劉民曾,徐嘉暉,鄒寶玉
(中建鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司,遼寧大連116000)
近年來,隨著社會生產(chǎn)力日益發(fā)展,超高層建筑高度不斷刷新人們的認(rèn)知。筒體結(jié)構(gòu)作為抵抗水平荷載最有效的結(jié)構(gòu)體系,因而在超高層建筑中應(yīng)用極廣。對于鋼框架核心筒結(jié)構(gòu),為保證受力合理,框架邊緣鋼梁設(shè)計基本為居于鋼柱中心位置,其余框架鋼梁通過外框鋼柱與核心筒剪力墻相連,因此外框壓型鋼板的板肋則平行于鋼柱軸線,導(dǎo)致外框邊緣存在一定范圍的懸挑結(jié)構(gòu)。
圖1 外框懸挑結(jié)構(gòu)
對于懸挑結(jié)構(gòu)普遍采用懸挑工字鋼搭設(shè)腳手架[1]進(jìn)行施工,然而對上文所述的懸挑結(jié)構(gòu):①懸挑范圍小,寬度≤500mm;②外框邊緣均存在懸挑結(jié)構(gòu),面積較廣,若采用懸挑架體施工,需投入大量人材機(jī),且施工工序煩瑣并存在一定的安全隱患。綜合上述施工問題,本文基于鋼框架核心筒結(jié)構(gòu),對于外框邊緣小懸挑板,利用加勁板及角鋼將框架邊梁與懸挑壓型鋼板有效連接,作為懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系,有效保證施工質(zhì)量及安全,節(jié)約生產(chǎn)工期,降低成本投入,同時也可保證后期幕墻預(yù)埋件等荷載要求,本懸挑結(jié)構(gòu)處理技術(shù)可為類似小懸挑結(jié)構(gòu)提供施工經(jīng)驗。
外框邊梁深化設(shè)計時于腹板外側(cè)增加12mm厚加勁板(間距2000mm)作為懸挑結(jié)構(gòu)支撐主要受力構(gòu)件,同時提高邊梁的穩(wěn)定性及抗扭性能[2]。該加勁板提前在鋼梁深化設(shè)計時加入,可減少后期二次焊接施工,具體加勁板的厚度及間距、位置等提前與設(shè)計院溝通,計算通過后方可實施。
隨著外框邊梁、加勁肋板的安裝,利用10#角鋼將邊梁同跨內(nèi)加勁板連接成整體構(gòu)件,擴(kuò)大受力面積的同時可提高懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系穩(wěn)定性,并可滿足壓型鋼板的鋪設(shè),焊接施工時應(yīng)保證角鋼與加勁板及兩側(cè)鋼柱接觸面焊接質(zhì)量,后期與鋼結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)同時進(jìn)行探傷。
目前超高層建筑外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)大多為幕墻,幕墻預(yù)埋件在主體結(jié)構(gòu)外邊緣預(yù)埋,對于類似懸挑結(jié)構(gòu)需增加混凝土暗梁以保證幕墻埋件受力,如此懸挑范圍內(nèi)混凝土底模則可改為無肋鋼板,以便暗梁鋼筋綁扎。結(jié)構(gòu)外側(cè)同樣利用鋼板作為樓板邊模,待壓型鋼板鋪設(shè)后進(jìn)行焊接,若改為無肋鋼板則可連同側(cè)模一同制作安裝,無肋鋼板及側(cè)模鋼板厚度均為1mm。
懸挑結(jié)構(gòu)鋼筋工程按照圖紙及相關(guān)規(guī)范施工,如懸挑結(jié)構(gòu)作為幕墻埋件受力構(gòu)件,提前與建設(shè)單位及設(shè)計單位確認(rèn)鋼筋綁扎要求等。結(jié)構(gòu)底模及邊模均采用鋼板,混凝土施工需滿足相關(guān)規(guī)范要求,澆筑后及時養(yǎng)護(hù),見圖2、圖3。
圖2 懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系平面
圖3 懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系側(cè)視圖
對于結(jié)構(gòu)邊緣懸挑結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)采用型鋼作為支撐系統(tǒng)挑梁,首先需要將錨環(huán)預(yù)埋在下一層結(jié)構(gòu)樓板中,提前計算懸挑鋼梁錨固長度、懸挑長度及間距等參數(shù)。施工過程中需注意將懸挑鋼梁與錨環(huán)塞緊固定,保證懸挑架體基礎(chǔ)穩(wěn)固,隨后在懸挑鋼梁上搭設(shè)懸挑架作為施工架體,鋼梁間縫隙需封閉以防止掉落雜物,懸挑架搭設(shè)需滿足相關(guān)規(guī)范要求,架體搭設(shè)完成后通過驗收方可進(jìn)行下一步施工。懸挑架體僅可作為施工操作架,不允許額外承重。采用傳統(tǒng)懸挑架體施工懸挑結(jié)構(gòu)時,需投入大量人材機(jī),且施工工序煩瑣并存在一定的安全隱患。
本文探討的處理技術(shù)可為懸挑結(jié)構(gòu)提供有效支撐,后期懸挑結(jié)構(gòu)若作為受力構(gòu)件(如作為幕墻埋件受理結(jié)構(gòu))可保證施工質(zhì)量及安全,同時施工過程中簡易便捷,可節(jié)約生產(chǎn)工期,降低成本投入。具體施工特點如下:
(1)本懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系施工簡單,加勁板于鋼梁深化設(shè)計時增加,角鋼隨鋼梁安裝時一同焊接,底模及側(cè)模鋼板隨外框壓型鋼板一共鋪設(shè)、固定,相對傳統(tǒng)懸挑腳手架施工節(jié)約工期,減少人工、材料及垂直運輸機(jī)械等投入,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。此外采用本支撐體系,可減少現(xiàn)場模板加工制作時的廢渣污染及懸挑架搭設(shè)時的噪聲污染,具有一定的環(huán)保效益。
(2)本懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系將懸挑構(gòu)件與鋼框架邊梁有效連接,避免普通模板支設(shè)時與鋼梁之間形成縫隙,造成混凝土質(zhì)量問題。角鋼與加勁板焊接部位應(yīng)保證焊接質(zhì)量,適量對焊縫進(jìn)行探傷,底模鋼板安裝時及時利用栓釘將其與鋼梁上翼緣固定。
(3)本懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系利用加勁鋼板作為受力構(gòu)件,同時利用角鋼將加勁板連成整體,顯著增加懸挑板的承載強(qiáng)度,后期幕墻單元板塊安裝時,預(yù)埋件相關(guān)荷載可通過加勁板、鋼梁有效傳遞至鋼柱,提高幕墻預(yù)埋件穩(wěn)定性,保證幕墻施工安全。本懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系隨主體鋼結(jié)構(gòu)安裝時一同施工,減少搭設(shè)懸挑架時臨邊作業(yè),避免安全事故發(fā)生。
(4)懸挑范圍內(nèi)若存在提高幕墻預(yù)埋件錨固的混凝土暗梁,暗梁縱筋可與兩側(cè)鋼柱焊接,若無暗梁,懸挑板板筋也可適當(dāng)與鋼柱點焊連接,提高錨固力。
(5)懸挑范圍內(nèi)混凝土應(yīng)與外框樓板混凝土一同澆筑,但應(yīng)先澆筑外框內(nèi)側(cè)混凝土,完成之后再澆筑懸挑范圍內(nèi)混凝土,澆筑過程中專人觀察支撐體系,保證懸挑結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量[3]。本支撐體系外側(cè)邊模利用與底模同類型鋼板,免除后期拆模工序。
本懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系已在大連某超高層綜合體結(jié)構(gòu)中實際應(yīng)用,具體材料選?。杭觿爬甙搴穸葹?2mm,間距為2m,連接構(gòu)件為10#角鋼,懸挑結(jié)構(gòu)底模及豎向邊模均為1mm鋼板。實際施工過程簡單,鋼結(jié)構(gòu)工人焊接鋼框架邊梁時即可同步施工,為懸挑板提供有效支撐的同時保證施工的質(zhì)量與安全,施工后混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量良好,有效作為幕墻預(yù)埋件支撐結(jié)構(gòu),得到建設(shè)單位及監(jiān)理單位的認(rèn)可。
框架核心筒結(jié)構(gòu)作為當(dāng)前高層、超高層建筑主要形式,對于邊緣懸挑結(jié)構(gòu)選取合適的支撐體系可有效提高施工效率、降低施工成本,消除質(zhì)量、安全隱患。本文對于超高層鋼框架核心筒外框邊緣懸挑結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,對小懸挑板支撐體系進(jìn)行了優(yōu)化,采用加勁板及角鋼作為懸挑板支撐受力構(gòu)件,免去傳統(tǒng)搭設(shè)懸挑架施工工藝,且加勁板與角鋼的支撐構(gòu)件剛度大、穩(wěn)定性好,現(xiàn)場施工也方便快捷,節(jié)約了工期并減少了施工成本及現(xiàn)場施工污染,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時為后期幕墻單元板塊安裝提供良好的承載力,減少臨邊作業(yè)等,避免安全事故。經(jīng)實際應(yīng)用,該支撐體系可行性強(qiáng),可為類似框架核心筒外框懸挑結(jié)構(gòu)提供參考實例。