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高層建筑高空反弧懸挑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)探討

所屬欄目:建筑設(shè)計(jì)論文 發(fā)布日期:2010-12-06 17:16 熱度:

  摘要:建筑反弧懸挑結(jié)構(gòu),是現(xiàn)在建筑立面設(shè)計(jì)采用較多的一種形式。高層建筑懸挑結(jié)構(gòu)施工,懸挑結(jié)構(gòu)模板支撐體系的方案設(shè)計(jì)及施工是關(guān)鍵,它決定著高層建筑懸挑結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量、安全、工期及成本。反弧懸挑結(jié)構(gòu)通常位于高空且建筑支撐面積小,支模架的搭設(shè)應(yīng)考慮優(yōu)化的鋼管斜撐懸挑型鋼模式,其施工經(jīng)濟(jì)、安全。對(duì)于弧形曲面混凝土的澆筑只需關(guān)注混凝土密實(shí)度,和防止灌注過(guò)程中曲面混凝土澆搗的流淌即可。
  關(guān)鍵詞:高空反弧懸挑結(jié)構(gòu);施工技術(shù);模板支撐
  建筑反弧懸挑結(jié)構(gòu),是近年建筑立面設(shè)計(jì)采用比較多的一種外觀形式,采用反弧懸挑的建筑外觀大方美觀,表現(xiàn)張力富有擴(kuò)展性,立面凹凸層次感強(qiáng),為建筑外立面增色不少。尤其應(yīng)用于高層建筑,更能增添不少氣勢(shì),但其在施工上有一定的實(shí)際難度,尤其高層反弧大懸挑結(jié)構(gòu)的施工,有一定的技術(shù)難度,本文結(jié)合工程案例,探討高層建筑高空反弧懸挑結(jié)構(gòu)施工的技術(shù)。
  1、工程簡(jiǎn)介
  某企業(yè)總部大廈,總建筑面積29680m2,框架剪力墻結(jié)構(gòu),包括主體建筑和附屬建筑,主體建筑含地下2層和地上11層,該項(xiàng)目集寫(xiě)字辦公、商場(chǎng)和地下公共停車(chē)場(chǎng)于一體,外立面造型精巧、別具一格。屋面兩側(cè),同時(shí)設(shè)計(jì)四塊反弧挑檐立面結(jié)構(gòu),互相呼應(yīng),渾然一體,營(yíng)造出獨(dú)特的建筑外立面效果。
  2、施工分析
  反弧挑檐屋面結(jié)構(gòu),位置天面標(biāo)高為48.5m,曲面半徑為3.9m,,三跨共計(jì)27m,4根挑梁構(gòu)成支撐,結(jié)構(gòu)自重40.2t,從主立面向外懸挑距離為3.512m,傾覆力矩為708kN/m
  (見(jiàn)圖1)。圖1懸挑支撐平面示意圖
  3、支撐架方案設(shè)計(jì)
  在已有的工程實(shí)踐中,高層建筑懸挑結(jié)構(gòu)施工中模板支撐體系方案主要有:滿堂落地腳手支撐、三角桁架式鋼平臺(tái)支撐和更為簡(jiǎn)單優(yōu)化的鋼管斜撐懸挑型鋼三種基本方案。滿堂落地腳手支撐方案由于投入鋼管量大,使用周期長(zhǎng),架體沉降不穩(wěn)定對(duì)懸挑結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量影響等,在高層建筑懸挑結(jié)構(gòu)施工中很少采用。三角桁架式鋼平臺(tái)支撐使用型鋼投入量大,施工成本高,常應(yīng)用于較大體積的懸挑結(jié)構(gòu)施工。考慮反弧懸挑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件體積和施工成本,本例工程采用優(yōu)化的鋼管斜撐懸挑型鋼方案。通過(guò)底部架設(shè)的鋼管斜撐懸挑的型鋼,再把其與挑梁焊接成懸挑三角架,然后把鋼排梁鋪設(shè)安裝于型鋼之上,由此構(gòu)成的支撐結(jié)構(gòu)成為模板支撐的基礎(chǔ)。
  具體設(shè)計(jì)為:從10層樓面構(gòu)設(shè)鋼梁(I20b@2000),鋼梁外挑4.8m,內(nèi)附樓面部分2.5m,再?gòu)?層樓面架設(shè)鋼梁,作為二級(jí)支撐,9層鋼梁外挑2.8m,內(nèi)附樓面部分2m,每層使用3排鋼排梁(I16),之后使用Φ16高強(qiáng)螺栓與鋼挑梁聯(lián)接,再?gòu)?層、8層樓面各挑出鋼管斜撐與之上的挑梁相焊接,構(gòu)成穩(wěn)固的雙層三角型剛架,在10層的三角剛架上搭好鋼管扣件式腳手架,構(gòu)成整體的挑檐結(jié)構(gòu)的施工承力體系。如圖2。
  
  圖2雙層三角剛架支撐
  4、設(shè)計(jì)計(jì)算
  4.1荷載計(jì)算
  4.2.1圓弧自重(包括挑梁、三角聯(lián)系梁):
  F1=402kN(16.8kN/m)
  4.2.2腳手支撐及模板自重力:
  F2=250N/m2
  4.2.3施工荷載:
  F3=2500N/m2
  4.2.4框架梁自重:
  F4=6.2N/m(考慮框架梁自重一半作用于支撐平臺(tái))
  4.2.5挑梁自重:
  F5=31.05kg/m
  4.2.6鋼排梁自重折合:
  F6=17.23kg/m
  作用于鋼挑梁的荷載分配(見(jiàn)圖3)。
  
  圖3鋼挑梁荷載分配圖
  4.2強(qiáng)度計(jì)算
  圖4
  如圖4,AD梁承受均布荷載,所以在AD梁上產(chǎn)生彎矩,把AD梁簡(jiǎn)化成連續(xù)梁,其彎矩圖如圖5。
  
  圖5
  最大彎矩位于AB跨中Mmax=26.5057KN•m,AB段內(nèi)力NAB=128.3KN
  則橫梁的最大正應(yīng)力:б==75.327N/mm2<f=215N/mm2
  最大剪應(yīng)力:τ==50.72N/mm2<fv=125N/mm2
  穩(wěn)定性:=125.54N/mm2≤f=215N/mm2
  因此主梁強(qiáng)度滿足要求
  通過(guò)內(nèi)力計(jì)算知道腹桿FG內(nèi)力最大,Ngf=205.07KN,F(xiàn)g長(zhǎng)度=4146mm
  λ==130.76<150,б==120.7N/mm2<f=215N/mm2
  因此腹桿滿足強(qiáng)度要求。
  5、施工方案實(shí)施
  5.1搭設(shè)步驟
  在9層斜撐位置預(yù)埋“⊥”形Φ25限位筋。結(jié)構(gòu)施工至10層結(jié)構(gòu)平面時(shí),在鋼挑梁相應(yīng)位置,預(yù)埋M20螺桿,螺桿錨固端與15mm鋼板頂焊接,并與梁主筋相焊接;之后搭設(shè)斜撐,固定鋼挑梁;擱置槽鋼挑梁,搭好腳手架支撐,。
  5.2結(jié)構(gòu)及支撐加固措施
  ①考慮加強(qiáng)10層樓板安全,措施為把M20螺栓間隔改為φ16拉筋,將其穿過(guò)10層樓板的結(jié)構(gòu)預(yù)留孔,之后錨定于9層樓板,這樣便將挑梁對(duì)10層樓板的拉力,傳遞到了9層樓板,形成分減樓面負(fù)載的作用;②對(duì)安裝剛平臺(tái)處的10層樓板進(jìn)行連續(xù)支撐加強(qiáng);③縮短斜撐的有效長(zhǎng)度,在9層框架梁內(nèi)設(shè)置穿梁鋼管與斜撐扣接,為增強(qiáng)支撐系受力性能,中間再加設(shè)一根通長(zhǎng)鋼管與室內(nèi)棒架相聯(lián)。
  5.3模板設(shè)計(jì)與安裝
  使用300mm寬的十一夾板模組拼,以50mm寬薄膠帶貼縫,并均勻涂隔離劑。圓弧曲面模板龍骨支撐使用用φ20弧形@400鋼筋骨架,內(nèi)皮半徑為3955mm。
  模板安裝以直角坐標(biāo)法進(jìn)行測(cè)放,以外挑水平距離為橫坐標(biāo)(Xi),模板底面標(biāo)高為縱坐標(biāo)(Yi),通過(guò)既定每50cm水平距離,算模板底標(biāo)高(如圖3)。測(cè)放時(shí),通過(guò)152水準(zhǔn)儀測(cè)出Yi:500的水平面,彈畫(huà)曲面邊緣線,之后架水平鋼管,敷設(shè)弧形鋼筋骨架,與水平鋼管焊接,構(gòu)成曲面網(wǎng)狀承力系,鋪設(shè)模板。
  
  圖3模板安裝直角坐標(biāo)法測(cè)放示意
  6、砼澆搗
  為加強(qiáng)混凝土密實(shí)度及防止水泥漿流淌,采用以下措施:
  ①優(yōu)化砼的配合比,在不改變標(biāo)號(hào)的情況下,通過(guò)減少砼坍落度,摻加適量減水劑和適當(dāng)提高粗粒徑石子的含量,來(lái)減緩水泥漿的流淌;②二次振搗時(shí)間的掌握,布料后可先用鐵锨拍振出漿,1小時(shí)后,使用小型高頻振動(dòng)棒隔點(diǎn)振搗,木搓抹平;③振動(dòng)密實(shí)后用定制的弧形刮尺刮平,施工過(guò)程要經(jīng)常檢查曲面混凝土弧度和厚度,以確保成形質(zhì)量。
  7、施工總結(jié)
  高層建筑懸挑結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵是懸挑結(jié)構(gòu)模板支撐體系的方案設(shè)計(jì)及施工,支模架的搭設(shè)應(yīng)考慮優(yōu)化的鋼管斜撐懸挑型鋼方案。本例工程采用此設(shè)計(jì)方案,組裝桿件較少,搭拆方便,場(chǎng)地空間利用率高,施工經(jīng)濟(jì),內(nèi)力分配明確,施工安全。本例工程經(jīng)拆模后實(shí)測(cè),構(gòu)件曲面弧度一致,在同一圓弧線上,各點(diǎn)標(biāo)高最大差值為7mm,曲面平滑密實(shí)無(wú)接縫。
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文章標(biāo)題:高層建筑高空反弧懸挑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)探討

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