大悬臂混凝土结构上进行型钢悬挑外脚手架的施工实践.pdf

浙江建筑 ， 第 3 3卷， 第 1 1期 ， 2 0 1 6年 1 1月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n ，V o 1 3 3 ， N o 1 1 ， N o v 2 0 1 6 大悬臂混凝土结构上进行型钢悬挑外脚手架的施工实践 Co n s t r u c t i o n Pr a c t i c e o f t h e Pr o f i le d S t e e l Ov e r h a n g e d E x t e r n a l S c a ff o l d o n t h e L a r g e Ca n t i l e v e r Co n c r e t e S t r u c t u r e 郑 建荣 ， 杨威 长 ， 林 王剑 Z H E N G J i a n r o n g ， Y A NG W e i c h a n g ， L I N Wa n g fi a n ( 1 杭州高新 技术产业开发总公司 ， 浙 江 杭州 3 1 0 0 5 3； 2 五洋建设集 团股份有 限公司 ，浙江 杭州 3 1 0 0 0 3 ) 摘要：针对悬臂钢筋 混凝 土梁板 +悬挑外架工宇钢梁的“ 双悬结构” 的特点和难点 ， 介绍 了杭 州市滨江 区某 地标性项 目的“ 双 悬结构” 的主体混凝土结构施工 ， 以及悬挑外架工字钢梁设置在外伸 大悬挑梁板上 的施工组 织设 计和实践 ， 很好地解 决了施工技术 、 安全质量 、 施 工进度等诸多 问题。对今后的类似工程 ， 提 出了一种思路和可借 鉴的方法 。 关键词 ：大悬臂钢筋混凝土梁板； 悬挑外架工字钢粱 ； “ 双悬结构 ” ； 施工设计与实践 中图分 类号 ：T U 7 3 1 2 文献标 志码 ：B 文章编号 ：1 0 0 8 3 7 0 7 ( 2 0 1 6 ) 1 1 0 0 3 8 0 4 1 工 程 概 况 滨江区文化 中心项 目位于通和路以西 ， 泰安路 以东 ， 丹枫路以北 ， 与区政府的北楼以丹枫路隔路相 毗邻。项目总建筑面积 6 4 7 0 2 m ， 其中地上 3 9 7 5 3 m ， 地下 2 4 9 4 9 i n 。主楼地上 1 0层 ， 建筑高度 5 0 m； 地 下 2层 ， 基 础 埋 深 1 3 8 m。 层 高 ： 1层 5 4 i n ， 2层 5 1 m， 3 4层 4 8 m， 51 0层 4 2 m。由于建筑 设 计外立面造 型以黄公望 的 富春 山居 图 作为建筑 构 思立 意 提 出 了一 种 “ 垂 直 叠加 的 富春 山居 图” 的 创意 ， 其外立面幕墙凹凸变化复杂。见图 1 。 2实施的重点和难点 常规非悬挑混凝土结构主体施工 ， 普遍配备三 套模板， 一般采用 “ 隔二层拆 除” 方案 ( 譬 如第 四层 楼面的混凝土梁板浇捣完成后拆第二层楼面的混凝 土梁板模板及支架 ) ； 而第五层楼面 的混凝土施工 时 ， 在 该楼 层 的 四周 临边 预埋锚 栓 固定悬 挑 1 6号工 字钢梁来支撑外架子等 自重和风荷载及施工荷载 ， 悬挑脚手架单元高度不应超过 2 0 m， 且上下两单元 图 1外立面效 果图( 西南面 ) 的脚手架必须断开。 本 工程 主楼平 面框 架横 向柱 距 8 0 0 0 mm， 纵 向 柱距 8 4 O O m m， 形成 了平 面主框架 5 5个 8 0 0 0 m m x 8 4 0 0 m m的方格 网， 主框四周设置钢筋混凝土悬挑 梁板。根据建筑幕墙立面造型， 其悬 挑梁挑 出尺寸 在 1 7 0 0 3 8 0 0 m m范 围内渐 变 ， 最大悬挑 长度 3 8 0 0 m m， 从而保证了建筑立面内凹变化 的空间要求。见 图 2、 图 3 。 收稿 日期 ： 2 0 1 6 0 52 7 作者简介 ： 郑建荣 ( 1 9 6 3 一 ) ， 男 ， 浙江江山人 ， 高级工程师， 从事建筑施工和工程项 目管理工作 。 第 1 1期 郑建荣等： 大悬臂混凝土结构上进行型钢悬挑外脚手架的施工实践 3 9 图 2 4层结构平面图 一 H lI r ： 6 l i 一 【 一 罚 b_一 I I I 8 x 。 ； f1 l 暮 I n r r I 8 8 - F g I 8 o o so o o s o o o s oo o z oo o s oe o 0 0 图 3 3层 结 构 平 面 图 此工 程 的难点 在于 ： 1 ) 主框 四周 以外设 有大悬 挑梁 板 ， 最大悬 挑 3 8 0 0 m m； 在大 悬挑 梁板 上 面再 预 埋 锚 栓 固定 悬 挑 工字 钢梁 来 支 撑 外 架 子 ( 梁 板 内 的受 拉 锚 环 ， 必 须 在混凝土达到设计 强度 的 7 5 以上 ， 方 可受 力使 用 ) ， 其 外 架子 的外 立 管离 边 柱轴 线最 大 距离 达 5 1 5 m( 3 8 m+ 0 4 5 m+ 0 9 I l l ， 其中管桁架幕墙 的 工作面间隙要求 0 4 5 m) ， 而且 四周混凝土梁板悬 挑 长度 是变 化 的 ； 2 ) 悬臂钢筋混凝土梁板 +悬挑外架工 字钢梁 的“ 双悬结构” 。根据 建筑施工扣件式钢管脚手架 安全技术规范( J G J 1 3 0 2 0 1 1 ) 和浙江省工程建设 标准 建筑施工扣件式钢管模板支架技术规程 ( D B 3 3 1 0 3 5 -2 0 0 6 ) 的规定 ： “ 悬挑钢梁支承点应设置 在结构梁上 ， 不得设置在外伸 阳台上或悬挑板上 ， 否 则应 采取加 固措施 。 ” 而本 工程 在悬 挑混 凝土 结构 上 再设置工字钢悬挑梁， 其外架子的外立管离边柱轴线 ( 3 8 m + 0 4 5 I I 1 + 0 9 m= 5 1 5 m) 很 大 ； 3 ) 另外存在的问题是： 一方面施工期 间的施工 荷载大于结构设计 的使用活荷 载； 另一方面是“ 隔 二层拆除” 的时候混凝土养护强度 尚未达到 R 2 8强 度 等级 要求 。 3 针对 难点所 采取 的措 施和对 策 针对上述难点我们采取的措施和对策如下 ： 1 ) 把外悬挑 的梁板结构从地 面至顶层均 采用 满堂支架 支撑起来施 工 ， 但 不遵循 “ 隔二层拆 除” ( 拆模强度 1 0 0 ) 的法则。尽管悬挑工字钢搭设在 原 结构 悬挑 板 上 ， 因悬 挑 板 下 支模 架 不 拆 除 。故 此 工况下原悬挑板可视为非悬挑结构。 2 ) 水平悬挑采用 1 6号工 字钢梁 ， 其竖 向的间 距每隔三层( 即外脚手架单元高度小于等于 2 0 m) 挑 一次 ， 即 2层 、 5层 、 8层楼 面预埋 悬挑 的工字 钢梁 ( 而南立面由于有 2层大平 台， 则 5层 、 8层楼面预 埋悬挑的工字钢梁) ， 见 图4 。除了对悬挑的工字钢 梁进行强度和稳定性验算外 ， 还要对该楼层的钢筋 混凝土悬挑梁板在达到 R 2 8强度等级的情况下 ， 进 行强度和稳定性的抗力验算。 3 ) 为 保 守 起 见 ， 每 道 工 字 钢 梁 前 端 增 加 一 道 61 9钢 丝 拉 索 ( 钢 丝 拉 索 公 称 抗 拉 强 度 为 1 7 0 0 MP a ) ， 悬挑梁前端应采用吊拉卸荷， 拉索与水 平工字钢夹角不小于 6 0 。 ， 但 钢丝索不参 与悬 挑钢 梁 受力 计算 。 当顶层 的梁板 混凝 土完成 施工且 混凝 土强度达到拆模强度后， 按照拆 1 0层满堂支架一拆 9层满堂支架一 拆 8层满堂支架 一最后拆 1 层满堂支架的顺序施工 ， 确保支模架的施工荷载不 对悬挑钢筋混凝土梁板产生传递 。 4 ) 此外 ， 还要解决 以下事 项： 除 了对工字 钢 的强度 、 抗剪 、 刚度、 整体稳定进行验算外 ， 还需要对 型螺栓表面与梁板结构此时( 5 d ) 混凝土 的容许 浙江建筑 2 0 1 6年第 3 3卷 - 导 3 业RO l I p 闻 珍 藏 库 4 1 1 0 0 I n F 8 保 护 技 术 用 房 二 3 6 90 0 0 F 口 8 3 2 70 0 R F 口 办 公 2 8 50 0 7 冒 _ 边柱 走廊 办公 一 2 4 3 0 0 一 宾 、 = 罟 走廊 办公 2 01 0 0 F 8 展 览区 厂 m ： 1 5 30 0 4 F 口展 览 区 m - 昌 ：2 Q Q 3 F _ _ _ _ _ 走廊 厂 m 8 5 40 0 2 F I 景 办事大厅 办公 _ o1 5 0 景 0 0 0 0 1 F I l I F 图 4悬 挑 外 架 侧 面 图 ( 西 靠 北 侧 ) 粘结强度进行验算 ； 由于外架子是 以主体最大悬 挑 梁 ( 4 2 m) 为 基 准 搭 设 的 ， 因此 外 架 子 内立 管 在 遇 到 最 小 悬 挑 梁 ( 1 6 m) 的 内 凹 楼层 时 有 0 4 5+ ( 4 21 6 )= 3 0 5 m的间隙 ， 其水平杆要采取加强 措 施 。 4 支模 架的方案和悬挑 架体 系的设计 4 1 主要 的构造 设计 要 求 1 ) 根据总层数 、 各层 的层高、 立 面的凹凸变化 情 况 ， 在 2层 、 5层 、 8层 设 定 工字 钢 悬 挑梁 ， 其 悬 挑 外脚手架单元最大高度为 1 4 7 m， 最小高度为 1 2 6 m ( 均符合规范小于 2 0 m的要求 ) 。主体 四周钢筋混 凝土悬挑结构的支模架体系与室内框架结构的施工 方 法无 异 ， 考虑制 备 三 层 木模 板 和 配 备 三层 满 堂支 撑 ( 四周悬挑钢筋混凝土梁板制备 五层模板和配备 十层满 堂支 撑 ) ， 施工 进 度 每 月三 层 ， 施 工期 间 的 日 平均气温约 l 5。 2 ) 在 2层、 5层 、 8层楼面完成 之后 ， 布设 l 6号 工 字钢 水平 悬挑 梁 ， 水 平 悬 挑梁 的纵 向间距 与上 部 脚手架立杆 的纵 向间距( 1 5 0 0 mm) 相 同， 立杆直接 与悬挑钢梁应有可靠 的定位连接措施 ， 即在挑 梁或 纵 向钢 梁上 焊接 1 5 0 2 0 0 mm、 外 径 1 4的钢 筋 ， 立 杆套在其外 ， 并 同时在立杆下部设置扫地杆。 3 ) 悬 挑工 字钢 梁锚 固在原 结 构 悬 挑板 上 ， 当混 凝土结构完成顶层施工 ， 待悬挑梁板结构的支模架 全部拆除后 ， 还要满足外架子单元最下层结构的混 凝 土强度 达 到 1 0 0 。 4 ) 悬 挑钢 梁在 建筑物 内的锚 固长 度 为 2 0 0 0 m m， 尾端向里 3 0 0 m m处应 由不少于两道 的预埋 型 A 1 6螺栓固定 ， 外锚 固点到建筑物边缘 的距离 0 为 1 0 0 m m， 建筑物外悬挑长度 为 1 5 5 0 m m， 挑梁 端部离脚手架外立管定位点 1 0 0 mm( 焊接 2 0 0 m m、 外径 1 4的定位钢筋 ， 立杆套在其外) ， 悬挑前端应 焊接 A 2 0吊拉环 ， 与吊环连接的钢丝绳与水平工字 钢夹角不 小于 6 0 。 。钢筋拉环 、 u型螺栓与 型钢 间 隙用木楔楔紧。在悬臂端采用 61 9钢丝绳 ， 钢丝 绳拉结于上一层结构 的边梁， 形成能够支撑上部外 脚手架单元的平台， 在该层 的主体施工期间与其满 堂架子进行必要的临时拉结。见图 5 、 图 6 。 索具套 环绳夹 安全 环钢丝绳 末端 J j J i 注：绳卡间距 为6 7 d ， 妫 钢丝绳直径。 图 5钢丝绳绳卡做法 圈 6钢 丝 绳 连 揆 吊环 做 法 4 2 悬挑脚 手 架设计 计算 悬 挑 工 字钢 搭设 在 原 结构 悬 挑 板 上 ， 因 悬挑 板 下支模架不拆除 ， 故此工况下原悬挑板可视 为非悬 挑结构 。 4 2 1 立杆稳定性验算 ( 选组合风荷载作用) 单外立杆的轴心压力标 准值 N =N。 + 。 ： + 第 1 1期 郑建荣等： 大悬臂混凝土结构上进行型钢悬 t J b 脚手架的施工实践 4 1 No 1 k=2 3 0 4 +2 2 6 6 +2 02 5=6 5 9 5 k N 单外立 杆 的轴 心压力设计 值 N=1 2( N。 + N G 2 k ) + 0 91 4 N o 1 k=1 2( 2 3 0 4+2 2 6 6 )+ 0 9 X 1 4 2 0 25=8 03 6 k N M =0 9 X 1 4M k=0 9 1 4 Xk Z h 1 0= 0 9 1 4 0 5 6 4 1 51 8 2 1 0 ：0 3 4 5 k N m o r = ( )+ M I V=8 0 3 5 5 4 5 ( 0 1 8 8 4 2 4 )+ 3 4 5 3 7 1 0 4 4 4 9 0=1 7 7 7 2 7 N m m f l= 2 0 5 Nmm 满足要 求 。 4 2 2 悬挑主梁整体稳定性验算 悬挑 主梁 整体稳 定 性验算 见 图 7 、 图 8 。 立 7 _ - _ _ - - 一 图 7 工字钢 悬挑梁平面布置图 V 、 、 主梁内锚固定 建筑物边缘 量 主 梁 外 锚 固 定 对 J 9 0 0 l f - I l j n l r 1 4 5 0 2 0 0 0 5 5 O 图 8 工字钢悬挑梁侧面图 主梁轴向力 ： = 0 n = 0 1= 0 k N 压弯 构 件 强 度 ： o r =M ( y )+N A = 1 6 9 3 1 X 1 0 ( 1 0 51 4 11 0 。 )+0 X 1 0 2 6 1 0： 1 1 4 4 N m m 门 =2 1 5 N mm 符合要求。 受弯构件整体稳定性分析： O r = M ( 妒 ) 其中 为均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数。 查表 钢 结构设 计 规 范 ( G B 5 0 0 1 7 -2 0 0 3 ) 得 ， b =1 3 。 由于 大于 0 6 ， 根据 钢结构设计规范 ( G B 5 0 0 1 7 -2 0 0 3 ) 附表 B， 得到 b =1 0 70 2 8 2 b = 0 8 531 0。 o r=M ( b )=1 6 9 3 11 0 。 ( 0 8 5 3 1 4 1 1 0 )=1 4 0 8 N mm 力 = 2 1 5 N ra m 符合要求 。 4 2 3 连墙件承载力验算 Nl =1 4 X 0 5 6 44 2 X 1 5 =4 9 7 4 kN 长细比 A=l o i =5 0 0 1 5 9=3 1 4 4 7 ， 查 冷弯 薄壁型钢结构技术规范 ( G B 5 0 0 1 8 -2 0 0 2 ) 表 A 1 1 1得 ， = 0 9 1 3 。 ( l + 0 ) ( A )=( 4 9 7 4+ 3 )1 0 ( 0 9 1 3 X 4 2 4 )=2 0 6 0 N ram 0 8 5 X f =0 8 5 2 0 5 Nmm =1 7 4 2 5 N mm 满足要求。 扣件 抗 滑承载 力验算 ： l +No=4 9 7 4 +3=7 9 7 k N 1 X 1 2=1 2 k N 满足要求。 4 2 4 螺栓粘结力锚固强度计算 悬挑型钢主梁与楼板及边梁的连接见图9 、 图 l 0 。 锚固螺检 图 9 n型锚 固螺栓圈一 锚 固点锚 固螺栓 受力 ： N= 8 2 2 k N 螺栓锚 固深 度 ： hN ( 2 X叮 rd X )= 8 2 21 0 ( 2 X 3 1 4 X 1 6 x 2 5 1= 3 2 7 1 m m ( 下转第4 5页) 第 1 1期 樊桂明等 ： 浅谈地下室超长墙体补偿收缩混凝土配合比的优化与应用实践4 5 行 的 ， 即 自 2 0 1 3年 1 2月 1日始 至 2 0 1 4年 3月 1 5 日结束 ， 历时 3个半月。这期间我们对应用“ 补偿收 缩混凝土” 技术后超长地下室混凝土墙体在检测区域 裂缝的分布情况 ( 即裂缝的长度、 宽度、 间距 、 部位等 特征) 进行了检测与分析 。检测数据显示 ： 1 ) 外墙外表面裂缝数量略多于内表 ， 外表面裂 缝 平均 间距 约为 5 7 6 m， 而 内表 面裂 缝 间距 则 达 约 8 7 2 m 。 2 ) 裂缝宽平均在 0 1 2 2 m m左右 。说明该项 目 地下室超长墙体所使用 的“ 补偿收缩混凝土 ” 的配 合 比设计是合适 的， 是能够满足设 计及施工规范要 求 的 。 该工程地下室外 回填土后 ， 经多次检查 ， 尚未发 现 外墙 因收缩 变形 导致 的渗 漏现 象 。 5 结 语 通过本案例工程 的应用实践表明 ， 在地下室超 长墙体结构中应用“ 补偿 收缩混凝 土” 技术时 ， 只要 做好对混凝土配合 比的原材料控制及配合 比优化 ， 做好浇灌过程与养护等工作质量 的控制， 就可 以达 到改善混凝土性能 ， 提高长墙结构抗裂性能， 从而充 分利用混凝土 自防水性能来 实现结构防渗漏 的 目 的。虽然 ， 这次的工作还不能完全消除混凝土收缩 裂缝 ， 但它能够达到减少混凝土早期收缩裂缝并抑 制有害裂缝 ， 这正是我们所希望的结果 。 参 考 文 献 1 中国建筑科学研究 院 G B 5 0 1 1 9 2 0 0 3混凝土J t, JJ 剂应用技 术规范 s 北京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 0 3 2 中国建筑科学研究 院 C B 5 0 3 0 0 -2 0 1 3建 筑工程施工质量验 收统一标准 s 北京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 4 3 徐荣年 ， 徐欣磊工程结构裂缝控制 M 北京 ： 中国建筑工业 出版社 ， 2 0 1 0 4 中国有色金属工业协会 G B 5 0 0 2 6 -2 0 0 7工程测量规范 s 北京 ： 中国计划出版社 ， 2 0 0 8 5 王铁梦 建筑物的裂缝控 制 M 上 海： 上海科学技术 出版社 ， 1 9 8 7 ( 上接 第 4 1页) 角钢 图 1 0锚 固螺 栓 图 二 螺 栓验 算 ： =N ( 2盯d 2 4 )=8 2 21 0 ( 2 X 1 6 。 4 )= 2 0 4 5 N ra m = 5 0 N mm 符合要求 1 4 2 5 验算悬挑钢筋混凝土梁与悬挑脚手架界 面 内力 组合立杆结构 自重、 脚手板的自重 、 栏杆与挡脚 板 自重 、 围护材料 的 自重 、 立杆施工活荷载、 风荷载 作用下单立杆轴向力： 单外立杆 N= 8 0 3 6 k N， 单 内立 杆 N= 6 6 1 6 k N， 工字钢自重均布荷载 0 2 4 5 k N m； 每 根工字钢悬 挑梁传递到钢筋混凝 土挑梁段部 的荷 载 ： 集 中( 剪 ) 力 1 7 0 2 1 k N， 集 中力矩 1 6 9 3 6 k N m。 经结构验算 ， 外脚手架悬挑钢梁所传递给悬挑钢筋 混 凝 土梁板 的内力 基 本 接 近其 结 构 设计 最 大 抗 力 ， 满足要求。 5实施的效果 综上所述 ， 由于在实施前针对该项 目的施工重 点 、 难点， 编制了专项施工方案并进行 了专家论证 ， 提高了质量的可控性 ， 确保 了工期 ， 提高了功效， 保 证 了安全 。实际施工进度每月三层 ， 安全 、 质量 良 好 ， 并在市建委组织 的安全、 文明、 标化评 比中名列 前茅。该项 目主体验 收时， 得到 了设计方和验收专 家 的高度评价 ， 被评为“ 钱江杯” 优质工程。 6 结 语 目前 ， 城市建筑也从单一化向多维体发展， 不少 异类造型给建筑带来 了更为华美的外表 的同时， 高 空 、 大悬挑、 大层高的钢筋混凝土结构也给建筑施工 带来了新 的挑战。解决好大悬挑混凝土结构施工技 术 、 安全 、 质量、 进度的矛盾 ， 对土建工程施工技术人 员提出了更高的要求 ， 我们 只有认真地分析工程的 具体特点， 不断地实践总结 ， 才能最终掌握其内在的 规 律性 。