涂齊耀,余新,王韋,陳江偉,李宇航
(中國建筑第七工程局有限公司,湖北 武漢 430000)
隨著建筑業(yè)的發(fā)展,超高層的應用越來越廣泛,外挑結構施工支撐體系成為行業(yè)內的一個安全難題。目前,解決此類技術難題主要有3 種方法:①落地腳手架技術,缺點是耗用大量周轉材料、施工周期長、存在安全隱患,特別對超高層建筑施工難度更大,難以滿足工程實際施工;②鋼管懸挑支撐體系,缺點是會產(chǎn)生較大的側向撓度、剛度小、缺乏安全性、不適用于懸挑尺寸大的結構;③型鋼三腳架支撐體系,缺點是整體剛度大、三腳架制作安裝工程量大、施工繁瑣、一次性投入大[1]。文章結合超高層避難層懸挑結構施工實例,介紹了一種高空懸挑結構鋼平臺支撐體系的方案選擇、設計及施工,解決了高空懸挑結構施工技術難題,為同類型工程提供了參考。
項目總建筑面積約288 298.6 m2,主要由1 棟31 層住宅樓、1 棟43 層住宅樓、6 棟56 層住宅樓、配套1~2 層商業(yè)樓及2 層整體地下室組成。其中43層住宅樓設置2 處避難層懸挑樓梯(16 層、29 層),56 層住宅樓設置3 處避難層懸挑樓梯(16 層、29層、43 層),單個避難層懸挑樓梯尺寸為2 650 mm×1 650 mm+4 100 mm×2 400 mm,梁截面尺寸為200 mm×400 mm,200 mm×500 mm,樓板厚度為120 mm,圖1 為避難層懸挑樓梯平面圖,圖2 為避難層懸挑樓梯剖面圖(P-H 軸)。
圖1 避難層懸挑樓梯平面
圖2 避難層懸挑樓梯剖面
結合本工程設計圖紙對該結構高空模板支撐體系的難點進行分析,總結出支撐體系設計應重點考慮的三個關鍵點。
(1)相較于一般懸挑結構,本工程懸挑結構為懸挑樓梯結構類型,施工難度大,支撐要求高。
(2)由于最高處避難層懸挑樓梯結構位于43 層,結構高度為127.38 m,屬于危險性較大的高空支模,所以操作均屬于高空作業(yè)。
(3)懸挑樓梯結構最大長度為6.75 m,最大寬度為2.4 m,結構荷載自重較大。
(1)鋼平臺主要由主梁、次梁、牛腿、背板、緊固鋼板、對拉螺栓、高強螺栓、U 型環(huán)、緊固頂板、角鋼、花紋鋼板、預埋鋼板、預埋套管組成(圖3)。
圖3 鋼平臺平面布置
(2)主梁為HN350×175×7×11、次梁為HN244×175×7×11、牛腿材質為Q335B;對拉螺栓直徑為25mm、高強度螺栓為M24(10.9 s)(d=22 mm)、背板500 mm×540 mm×20 mm。
(3)U 型環(huán)直徑為20 mm、緊固頂板尺寸為340 mm×340 mm×10 mm、角鋼L65×5 mm、花紋鋼板4 mm 厚(圖4),材質為Q235B。
圖4 鋼平臺連接大樣
(4)預埋鋼板尺寸為500 mm×540 mm×4 mm(圖5),材質為Q235B。
圖5 鋼牛腿固定環(huán)及預埋套筒詳
(5)鋼平臺主要由7 根主梁工字鋼及9 根次梁工字鋼組成,主梁工字鋼間距為700~900 mm,次梁工字鋼間距為750~1 075 mm。
結合項目實際情況,根據(jù)塔吊吊重分析及施工難易程度,將鋼平臺分成3 組,即平臺1、平臺2、平臺3。當結構施工至避難層下一層結構混凝土澆筑前,在主梁兩側剪力墻內預埋帶有螺栓套管的鋼板,以保證后續(xù)與牛腿、主梁相連接。
結合本工程采用鋁模和爬架體系的特點,避難層懸挑樓梯無法與主體結構標準層同時施工,現(xiàn)通過在此處避難層下一層安裝鋼平臺進行施工,具體施工工藝流程如下:
鋼結構施工至15(28,42)層→預埋螺栓鋼板→爬架提升至16(29,43)層→安裝牛腿→爬架提升至21(34,48)層→安裝主梁→安裝次梁→平臺封閉。
(1)鋼結構加工。各種構件在加工前,必須放樣加以核對,尺寸無誤后方可下料加工,出廠前需進行裝配檢查,加工前應進行校正使之平整,放樣和下料應根據(jù)工藝要求預留制作和安裝時的焊縫收縮,切割銑端等需要的加工余量。
(2)牛腿焊接。牛腿加工過程中,翼板和腹板間的角焊縫采用埋弧自動焊或氣體保護焊,焊接時應選擇合理的焊接工藝及焊接順序,以減少鋼結構中產(chǎn)生的焊接應力和焊接變形。焊接選用的焊條(焊絲、焊劑)應與主體金屬力學性能相適應,且焊縫厚度需滿足規(guī)范要求及探傷實驗要求才能進行安裝。
(3)預埋定位。穿墻螺桿定位要求較高,為防止偏位,需制作定位固定環(huán),每組用2 塊3 mm 厚鋼板,按牛腿詳圖孔距鉆孔,中間用8 根DN27 的鋼管穿入預制孔連接,安裝時先將鋼套管與一頭鋼板焊牢,待穿入鋼筋籠后再將另一頭固定環(huán)與鋼套管焊接,定位后并與鋼筋焊接,以確保定位不變動。
(4)主梁安裝。當爬架提升完成后,混凝土強度達到100%,此時牛腿已安裝到位。鋼平臺安裝先安裝鋼平臺3,地面起吊500 mm 后停止起吊,檢查鋼絲繩,卡環(huán)無誤后方可起吊,現(xiàn)場安裝人員站在H 軸連廊上,將安全帶掛在高處牢固支點上,平臺吊到位后人工輔助慢慢放入牛腿卡槽中,指揮人員必須在現(xiàn)場就近指揮。平臺3 定位后,拆除鋼絲繩開始起吊平臺2 和平臺1。當3 組鋼平臺安裝就位后,用牛腿兩側螺栓將鋼梁夾緊固定,然后在3 組鋼平臺銜接處鋪設木跳板,檢查無誤后依次安裝次梁。最后用U 型螺桿依次固定鎖緊。
(5)次梁安裝。當主梁安裝完成后,將次梁按照設計間距安置在主梁上,再通過直徑為20 mm的U 型環(huán)將主梁與次梁進行固定,防止側移,最后面層滿鋪花紋鋼板,形成一個封閉的鋼平臺。
避難層懸挑樓梯結構施工由下而上進行,當最下一層避難層結構施工完成后,混凝土強度達到100%,拆除結構支撐架體,清理鋼平臺上材料及雜物,通過塔吊進行重復安裝的順序,將鋼平臺提升轉運至上一層避難層,在鋼平臺與預留牛腿處進行安裝。
當最后一層避難層結構施工完成后,混凝土強度達到100%,拆除結構支撐架體,清理鋼平臺上材料及雜物,采用塔吊進行吊拆分次拆除,3 組平臺吊拆順序與安裝順序相反,先拆除平臺1,再拆除平臺2、平臺3。
通過本工程實踐表明,研究的高空鋼平臺支撐體系解決了高空懸挑結構施工的難題,與傳統(tǒng)施工技術相比,具有節(jié)約資源、降低成本、縮短工期、保障安全等技術經(jīng)濟特點,為高效、安全完成高空懸挑結構施工提供推廣和借鑒,可被廣泛地應用。