脚手架安全技术规范( J G J1 3 0 2 0 01 、J 8 4 2 0 0 1) 。 9 1 3施工和验收应符合 钢结构工程施工质 量验收规 范( G B 5 0 2 0 5 2 0 0 1 ) 。 9 1 4施 工和验收应符合 混凝土结构工程施 工质量验收规范( G B 5 0 2 0 4 2 0 0 2) 。 9 2质量要求 9 2 1 主控项 目 9 2 1 1现场所用原材料的品种、规格 、性能 应符合现行 国家产 品标准和设计要求 ，并应按规定 进行抽样 检查试验 。 检 查数 量 ：所 有 品种 ， 全数 检 查 。 检验方法：检查产品质量合格证明文件及检验 报 告 等 。 9 2 1 2焊工必须经考试并取得合格证书，持 证焊工必须在其考试合格项 目及其认可范围内旅焊。 检 查数 量 ：全 数检 查 。 维普资讯 http:/ 2 0 0 6年 3月 第 3卷 第 1 期 深圳土木与建筑 V O L 3 N o 1 M A R 2 0 0 6 检验方法：检查焊工合格证及其认可范围、有 效 期 。 9 2 1 3钢桁架 、工字钢梁及其受压杆件的垂 直度和侧向弯曲矢高的允许偏差应符合设计及规范规 定 。 检查数量：按 同类构件抽查 1 0 ，且不少于 3 个。 检 验方法 ：用 吊线 、拉线 、经纬仪 和钢尺 现 场 实测 。 9 2 1 _ 4 模板支撑架的立杆应对准工字钢上翼缘 中心线 ，并插 入焊接 的钢 筋头上 。 检 查数 量 ：全 数检 查 。 检验 方法 ：对 照高支模 专项 施工方案观 察检 查 。 9 2 2 一般项 目 9 2 2 1 钢桁架梁的轴线允许偏差不得大于 3 O m m 、钢桁架结构杆件交点错位的允许偏差不得大于 4Omm。 检查数量：按构件数抽查 1 0 ，且不应少于 3 个 ，每个构件按节点数抽查 1 0 ，且不应少于 3个 节 点 。 检验 方 法 ：尺 量 检 查 。 9 2 2 2 排架支撑系统上安装后的扣件螺栓拧紧 力矩应不少于 6 5 N 1 1 1 。 检查数量 ：按立杆 、纵横 向水平杆 、剪切撑 、 边墙杆，各类杆件各抽查 1 0 ，且不应少于 5个节 点。 检验方法 ：采用扭力扳手，按随机分布原则进 行 ，不 合格 的必须重新拧 紧 ，直 至合格 为止 。 9 2 2 3 对于跨度大于 4 m 的梁板 ， 其模板应按设 计要求起拱，当设计院无要求时，起拱高度宜为跨度 的 1 1 0 0 0 3 1 0 0 0 。 检查数量 ：在 同一检 验批 内抽查构 件数量 的 1 0 ，且不应少于 3 件。 检验方法：用水平仪或拉线，钢尺检查。 1 0 效益分析 1 0 1工期短 钢桁架可在场外加工预制 ，不 占用主导工期、 不占用施工场地，可提供立体交叉作业的条件 。 1 0 2周转材料省 利用钢桁 架和工字钢组 成的平 台，将 3 0 m、 4 0 m 、l O O m 、甚至更高的高支模，转换成普通模板支 撑系统，大量节省了钢管脚手架材料的投入，其中型 钢可以回收利用 。 5 6 1 0 3安全可靠 钢桁架、工字钢平台受力明确、性能可靠，而 钢管脚手架很难一次搭设到 3 0 m 、4 0 m和 l O O m以上， 还存在安全隐患，现将高空作业的高支模 ，转换成 具有可靠安全防护 的作业条件 。 1 0 4便于质量控制 在钢平台上施工高空大悬挑结构和外装饰装修工 程 ，操作 条件安全 方便 ，便于检 查 、验 收 ，有利 于提高施 工质量 。 1 1应用实例 深 圳市会议 展 览中心 ，位 于深圳 市福 田中心 区，总建筑面积 2 5 5 6 1 5 m z ，建筑 总高度 6 0 m，于 2 0 0 2年 1 1 月 1日开工，2 0 0 4年 8月 1 5日交付第六 届高交会使用，于 2 0 0 5 年 3月正式全面竣工。其中 4 5 m层 ，长 3 6 0 m，柱外 的南北两侧各悬挑 出 1 5 5 4 5 m ，仅悬挑部位的投影面积达 1 l 1 9 2 4 m ，施工 中采用 了在落地式格构柱和结构之间架设钢桁架梁， 铺工字钢平台的施工方法，将 4 5 m高的高支模 ，转 为在工字钢平台上 的普通模板支撑系统 ，取得 了良 好 的社会和经济效益 。 深圳新洲骏皇嘉 园，位于深圳福 田，总建筑 面 积 1 9 2 0 9 m ，建筑 高度 9 3 8 m ，2 0 0 4年 1 0月 8日开 工，计划 2 0 0 5年 4月份竣工，该工程建筑平面呈 “ ”形 ，屋 面 以上在 南 北两 个方 向，各 设计 两 个悬挑 出建筑平面之外 的弧形构架 ，临空的弧形悬 挑梁最长有 1 2 7 5 m ，梁底标高 9 3 m，施工中在屋 面的两外角之间架设了钢桁架梁，从屋面 向桁架梁 上铺设工字钢，形成工作平 台，将 9 3 8 m高的高支 模 ，转为在工字钢平 台上 的普通模板支撑系统 ，顺 利地完成了临空弧形悬挑梁的施工 。 红树西岸工程， 位于深圳滨河大道红树林旁，地 下 2 层，地上 由3 幢折线形大体量的 3 1 层高层住宅楼 组成，总建筑面积 3 5 4 0 6 9 m 2 ，建筑高度 1 0 1 3 m ，2 0 0 3 年 1 0月 2 1日开工，计划 2 0 0 5 年 3月 2 8日竣工，该 工程建筑立面高低错落，并在每两幢塔楼之间的下部 开洞、上部联体，分别在 1 7 层、高 5 2 9 m 和 1 l 层、高 3 3 9 9 m处，设最大跨度为 1 8 2 m 的悬空梁式转换层， 上部尚有 1 4 2 0层的主体结构要同步连续施工，而 且在转换层的 1 3 跨处设置 8 0 0 m m的后浇带，高度高、 跨度大 、施工荷载大是普通模板支撑系统难 以承受 的。本工程也采用 了在两个塔楼之间架设桁架梁、安 装工字钢，直接在工字钢平台上铺梁底模板、立钢管 排架铺板底的模板，待主体结构封顶、后浇带补施工 完毕后，再拆除梁板底模板。 维普资讯 http:/