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        超長懸挑混凝土結(jié)構(gòu)支撐技術(shù)研究

        2021-11-09 14:09:54項余能浙江中環(huán)建設(shè)監(jiān)理有限公司浙江金華321017
        建設(shè)監(jiān)理 2021年7期
        關(guān)鍵詞:貝雷樓面架體

        項余能(浙江中環(huán)建設(shè)監(jiān)理有限公司, 浙江 金華 321017)

        0 前 言

        隨著中國經(jīng)濟實力的增長以及建筑技術(shù)的成熟,建筑結(jié)構(gòu)不再拘泥于傳統(tǒng)形式,一大批形式新穎、造型美觀的高層豎向懸挑結(jié)構(gòu)應(yīng)運出現(xiàn)。傳統(tǒng)的懸挑結(jié)構(gòu)長度在 2.5 m以內(nèi),其模板支撐使用工字鋼+斜撐卸荷方式就可以滿足受力要求,而隨著懸挑長度的增加,其構(gòu)件應(yīng)力呈幾何倍數(shù)增長,因此需要一種新型的懸挑結(jié)構(gòu)以滿足施工要求。

        同時,由于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計只關(guān)心結(jié)構(gòu)的最終成型狀態(tài),而不考慮其成型過程,因此做好高層豎向懸挑結(jié)構(gòu)施工過程的設(shè)計和力學(xué)分析至關(guān)重要。

        1 工程簡介

        金華信息經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)園一期工程位于浙江省金華市,總建筑面積為 24.2 萬 m2,地下總建筑面積約 7.8 萬 m2,結(jié)構(gòu)形式為框架+核心筒結(jié)構(gòu)。該工程 3 號樓結(jié)構(gòu)在 29.4 m 標高處懸挑,懸挑長度 3.5 m,挑梁截面尺寸分別為 400 mm×800 mm、400 mm×700 mm,采用外腳手架基礎(chǔ)桁架,模板支撐采用扣件式鋼管支架+頂托系統(tǒng)。

        2 施工難點分析

        (1)樓板懸挑長 3.5 m,加上懸挑貝雷架同時作為外腳手架的支撐結(jié)構(gòu),其懸挑長度可達 4.8 m。

        (2)貝雷支架支模施工過程復(fù)雜,貝雷架提升、使用過程中危險性大,支撐體系構(gòu)件、結(jié)構(gòu)整體的強度、穩(wěn)定性計算復(fù)雜。

        (3)貝雷架的連接錨固難度大,若設(shè)計過程不夠嚴謹,則可能發(fā)生支撐體系坍塌和樓板破壞事故。

        (4)貝雷片連接要求高,連接螺栓必須安裝到位。

        3 施工方案設(shè)計

        3.1 貝雷架構(gòu)造

        該工程使用標準 321 貝雷片桁架。貝雷片構(gòu)造,如圖1 所示。

        圖1 貝雷架構(gòu)造圖(提供原圖)

        貝雷架架體采用 18 號工字鋼,其材質(zhì)及物理性能須符合國家要求標準,并附有材料出廠合格證及物理性能合格證。特別是貝雷架,使用前必須對每片架體進行檢查,生銹、脫焊的必須進行防銹和加焊處理,每片架體確保完整后方可投入使用。

        3.2 貝雷架安裝參數(shù)

        如圖 2 所示,貝雷架長度為 12 m(4×3 m 標準件),最外側(cè)貝雷片長度為 15 m(5×3 m 標準件),且在貝雷架兩端及中間與樓板錨固,以增強貝雷架的穩(wěn)定性。貝雷架伸出建筑物邊 4.8 m,拖體 7.2 m,最外側(cè)貝雷架伸出建筑物邊 4.8 m,拖體 10.2 m。

        圖2 貝雷架平面布置圖(提供原圖)

        貝雷架剖面,如圖 3 所示。貝雷架每兩條合為一個單元,寬度為 450 mm。在貝雷架上橫向布置 18# 工字鋼,橫向間距 800 mm、925 mm 等。工字鋼放置在貝雷架斜桿交叉處的上加強弦桿上。支模架立桿放置在工字鋼上,支模架為扣件式鋼管支架,采用 Φ48×3.0 mm 鋼管搭設(shè)。

        圖3 貝雷架剖面圖(提供原圖)

        3.3 貝雷片錨固節(jié)點

        3.3.1 貝雷片與樓板的錨固

        貝雷片須與樓板進行錨固,防止外挑傾覆。采用埋設(shè)Φ20 圓鋼 U 形拉環(huán)與建筑結(jié)構(gòu)梁板固定。U 形鋼筋拉環(huán)預(yù)埋至混凝土梁、板底層鋼筋位置,下部與混凝土梁、板底層鋼筋焊接,待貝雷片安裝到位后,在上部用螺栓與角鋼連接。錨固大樣,如圖 4 所示。

        圖4 貝雷片錨固節(jié)點及施工圖(提供原圖)

        3.3.2 樓板邊緣預(yù)埋鋼板

        貝雷片支點所受的荷載傳遞到 A-J 軸梁面上,為保護接觸面的梁角不被集中荷載所破壞,使貝雷片與梁面有平整的接觸面,從而更好地傳遞荷載,在貝雷片與梁接觸面位置預(yù)埋 400 mm 寬×600 mm 長×20 mm 厚的鋼板(鋼板面同板頂平)。

        3.4 支撐架搭設(shè)參數(shù)及要點

        3.4.1 搭設(shè)流程

        本架體分為基礎(chǔ)桁架和支模架體兩部分?;A(chǔ)桁架為貝雷架和工字鋼部分,為其上部的鋼管支模架體創(chuàng)造搭設(shè)平臺。支模架體為模板支架。架體搭設(shè)中的貝雷架安裝及固定為重點及難點,整體搭設(shè)流程如下:在 7 層樓面處埋設(shè)壓環(huán)、鋼板→澆筑 7 層樓面混凝土→7 層樓面混凝土強度達到 70% 后拆掉柱側(cè)?!謇順敲妗惭b固定組合貝雷架→固定平面安全網(wǎng)→鋪設(shè)工字鋼→鋪設(shè)走道→搭設(shè)支模架→搭設(shè)外架。

        3.4.2 搭設(shè)參數(shù)

        在貝雷架懸挑梁上安裝 18 號工字鋼連梁,再在 18 號工字鋼連梁上搭設(shè)支模架立桿。支模架立桿間排距均為(由內(nèi)至外)300 mm、705 mm、705 mm、885 mm、705 mm、600 mm、800 mm,步距為 1 500 mm。懸挑梁板端部起拱,最大起拱高度為 20 mm。

        3.4.3 搭設(shè)要點

        (1)貝雷片先吊至安裝樓面后再進行拼接、接長。每片貝雷架之間必須用配套連接件加固,保證貝雷架不位移,中間加以斜撐保證貝雷架不傾覆。伸出樓面 4.8 m 的過程必須有塔吊配合,緩慢就位后,先固定架體尾部的固定壓環(huán)。

        (2)必須確保貝雷片和樓板的有效接觸面和側(cè)向穩(wěn)定以及橫向連接和錨固點的牢固。

        (3)在 18 號工字鋼梁上焊接上部立桿鋼管定位筋,使支模架架體立桿連接牢固。定位筋須進行放線、復(fù)核。

        (4)18 號工字鋼與貝雷架的連接采用 U 型抱箍固定。工字鋼固定后,在工字鋼之間設(shè)置鋼管,用于鋪設(shè)腳手片,確保上部施工人員的安全。

        (5)關(guān)于外架的拉結(jié),由于懸挑部分的外架暫時無法與主體建筑連接,且支模架與外架均受力在基礎(chǔ)架體上,所以暫時把支模架與外架連成一個整體。外架為兩排。

        (6)立支模架體的立桿時,必須先在內(nèi)側(cè)(貝雷架之間)完成后再施工兩側(cè)挑出部分的立桿。

        (7)考慮到貝雷架以上還有 13 層,貝雷架的使用有它的限時性,決定在 10 層樓面設(shè)置懸挑外架。建議 8層~10 層挑梁部分及外墻施工完成后拆除該處外架及貝雷架體。

        3.5 架體檢查驗收

        3.5.1 架體安裝前檢查內(nèi)容

        (1)檢查廠家的生產(chǎn)許可證、法定檢測單位的測試報告和產(chǎn)品質(zhì)量合格證。

        (2)查看貝雷架、工字鋼、鋼管、扣件材料的產(chǎn)品質(zhì)量合格證、質(zhì)量檢驗報告。檢查使用各架體是否符合質(zhì)量要求。架體必須涂有防銹漆。

        3.5.2 使用中定期檢查內(nèi)容

        (1)檢查貝雷架體連接是否牢固,立桿與底座是否落空。

        (2)檢查壓環(huán)是否有松動,工字鋼連接是否牢固,所有貝雷架體、鋼管扣件是否牢固。

        (3)檢查立桿與底座是否落空,扣件螺栓是否松動,安全防護措施是否符合要求。

        3.5.3 主要驗收內(nèi)容

        (1)檢查貝雷架有無下掛。測量外腳手架內(nèi)立桿,混凝土澆搗前每隔兩根立桿設(shè)置一個測量點,混凝土澆搗過程中每半小時觀察一次?;炷翝矒v完成后,測量點下沉值不得大于 10 mm,否則必須立即停止混凝土澆搗,找出原因并進行加固處理好后再進行混凝土澆搗。

        (2)檢查立桿垂直度。用經(jīng)緯儀或吊線和卷尺測量,立桿 2 m 高處偏差不得超出 ±6 mm,橫距偏差不得超出±20 mm。

        (3)檢查縱向水平桿偏差。用水平儀或水平尺測量。一根桿的兩端高差不得超出 ±20 mm,同跨內(nèi)兩根縱向水平桿的高差不得超出 ±10 mm。

        (4)檢查扣件安裝:用鋼卷尺測量同步兩個相隔立桿上對接扣件的高差是否 ≥500 mm;用扭力扳手檢測扣件螺栓擰緊扭力矩是否為 40 N·m~65 N·m。

        (5)用角尺檢測剪力撐斜桿與地面的傾角是否在45°~60° 之間。

        3.6 混凝土澆筑

        (1)本工程的梁板澆搗,應(yīng)先從未懸挑部分到懸挑部分,懸挑部分澆搗采取由中部向兩邊擴展、對稱澆筑的方式,按照規(guī)定路線進行混凝土澆筑?;炷凉擦簳r,每次下料高度不得超過 30 cm,下層振搗密實后方可繼續(xù)下料澆搗。

        (2)泵車進場架設(shè)必須由施工負責人指揮,按照指定地點進行架設(shè),架設(shè)完畢必須通過安全員驗收合格?;炷灵_泵必須得到項目經(jīng)理的開泵令方可施工。潤滑泵管的砂漿 采用商品砂漿,對于潤滑泵管的砂漿嚴禁噴灑到樓面上。

        (3)使用插入式振搗器應(yīng)快插慢拔,插點要均勻排列,次梁相對位置同時澆搗,逐點移動,不得遺漏,做到均勻振實。移動間距不大于振搗作用半徑的 1.5 倍(一般為 30 cm~40 cm)。振搗上一層時應(yīng)插入下層 5 cm~10 cm,以使兩層混凝土結(jié)合牢固。等主次梁澆滿后再澆板混凝土。表面振動器(或稱平板振動器)的移動間距,應(yīng)保證振動器的平板覆蓋已振實部分的邊緣。

        (4)澆筑混凝土應(yīng)連續(xù)進行,如必須間歇,其間歇時間應(yīng)盡量縮短,并應(yīng)在前層混凝土初凝之前,將次層混凝土澆筑完畢。間歇的最長時間應(yīng)按所用水泥品種、氣溫及混凝土凝結(jié)條件確定,一般超過 2 h 應(yīng)按施工縫處理(當混凝土的凝結(jié)時間小于 2 h 時,則應(yīng)當執(zhí)行混凝土的初凝時間)。

        3.7 貝雷架變形監(jiān)測

        (1)監(jiān)測項目:基礎(chǔ)架體沉降和位移。

        (2)測點布設(shè):根據(jù)實際需要在外腳手架內(nèi)立桿每隔兩根立桿設(shè)置一個測量點。

        (3)監(jiān)測頻率:在澆筑混凝土過程中實施監(jiān)測,以≤ 30 min/次的間隔進行連續(xù)觀測。

        (4)變形監(jiān)測報警值:10 mm。如發(fā)現(xiàn)超過 10 mm,則必須立即停止混凝土澆搗,找出原因并進行加固處理好后,再進行混凝土澆搗。

        4 貝雷架有限元法計算

        4.1 貝雷片強度、剛度驗算

        貝雷架自重荷載 q=1.35×(2.7+2.7+0.21+0.21)=7.85 kN/m

        4.1.1 貝雷架抗彎強度驗算

        貝雷架抗彎強度 M=0.5×7.85×4.82+0.5×28.68×3.52+30.7×(4.7+3.9)+12.3×(3.3+2.6+1.7+1+0.3)+7×3.5=613.6 kN·m

        根據(jù)貝雷片檢測報告結(jié)果,貝雷片最大允許抗彎強度[MU]=788.20 kN·m。788.20×2×0.9=1 418 kN·m>613.6 kN·m,故抗彎強度滿足要求。

        4.1.2 貝雷片剛度驗算

        (1)均勻荷載作用下?lián)隙扔嬎悖?/p>

        (2)集中荷載作用下?lián)隙扔嬎悖?/p>

        在均布荷載和集中荷載作用下產(chǎn)生的最大撓度Fmax=0.19+5.09=5.28 mm。根據(jù)規(guī)范要求,允許最大撓度不應(yīng)大于 10 mm,故貝雷片剛度滿足要求。

        4.2 貝雷片抗剪計算

        貝雷架最大剪力值在支座懸挑處:

        根據(jù)貝雷片檢測報告結(jié)果,貝雷片最大允許剪力承載力[QU]=245.25 kN。245.25×2×0.9=441.45 kN>267.97 kN,故抗剪強度滿足要求。

        4.3 貝雷片抗傾覆穩(wěn)定性驗算

        根據(jù)工況最不利荷載組合,進行抗傾覆驗算時,室內(nèi)部分貝雷架上荷載對結(jié)構(gòu)計算有利,故恒載分項系數(shù)取值為0.9,且活荷載不計。在貝雷架尾部設(shè)置兩道 Ф 20 鋼筋壓環(huán),鋼筋壓環(huán)可承受拉力為:314×4×50×0.85=53.38 kN(根據(jù) JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》第5.6.6、5.6.7條)。

        由前文 4.1.1 知,貝雷架最大傾覆力矩 Mmax=613.6 kN·m;

        貝雷架抗傾覆力矩 Mu=5.24×10.2×10.2×0.5+53.38×9.8=795.7 kN·m。

        Mu/Mmax=795.7 613.6=1.30,故抗傾覆驗算滿足要求。

        5 結(jié) 語

        本文結(jié)合工程實例設(shè)計了一種以懸挑 4.8 m 的貝雷架作為懸挑樓板及外腳手架的支撐基礎(chǔ)的技術(shù)。該技術(shù)將制式器材貝雷片運用到模板支撐體系中,較好地解決了懸挑長度大的工程難題,經(jīng)受住了實際工程的考驗,希望為今后類似結(jié)構(gòu)的支撐體系施工提供借鑒。

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