劉炫辰 朱文婧

中國華西企業(yè)有限公司 廣東 深圳 518034

為追求建筑物大空間、大視野，巨型角柱多用于超高層建筑設(shè)計(jì)中。其施工方式主要采用配套爬模單獨(dú)進(jìn)行，然而對(duì)于架空層及挑板位置，無法設(shè)置附著掛座或附著處結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力情況無法滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，往往會(huì)造成爬模使用受限，影響巨型柱施工，甚至造成結(jié)構(gòu)安全隱患。本文針對(duì)上述2種情況，結(jié)合案例工程實(shí)際應(yīng)用情況，就如何解決架空層及挑板上爬模附著掛座設(shè)置的問題作出探討。

1 案例工程概況

深圳市某工程為超高層建筑，建筑高度300 m，為核心筒＋巨型柱＋環(huán)帶桁架形式，層高4.5 m，局部樓層架空1層（無結(jié)構(gòu)構(gòu)件），建筑物四周為型鋼混凝土巨型柱，巨型柱外擴(kuò)300 mm為結(jié)構(gòu)邊，整個(gè)外立面為玻璃幕墻。

工程建筑高度較高，核心筒先行施工，巨型柱采用專用爬模獨(dú)立施工，外側(cè)非工作面不設(shè)置整體外防護(hù)。針對(duì)上述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，施工單位將巨型柱爬模附著節(jié)點(diǎn)施加于結(jié)構(gòu)的荷載條件提請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位復(fù)核后，得出結(jié)論是該處挑板無法承受該荷載，且由于樓層存在架空層無法設(shè)置附著點(diǎn)，因此常規(guī)附著方式無法滿足設(shè)計(jì)、施工要求，如圖1所示。

2 挑板處附著支座處理

設(shè)計(jì)單位在對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算時(shí)，只考慮了自身自重產(chǎn)生的恒載及后期使用荷載，而作為懸挑構(gòu)件，尤其是懸挑板，其受力條件往往不是很好，也就造成了在由于施工需要而對(duì)其施加豎向荷載時(shí)，其受力情況往往不滿足要求。本文所述的巨型柱爬模常規(guī)附著方式是通過附著掛座，將整個(gè)爬模質(zhì)量及施工荷載、材料堆載、風(fēng)荷載等傳遞到該挑板上，但挑板受力不滿足要求。因此，為消除此施工荷載造成結(jié)構(gòu)施工過程中的安全隱患，盡量考慮不讓挑板受力，同時(shí)需考慮滿足爬模使用。

圖1 巨型柱爬模支座與主體結(jié)構(gòu)位置關(guān)系

按照上述思路，對(duì)于該處掛座，采用了斜拉橋掛座的形式，即通過在懸挑支座處墊高掛座，讓掛座不與挑板進(jìn)行接觸[1-2]。對(duì)于外挑部分掛座，由于懸挑段增長，對(duì)應(yīng)力臂也相應(yīng)增長，可以采用提高掛座型材強(qiáng)度，使其滿足端部受力要求的方式解決?？紤]經(jīng)濟(jì)性及操作性，可采用增設(shè)斜拉桿配合增設(shè)的中間立柱，實(shí)現(xiàn)將荷載統(tǒng)一由立柱傳遞到挑板支座處的目的，從而保證結(jié)構(gòu)安全。斜拉橋式掛座構(gòu)造如圖2所示，荷載傳遞如圖3所示。

圖2 斜拉橋式掛座構(gòu)造示意

圖3 斜拉橋式掛座荷載傳遞示意

在圖3中，爬模在掛座端部施加向下的豎向荷載F0（受壓），由于③節(jié)點(diǎn)處墊高，因此①節(jié)點(diǎn)處與樓板無接觸，不會(huì)使挑板承受荷載，同時(shí)該處荷載通過拉桿①傳遞到中間立柱及拉桿②，由于②節(jié)點(diǎn)處受拉，沿拉桿②會(huì)產(chǎn)生如F2方向的力，可以抵消部分F1的分力，剩余分力連同F(xiàn)1對(duì)中間立柱的分力通過中間巨柱形成F3豎向荷載傳遞至支座梁，從而在滿足爬模受力需要的同時(shí)保證挑板結(jié)構(gòu)安全。而對(duì)于此工況，設(shè)計(jì)單位僅需復(fù)核F3對(duì)支座梁產(chǎn)生的影響是否滿足要求即可。

斜拉橋掛座采用高強(qiáng)螺桿及配套螺母、墊片，通過穿樓板的方式與主體結(jié)構(gòu)固定牢固，安裝方式為在澆筑混凝土樓板前，按照預(yù)埋點(diǎn)位圖提前放線定位，按定位在樓板之上預(yù)埋PVC套管（套管直徑較高強(qiáng)螺桿直徑大一級(jí)），并將套管與樓板鋼筋固定。板面混凝土澆筑完成后，先進(jìn)行孔位檢測(cè)，保證孔位偏差在誤差范圍內(nèi)，再利用高強(qiáng)螺桿穿過樓板及掛座固定孔，兩側(cè)使用雙螺母及墊片將掛座固定穩(wěn)定。完成后吊線保證軌道與掛座端部卡口對(duì)中即可。需注意的是，為防止挑板受力，不讓挑板與掛座接觸，需在挑板支座處利用木板或鋼片墊高，使掛座豎向荷載通過墊板傳遞到下層可靠支座上。

3 架空層處掛座處理

在架空層位置，最大的難題是沒有結(jié)構(gòu)構(gòu)件用于爬模附墻附著，而使爬模無法爬升。為此，采用了加高樓層掛座（簡(jiǎn)稱“加高掛座”）的方式進(jìn)行處理。

加高掛座的基本原理是利用一個(gè)穩(wěn)定的支撐，將原附著支座置于該支撐上并與其有效連接，使其穩(wěn)定，作為爬模固定點(diǎn)，但不單獨(dú)承受豎向荷載，只作為爬升過程中的安全富余受力點(diǎn)考慮。架體爬升完成后，荷載靠其上、下相鄰樓層附著掛座傳遞至對(duì)應(yīng)樓板。支撐由1根主撐桿、1根副撐桿及3根斜撐桿組成，主撐桿架高（高出下層附著掛座）立于下層掛座上方用于承受主要荷載，副撐桿固定于主撐桿上，用于支撐掛座固定件端部，斜撐桿分別設(shè)置于主立桿后側(cè)及左右兩側(cè)，所有桿件設(shè)置螺桿活動(dòng)頭用于標(biāo)高控制及調(diào)平，主撐桿設(shè)置預(yù)埋螺栓孔，用于加高掛座固定，具體如圖4、圖5所示。

圖4 加高掛座平面

圖5 加高掛座立面

在圖5中，主撐桿、副撐桿及斜撐桿形成一個(gè)穩(wěn)定的三角支撐架，掛座通過掛座固定件與支撐架固定在一起，這種穩(wěn)定的空間三角鋼架結(jié)構(gòu)在原本需要設(shè)置附墻而無法設(shè)置的位置提供了可附著的點(diǎn)，從而解決結(jié)構(gòu)架空處架體無構(gòu)件可附著爬升的問題。采用加高掛座的爬架爬升的具體爬升步驟如圖6所示。

圖6 采用加高掛座的爬架爬升示意

在圖6中，由左至右分別為爬架爬升的第1階段、第2階段和第3階段，此時(shí)的工況為施工完成N層結(jié)構(gòu)構(gòu)件，N＋1層為架空層，無結(jié)構(gòu)構(gòu)件并已設(shè)置加高掛座。

在第1階段，利用N層及N－1層梁板作為架體附著的主要受力點(diǎn)進(jìn)行N層結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工，待N層結(jié)構(gòu)構(gòu)件混凝土澆筑完成后，進(jìn)行退模并開始爬升。在爬升過程中，N層梁板為主要附著受力點(diǎn)，N＋1層的加高掛座作為爬升過程中的安全富余受力點(diǎn)，此爬升工況一直持續(xù)到第2階段，即N＋2層附著點(diǎn)附著完畢。

在第2階段，由于N＋1層架空無結(jié)構(gòu)構(gòu)件需進(jìn)行施工，因此，該階段理解為爬升過程中的中間過渡階段，在N＋2層附著完畢后即松開N層附著，使架體繼續(xù)爬升。在此爬升過程中，N＋2層梁板為主要附著受力點(diǎn)，N＋1層的加高掛座作為爬升過程中的安全富余受力點(diǎn)，此爬升工況一直持續(xù)到第3階段，即N＋3層附著點(diǎn)附著完畢。

第3階段為N＋2層結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工階段。在結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工過程中，N＋2層梁板及N＋3層梁板作為架體主要附著受力點(diǎn)，N＋1層的加高掛座作為爬升過程中的安全富余受力點(diǎn)。待N＋2層結(jié)構(gòu)構(gòu)件施工完成后，松開N＋1層附著，利用N＋2層及N＋3層梁板作為爬升附著受力點(diǎn)進(jìn)行爬升，進(jìn)入正常樓層附著及爬升階段，從而解決架空層處沒有構(gòu)件可附著時(shí)的爬架爬升問題。

4 安全管理

對(duì)于上述2種爬架掛座的安全管理，除需遵循爬架常規(guī)的安全管理外，還需從設(shè)計(jì)方案實(shí)施是否正確及產(chǎn)品材質(zhì)是否合格兩方面進(jìn)行把控，具體總結(jié)如下：

1）斜拉橋掛座及加高掛座的設(shè)計(jì)加工形式、定位需符合方案設(shè)計(jì)要求。

2）掛座、空間三角支撐架等所使用的各類鋼材產(chǎn)品需保留產(chǎn)品合格證及材質(zhì)檢測(cè)書，對(duì)于高強(qiáng)螺桿等重要受力部件，除應(yīng)有鋼材生產(chǎn)廠家產(chǎn)品合格證及材質(zhì)證明外，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢，確保材料質(zhì)量符合安全要求。相關(guān)構(gòu)件進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，項(xiàng)目部應(yīng)組織監(jiān)理、專業(yè)單位等相關(guān)方對(duì)產(chǎn)品驗(yàn)收后再進(jìn)行安裝。

3）作為受力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件（混凝土梁板等），需按設(shè)計(jì)要求（爬架受力）達(dá)到相應(yīng)強(qiáng)度后，方能實(shí)施附著受力。

4）爬架爬升后，對(duì)于新產(chǎn)生的臨空面、臨邊等需及時(shí)防護(hù)。

另外，可在結(jié)構(gòu)支座梁及加高支座支架上定點(diǎn)觀察其沉降情況，有條件的可進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)單位可提供相應(yīng)預(yù)警值，由專業(yè)單位實(shí)施具體監(jiān)測(cè)，確保結(jié)構(gòu)安全。

5 結(jié)語

斜拉橋掛座、加高掛座的應(yīng)用解決了超高層巨型柱在施工過程中遇樓層挑板及架空層位置時(shí)，無法設(shè)置附著掛座的問題，有效節(jié)約了施工工期，在保證施工安全的同時(shí)也確保了結(jié)構(gòu)安全。

斜拉橋掛座的處理方式從本質(zhì)上來講是通過優(yōu)化力的傳遞方式，在掛座附著處尋找更有利的受力支座，從而達(dá)到保護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的目的。但對(duì)于優(yōu)化后的支座受力情況，仍需將相應(yīng)荷載條件提請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位復(fù)核確認(rèn)，滿足要求后才能使用。

對(duì)于加高掛座，其處理思路為在架空處爬模需要設(shè)置附著點(diǎn)的位置通過人為增設(shè)鋼架附著點(diǎn)。由于應(yīng)用工程架空位置具有一定的特例性（樓層架空間隔為1層），對(duì)于其他更高的架空高度，可以通過提高掛座材質(zhì)強(qiáng)度的方式來解決，不過提高材質(zhì)強(qiáng)度后是否經(jīng)濟(jì)需重新測(cè)算。對(duì)于更多的架空層數(shù)時(shí)（如樓層架空間隔為2層或更多），此種方式是否適用以及是否經(jīng)濟(jì)，還需具體分析。由于加高掛座過重帶來的原結(jié)構(gòu)樓板受力復(fù)核及相應(yīng)的加固方式也是可以進(jìn)行后續(xù)研究分析的課題。