高空大悬挑预应力混凝土结构模架支撑平台施工技术.pdf

浙 江建 筑 ， 第 2 9卷 ， 第 6期 ， 2 0 1 2年 6月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n，Vo 1 ． 2 9，No ． 6，J u n ． 2 0 1 2 高空大悬挑预应力混凝土结构模 架 支撑 平 台施工技术 Co n s t r u c t i o n T e c h n o l o g y o f Hi g h Al t i t u d e Pr e — s t r e s s e d Mol d Ba s e Su p p or t Pl a t f O r m O f Co n c r e t e Ca n t i l e v e r S t r u c t u r e 宋 洁 人 ， 程鹏 S ONG J i e — r e n，C HENG P e n g ( 浙江大学建筑工程学 院， 浙江 杭州 3 1 0 0 5 8 ) 摘要 ： 通过一种安全可靠 的支撑平 台装置技术 ， 使得高空大跨度悬挑结构模板 支架可 以不 用从地 面搭 设 ， 既解决 了高空 大 跨度悬挑结构施工进度受后张法 预应力施工时间 限制的难题 ， 又满足 了高空大跨 度悬挑钢筋混凝 土多层结 构能够连续 施工和安 全 施 工 的 要 求 。 关键词 ： 高空 ； 模板支架 ； 大跨度悬挑 ； 施工技术 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 8— 3 7 0 7 ( 2 0 1 2 ) 0 6— 0 0 3 7—0 3 1工 程 概 况 浙江大学农生组团办公实验大楼位 于浙江 大学 紫 金港校 区东 区东南角 ， 组 团包 括 四个学 院 ： 农业 与生物 技术学院、 环境与资源学院、 动物科学学院、 生物系统 工程 与食 品科学 学院 ， 以及一 个 国家实验 室。建设 总 用地面积 1 0 2 0 6 0 m ， 总建筑 面积1 3 7 2 0 0 m ， 主楼建 筑 1 3层。 该 组 团大楼 由 中 国建 筑 设 计研 究 院 设计 ， 使 用 功 能 以教学 实验 用 房 及各 学 院科 研 办公 用 房 为 主。 针对组 团内 学科 的 相 关 性 ， 设 计 师 引进 了 “ 高 分 子 链 ” 结构 的概 念 ， 将 各 学 院首 尾 相 接 ， 组 成 一 个 “ 链 状 结构 ” 。在 强 调 组 团建 筑 整 体 性 的 同 时 ， 为 了丰 富活跃 建 筑体 形 ， 设 计 师 在建 筑体 的局 部—— 建 筑 主楼 西侧 第 9层 的高 度上 做 了连 续 5层 的大悬挑 外 伸体 ， 见 图 1 、 图 2 。该 工 程 于 2 0 0 8年 5月 开 工 ， 2 0 1 0年 7月竣工 。 2模架的支撑架设计 浙 大紫金港 校 区农 生组 团建 筑 主楼西 侧 的建 筑 图 1 农 生 组 团 建 筑 主楼 北 立面 大悬挑部分位于建筑第 9层高度处， 其上还有 5层 ， 悬 挑跨度为 4 ． 0 m， 悬挑 主梁 结构 采用后 张 法预 应力 钢绞线来承担使用荷载产生的内力。为了满足施工 单位对高空 5层楼 面 加 1层屋 面 的混凝 土 结构 浇筑 能够按照通 常的施工程序连 续施工 的要求 ， 笔 者 的设 计思路是不使用斜拉杆悬挑型钢支撑架方案 ， 因其要 在第 9层框架 主梁 达 到设 计强 度后 才 能承 受支 撑架 斜拉杆的荷载 ， 施工等待 的时间比较长， 若是在第 8 层框架主梁上设置斜拉杆的吊点， 则悬挑平台上搭设 收 稿 日期 ： 2 0 1 2— 0 3—0 7 作者简 介： 宋 洁人 ( 1 9 5 7 一 ) ， 男 ， 浙江绍兴人 ， 高级工程师， 从事土木工程施工教学和科研 工作。 浙 江建筑 2 0 1 2{ f 第 2 9卷 图 2主楼西侧的高空 多层大悬挑建筑外伸体 的 模 架 会 有 两 层 楼 高 ， 其 施 工 风 险 比较 大 。综 合 分 析 后 ， 笔 者采用 三 角 钢 托 架 支 撑平 台 的结 构 形式 将高空悬挑 的第 9层 、 1 0层 、 1 1层 的 3个 楼 层的荷 载 传 递 到 其下 两 层 ( 第 7 层 、 第 8 层 ) 的 横 向 框 架 主 梁 和 框 架 柱 上 ； 高 空 悬 挑 的第 1 2层 、 1 3层 和 屋面层 的荷 载 则 通过 设 置 在 第 1 0层 和 第 1 1 层横 向框 架 主梁 以 及框架 柱 上 的第 二个 j 角 钢 托 架 来 传 递 ( 见图 3 ) 。第 1 1 层 处 的型 钢横 挑 梁 支 座 用 钢垫 板 在横 向混 凝 土 框架 主 梁上 以及 型 钢 横挑 梁 里侧 端 部 拉 结 图 3型钢 悬 挑模 架 支 撑 架 剖 面 方 案 示 意 图 点处垫 高一 定 的 高度 ( 垫 高 2 0 0 m m， 钢 垫 板 不 再 移 除 ) ， 而 型钢 横 挑 梁 下 的型 钢 斜 支 撑 杆 则 穿 过 在 第 1 1层混 凝 土楼 面处预先 留出的 2 5 0 mm 2 5 0 I Y I l I I 方 洞与型钢横挑梁焊接 ， 型钢斜支撑杆可 以使型钢横 挑 梁与其 下 的混凝 土悬 挑 楼 面 之 间保持 2 0 0 mm 的 高 度 间隔 ， 施 工时要 保 证 型 钢 斜 支撑 杆 不 能 碰 到第 1 1层混 凝土 楼板 ， 从 而使第 二个 三角钢 托架 与第 1 1 层悬 挑处 的混 凝土 楼 板 在 理论 上 可 以完 全脱 开 ， 使 悬挑 范 围 内的 第 1 2层 、 1 3层 楼 板 及 犀 面板 结 构 的 混凝土重力荷 载 和支模 架 荷载 通 过此 二 三 角钢 托架 上 的钢平台直接传递到第 1 1层和第 1 0层横 向混凝土 框架主梁及 框架 柱上 。支撑 三 角钢 托架 的横 向框 架 主梁经结构验 算应能够满 足承载力 的要求 ， 若不 能满 足 ， 则应适 当地对横 向框架 主梁进行 支撑 加 固。此处 采用 的三角钢 托架支撑平 台的结构形 式 ， 可 以满 足施 工单位希望各 层 大悬 挑楼 屋 面混 凝土 结构 能 够 与主 结构 的楼屋 面 同步施工 和连 续施工 的要求 。 三角 钢托 架 ( T J 1 ) 的材 料 组 成 为 ： 横 挑 主梁 采 用 2 5 a号工 字钢 ， 主斜 支撑杆 采用 2 0 a号槽 钢 ， 小 斜 撑支 杆采 用 2 L 5 0 5角钢 。斜 撑杆 采用焊 接 方式 与 楼层 混凝 土横 向框架 主梁 顶 面和侧 面处 的预 埋件 连 接 。在这 种三 角钢 托 架 结构 中 ， 型 钢横 挑 梁 及 以下 的钢 支撑 杆件共 同构 成桁 架体 系来 承受 上部 混凝 土 模板 支架 架体传 递 的荷 载 ， 结 构 分 析可 以简 化 为 平 面桁 架体 系 。图 4～ 6分 别为第 8层 和第 l 1 层 的二 三 角钢 托架 设计 图 。 j马i 1—r 兰 I 詈 l 手 l 三 T J 上铺槽钢檩条 @ @ ⑩@ @ 图 4 第 8层 悬 挑 三角 钢 托 架 T J 1和 T J 2平 面 布 置 图 图 5 第 8层 悬 挑 三角 钢 托 架 立面 图 第 6期 宋洁人等 ： 高空大悬挑预应力混凝土结构模架支撑平台施工技术 3 9 ] ／ | 槽 钢 檩 条 ] 布 ／ 1 I 8 U I 。 — 。 。 l l ／ ， ． 塑 件 5 ／ — ■ 开孔2 5 O 2 5 O 椭 ＼预埋件 图 6第 l l 层 悬挑 三角钢托架立面图 3 三角钢托架平 台的安装施工技术 3 ． 1 三 角钢 托 架平 台、 上 部 支模 架施 工 工 艺流程 三角 钢 托架 平 台、 上 部 支模 架施 工工 艺 流程 如 下 ： 横 向框架 主梁 顶 、 上层 横 向框架 主梁侧 面安设 预 埋 件一 浇筑 楼层 梁板 混凝 土 、 养 护一 安装 主斜撑 杆 、 小 斜撑 杆一 安装 横 向型钢 主梁一 型钢 主梁 上部 安装 槽 钢檩 条一 检查 验收一 槽 钢檩 条上铺设 花 纹钢板 一 花纹钢 板上 搭设 满堂 钢管 支模架 。 3 ． 2 三 角钢 托 架平 台的设 计 、 安 装技 术要 点 ( 1 ) 依据 建筑 结构 荷 载规 范 以及 高空 悬挑 处 混 凝 土结 构设 计 图纸 ， 计 算荷 载值 ， 以确定 预埋 件 的埋 设 楼层 、 埋设 位置 和钢 托架 的榀 数 ， 确定 型钢横挑 主 梁 、 主 斜撑杆 、 小斜 向拉杆 的型号 和规格 ； ( 2 ) 在确 定 的楼 层 结 构相 应 位置 处 埋设 锚 筋 型 预 埋件 ； ( 3 ) 待搭设 三角钢托架 的楼层 混凝土强 度达到设 计等级后 ， 搭设第一层三角钢托架 ， 斜撑杆 采用焊接方 式 与横 向框 架主梁顶 面和侧 面的预埋件 连接 ； 为 了方 便工人施工操作 、 保障施工安全 ， 还需要在原 外墙脚手 架外侧拼搭外脚手架 ， 拼搭 的外脚手架搭高至屋顶 ； ( 4 ) 三角 钢 托 架 上 焊 接 槽 钢 檩 条 、 铺 设 花 纹 钢 板 ， 花纹 钢板 上在钢 檩条 位置 处焊 接短 钢筋 ； ( 5 ) 搭 设 第 二 个 三 角 钢 托 架 ： 此 处 的 主斜 撑 杆 需要 穿越 楼层 中事先 预 留 出的方洞 与型 钢横挑 主 梁 焊接 ， 钢横 挑 主梁则 应 放 置 在 支 座处 的加 高 钢 垫板 上 ， 使得钢横挑主梁与其下面的楼面完全脱开 ， 以保 证此 钢托 架上 的荷 载能 够直接 传递 到框 架主梁 上 。 4 三角钢托架 平台上 的模 架、 楼层混凝 土和 预 应 力 的施 工 程 序 ( 1 ) 将 钢托 架上 部楼 层 结 构混 凝 土 支模 架 的钢 管立 杆插 在钢 板平 台面 焊 接 的短 钢 筋 上 ， 搭 设 上 部 楼层 梁板 混凝 土 的模 板 支撑架 。模 架架 体起 拱应 结 合规 范 的要求 和钢 托架 满荷 的变形 量综 合考 虑 。 ( 2 ) 铺设模板 ， 绑扎钢筋 ， 浇筑梁板构件混凝土。 ( 3 ) 按 照 正 常 的 施 工 流 程 ， 施 工 其 上 两 个 楼 层 结构 的混凝 土 。 ( 4 ) 在 屋面 结构混 凝 土浇筑 完成 后 ， 可 以从第 9 层结 构开始 ， 进 行混 凝 土悬 挑 主 梁 的 预应 力 张 拉 和 孔道灌 浆 的施 工 ， 而后 ， 依 次上 移 ； 为 了加 快 施 工 进 度 ， 在 满足 施工 防护 安全 的前 提下 ， 也可 以在第 9层 结构 混凝 土达 到设 计 等 级后 ， 开始 进 行 第 9层 结 构 悬挑 主梁 的预 应力 张拉 和孔道 灌浆 施工 ， 然后 ， 依 次 上移 进行 预应力 施工 。 ( 5 ) 当屋 面 结 构 混凝 土 达 到 设 计 强 度 等 级 、 孔 道 灌浆 强度 达 到 1 5 N ／ m m 后 ， 可 以从 上 到 下 ， 依 次 拆 除各 层 的构件 模板 和支 撑架 以及 三角 钢托架 。 5 结 语 本文通过一种安全可靠的大跨度悬挑支撑平台 装 置施工技术 ， 使 得高空模板支 架可 以不用从 地面搭 设 ， 还 能够使高空 悬挑范 围的模 板支架 的搭设 和混凝 土 悬挑结构 的施工 进度 可 以不 受预 应力 张拉 时 间 的 限制 ， 解 决 了高 空 、 大 跨度 混凝 土 悬挑 结 构支 模 困难 与 风险大 的问题 ， 降低 了施工成 本 ， 安 全可靠 ， 施 工 可 控性 强。三角钢 托架各部件受力 明确 ， 整 体安 全稳定 性 高 ， 所 依托 的混 凝 土横 向框 架 主梁强 度较 高 ( 正 常 的施 工工期 内) ， 结构 可靠 性强 ， 钢托架 上部 的楼 层混 凝 土可以实现 连续 施 工。本 施工 技术 可 以将 整 体楼 层结构 的常规施 工 与局 部 的预应 力施 工 组织 成 流水 施工 ， 两 者配合协 调 ， 使 预 应力 施工 不 影 响整 体结 构 的施工工 期 ， 满足 了高空 、 连续多 层 、 大跨 度悬挑 楼屋 面混凝 土结构能够连续 施工和安 全施 工 的技术要 求 。 参 考 文 献 [ 1 ] 卓新． 高危专项工程施工方案的设计方 法与计算原理 [ M] ． 杭 州 ： 浙江大学出版社 ， 2 0 0 9 ： 6 0— 6 2 ． [ 2 ] 张启文 ， 夏志斌， 黄友明， 等． G B 5 0 0 1 7 --2 0 0 3钢结构设计规范[ S ] ． 北京 ： 中国计划出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 3 ] 王亚琦． 三角形悬挑 支架 的定型化设计 、 制作和安装 [ J ] ． 上海 建设科技 ， 2 0 0 7 ( 2 ) ： 5 6—5 7 ．