高空悬挑大跨度混凝土结构施工技术

高空悬挑大跨度混凝土结构施工技术

王新文 吴 军 胡 进

（中兴建设有限公司西南分公司 400020）

【摘要】：现代商业的发展对建筑的需求，早已不在是简单的满足使用功能，更多的是展示一个建筑物的鲜明个性，强调外观的视觉冲击，体现现代生活快节奏、简洁、实用，富有朝气的理念。重庆渝中区京剧团项目为甲级商业写字楼，因外立面需要在主楼12层位置设计3.767m宽悬挑大跨度混凝土结构，对施工技术的要求较高，施工难度大。 【关键词】：高空悬挑大跨度 悬挑钢平台 拉杆 钢管

1、工程概况

京剧团项目有两栋超高层商业写字楼和裙楼组成，建筑面积约214000㎡，地处成熟商业街核心地带，是地标性建筑之一，建筑立面造型简洁大方，为全玻璃幕墙。在1-1～1-9轴交1-P轴处设计有一高山流水造型，即在56.5米（12F)标高处设有外悬挑3.767米的混凝土结构，并在其悬挑结构外侧设置预埋件与钢结构连接，进行幕墙装饰施工 。高空悬挑结构部分长37.15米、宽3.6米，主梁截面尺寸为600㎜×700㎜，次梁截面尺寸为300㎜×600㎜，边梁400㎜×700㎜，梁外有950㎜×500㎜厚板，悬挑部分面积约134㎡。

2、方案选择与确定

针对工程情况对3个施工备选方案进行分析、比较、确定：

2.1方案一：

由于本项目有商业裙楼存在，且商业裙楼的顶标高为35.5米，，故导致距离悬挑板面56.5米标高高差为21米，因目前裙楼与主楼未同步施工，故只需要将此部分结构留下，待裙楼施工结束后，在裙楼屋面搭设落地式满堂支撑架施工悬挑结构。 2.2方案二：

采用工字钢搭设悬挑钢平台，工字钢下方做型钢斜撑，在工字钢平台上搭设满堂支撑架和外防护架。 2.3方案三：

采用工字钢搭设悬挑钢平台，在工字钢上方设置2道φ20圆钢拉杆斜拉，再在工字钢平台上搭设满堂支撑架和外防护架。

各方案优缺点分析 方案名称 方案一 方案二 方案三 优点 后期施工、施工成本低、施工工艺成熟、可靠 同步施工、结构质量易于保证 缺点 等待周期过长、存在立体交叉作业、安全风险较大 施工成本高，工字钢切割浪费大 评价 中 良 优 同步施工、质量易于保证 施工成本适中、拉结材料消耗量大 结论：经比较选择方案三为理想施工方案。

3、方案设计与计算

3.1方案设计思路:明确受力路径，分析受力模型，进行方案设计与验算。 3.2受力路径分析：通过满堂支撑架将施工荷载、结构自身荷载传递至立杆下方悬挑钢平台，钢平台通过拉结点以及锚环将力传递至已成型结构。 3.3受力模型建立：结构计算简图如下：

结构计算简图

3.4受力计算： 根据已建立的力学模型结合施工图分析各施工段的受力状况，并精确计算 其力的大小。假定该部位是在楼层内施工而非悬挑施工，首先计算模板正常支撑体系时的荷载，然后进行架体间距试设计，将承重杆件所承受的力与承重杆件自重移植于钢平台上，再对工字钢进行受力计算分析。

弯矩图(kN·m)剪力图(kN)

变形图(mm)

3.5钢平台设计：结合梁截面尺寸以及板厚决定采用16#工字钢作为钢平台骨架，工字钢纵

向间距为1.0m（由梁下方立杆验算得知），在横向贯通次梁（600㎜×700㎜）下方设置2根工字钢与纵向工字钢连接作为钢平台框架，工字钢的与结构之间连接采用2根φ20圆钢进行刚性连接。

3.6架体设计：在工字钢上搁置7排立杆作为结构施工、维护架体，对悬挑部分立杆间距设计为横向不等距，由内而外分别按照间距950㎜、950㎜、380㎜、380㎜、540㎜、820㎜，纵向等距为1.0米。

3.7钢平台搭设：为保证悬挑部分能够与大面楼层同步施工，将承重钢平台搭设与施工层以下8.4米高差(10F)处，在工字钢受力薄弱点设置钢筋拉杆（φ20圆钢）进行卸荷，因外挑长度为4.5米，斜拉点设两处，分别距端部 700㎜、2400㎜处。在工字钢悬挑段设置2道水平拉结杆，采用φ20钢筋与工字钢进行焊接，以加强钢平台侧向稳定性。

3.8架体搭设：因架体搭设高度为8.4米，搭设必须按照《建筑施工模板安全技术施工规范》JGJ162-2008以及《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011中扣件式满堂支撑架中普通型搭设，特别是剪刀撑的设置必须保证数量。 3.9各构件受力参数： 支撑结构杆件各内力计算 代表构件 主梁立杆 次梁立杆 次梁立杆 板立杆 防护架 工字钢 锚 环 钢拉杆

梁/板截面尺寸/厚 600×700 400×700 500×500 100 杆件受力 N=14.27KN N=12.91KN N=9.85KN N=4.41KN 杆件间距 1000×950㎜ 1000×760㎜ 1000×760㎜ 1000×950㎜ 验算结果 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 满足要求 483.0 160×88×6㎜ A=3.142cm A=3.142cm 22N=1.2KN 1000㎜ 251.34N/mm215N/mm2 1000㎜ 18.56N/mm242.5N/mm22178.27N/mm㎜2051000 N/mm

4、施工要点

4.1施工流程：工字钢定位→工字钢平台架设→工字钢平台φ20的圆钢斜拉→钢平台加固、校正→模板架体搭设→工字钢平台底部封闭→钢平台及架体预压试验→结构施工→变形观测→模板及支架拆除→材料清理。

4.2工字钢定位：按照设计好的间距放置工字钢并对工字钢统一放线，在架体搭设的相应位置焊好稳固钢筋（φ20长度20㎝），待工字钢放置就位后，再次拉通线校正。

图4.2-1图4.2-2

4.3工字钢平台架设：在工字钢校正后进行根部紧固处理，除采用锚环外还应在工字钢搁置段增加反向支撑。反向支撑采用联排钢管架进行，钢管支撑立杆应支撑于梁下方，并与外侧架体纵横连接为整体。图4.3

图4.3 图4.4

4.4工字钢平台φ20的圆钢斜拉：本工程采用φ20的圆钢作为钢拉杆（工字钢受力σ

max

=Mmax/W=198.91×10/141000=1410.7N/mm＞[f]=215N/mm）与11层主边框梁进行拉结。拉

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杆的连接方式为：与工字钢采用焊接，（焊接形式为双面焊10d)与边框梁采用螺栓连接(拉杆扯丝，配100㎜×100㎜×10㎜垫板外加螺帽组合紧固）。图4.4

4.5工字钢平台标高校正：在工字钢平台斜拉时要配合水平仪进行标高调整，校正方式为在工字钢上同一刻度处进行标高测量，通过不断调整拉杆锚固段的长度达到标高校正的目的。图4.5

4.6架体搭设：架体搭设一定要遵循先外部防护后内部架体、先竖向立杆后水平杆，外部防护与内部架体同步施工，立杆与剪刀撑同步搭设的原则。除搭设剪刀撑外还应该增加斜撑，斜撑两端分别置于贯通次梁下方和10F、11F楼面并与内排架体连为整体。图4.6

图4.5 图4.6

4.7钢平台底部封闭：在架体扫地杆搭设完毕后，满铺竹脚手板，并在脚手板上方用木模板封闭严实，在架体阴角部位除设置当脚板外还要用密目式安全网进行封闭防护，宜采用双层搭接不少于500㎜。图4.7、图4.8

图4.7 图4.8

4.8钢平台及模板架体预压试验：模板工程安装完成后，采用均布荷载模对架体预压，对架体进行检验，第一次堆荷为设计荷载的50％，然后逐次累加25％荷载，最大加载超过设计荷载的20％。在每次加荷后进行钢平台及模板工程的变形观测，以复核试验值与计算值是否符合，发现变形较大的部位进行加固，对模板架体按2.5‰的比例进行预起拱。 4.9结构施工：结构施工一定要遵循由内而外的原则，特别是混凝土浇筑一定要引起高度重视，按照先柱后梁、先内后外、先梁后板，边浇筑边观测的原则进行。

4.10变形观测：在此悬挑分部施工时即做好相关的变形观测，包含架体搭设过程中以及上部结构施工、混凝土浇筑过程中的变形观测，根据规范允许变形值为18㎜，实测变形值达9㎜时预警，变形值达12㎜时启动应急预案。

4.11模板及架体拆除：根据混凝土同条件试块强度报告的评定值来判断是否具备拆模条件，拆模时混凝土强度值应为设计值的100%后方可拆除。

5、施工注意事项

5.1成立检查验收小组，落实检查验收程序，全面履行施工、验收责任制度。 5.2做好钢平台以及架体搭设前的材料把关工作，禁止劣质材料用于该分项工程施工。 5.3做好施工前的班组交底工作，特别是特殊工种的持证上岗工作，施工现场一定要检查其施工人员的资格情况。

5.4做好施工过程中的检查工作，钢平台搭设至关重要，在施工中要及时检查其施工质量是

否满足施工方案的要求，架体的搭设要分段验收对于存在的问题要全数整改。

5.5重视变形观测，每次加载后复核试验值与计算值是否符合，变形较大的部位应立即进行加固。

5.6做好施工中隐蔽分项的质量把关工作，特别是悬挑部位梁筋的锚固长度以及根数、级别的检查核对工作。

6、安全保证措施

6.1因凌空21米且下方有人在施工，存在立体交叉作业，要按照项目部的管理要求统一协调，管理，施工区域设立警戒区，避免在施工中出现意外事故。

6.2架体搭设属于危险性较大的分项工程，搭设人员一定要具备相应操作技能的架子工进行，操作者一定要正确、规范使用安全防护用品。

6.3关键分项施工一定要全过程跟踪管理，按照由内而外，先竖向后水平的方式完成，并严格按照方案中变形观测的要求进行，确保了现场混凝土浇筑的顺利实施。

6.4拆除时一定要按照先支后拆、后支先拆、对称同步拆除的方式进行，同时注意施工现场安全防护用品的使用和拆除区域下方的警戒设置。

7、结语

7.1经项目部技术科对高空悬挑部位结构实体进行测量，混凝土外观内实外光，结构尺寸偏差均在《混凝土结构工程施工规范》允许范围之内。高空悬挑部位结构标高实测沉降量为7㎜，与预起拱的10㎜相抵冲，实际标高与设计误差3㎜，满足验收规范要求。高空悬挑高支模工程经过精心组织，合理安排，精细施工，达到预期的管理目标。

7.2高空悬挑高支模施工技术，证

明技术可行、安全可靠，大大地减少了高空作业的工程量，缩短了工期，保证了施工质量和安全，取得了良好的经济和社会效益，对类似工程施工具有普遍的指导意义。出师表

两汉：诸葛亮

先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也

。

臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。

先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。

愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。臣不胜受恩感激。

今当远离，临表涕零，不知所言。