陳鋒
(廣州市越秀住宅建設有限公司,廣東 廣州 510000)
某高層住宅商住樓,框剪結構,由5棟地下一層,地上28層的塔樓組成。塔樓形狀為矩形,長邊為35.55m,短邊為27m;天面標高為86.1m,天面構架頂標高為94.4m;構架高8.3m,為鋼筋混凝土懸挑結構,混凝土標號為C30,沿建筑物檐口周邊封閉布設,懸挑2.5~4.5m長,其中,構架頂部2.5m范圍的外裝飾采用鋁板裝飾,構架墻柱間采用鋁方通格柵墻。其平面如圖1所示。
由于建筑物天面構架外挑長度較大,最長達4.5m,給施工造成難度,技術和安全要求高,施工現(xiàn)場無法直接利用爬升腳手架,給懸挑構件施工支模的腳手架搭設增加一定難度,另外,考慮腳手架保留到外裝飾時使用,其使用周期較長,如果采用16#槽鋼作支承懸挑,那么一棟懸挑架需要槽鋼量至少300m。5棟就需1500m槽鋼,一次性費用較大。根據我公司高層建筑懸挑結構支模經驗,同時反復論證、驗算,我們決定采用φ48×3.5鋼管及普通扣件搭設懸挑支撐架,再配以鋼絲繩對架體進行拉結的方式,解決懸挑構架的施工及后續(xù)鋼結構安裝的問題。示意圖如圖2所示。
施工過程分三部分組織:首先利用外爬架支設構架墻柱模板直到完成該處混凝土澆筑(即外圍搭設雙排腳手架)。在這同時,在天面層上搭設內雙排鋼管腳手架,該雙排腳手架沿構架四周搭通封閉,構架墻模板一次走設到位,并以天面標高算起:在3.6m、6.5m標高處,構架墻柱外側上下各預埋φ16鋼筋吊環(huán),特別是在轉角處的墻柱,吊環(huán)應兩個方向預埋。在墻柱施工完成后,再搭設懸挑架,支設懸挑梁模板。最后,設置雙根鋼絲繩,按設計方案拉結到鋼管節(jié)點上。
3.1 架體搭設前,也就是在天面梁板混凝土澆筑同時,沿建筑物周邊縱向每隔1m,在28層及天面層梁板預埋φ20鋼筋環(huán)或φ48×3.5短鋼管,其中,28層橫向上僅預埋1點,天面梁板上橫向預埋2點,2點間距不大于2m為宜,且應盡可能預埋在梁上,如果位置不夠,則預埋φ20鋼筋環(huán),要保證挑架橫挑桿與內排架整體同時錨固,以防架體傾覆。
3.2 預埋的鋼筋吊環(huán)應在混凝土強度達到70%后方可承受荷載。所有鋼筋焊接應滿足雙面焊≥5d,單面焊≥10d的要求。
3.3 架體搭設時,先對水平挑桿進行錨固,挑架從天面層挑起,起挑3.3m,水平挑桿錨固至少2點,預埋短鋼管采用扣件鎖固,預埋φ20鋼筋與水平挑桿焊接錨固,立桿為五排,橫向間距1.0m,縱向間距1.0m,水平桿步距為1.8m,整個挑架在28層加設4道斜撐,以保證3.3m水平挑桿的強度和剛度滿足要求。為避免架體傾覆,在構架墻柱預埋φ16吊環(huán)處加設2道φ12.5鋼絲繩卸載,下部鋼絲卸載繩與水平夾角為47°,上部鋼絲載繩與水平夾角為41°。架體最上部加設防護欄桿,高為1.8m,三道水平桿,特別注意對于間距大于4m的構架墻柱間外挑架,除正交采用鋼絲繩拉結外,還要采用一點多用的斜交卸載拉結,以保證架體的穩(wěn)定。
3.4 架體搭設時,挑架與內排架必須連成整體。在每根墻柱根部,用鋼管對挑架體進行緊固拉結。
3.5 架體搭設斜挑支撐桿,主要承受挑架荷重,應采用整根鋼管。
3.6 挑架外側及內排架設置一排剪刀撐,由腳手架端頭開始,按每水平距離6M設置一排剪刀撐,剪刀撐鋼管與水平大橫桿成45度角,左右連續(xù)貫通設置。剪刀撐在搭設時,將一根斜桿扣在立桿上,另一斜桿扣在小橫桿的外伸部分上,以免兩根斜桿相交時把鋼管壓彎,斜桿兩端扣件與立桿節(jié)點的距離不能大于20㎝,以保證外架的穩(wěn)定性。
懸挑梁截面取平均值為200mm×650mm(偏于安全),周邊梁截面200×500,鋼筋混凝土自重按25kN/m2取值,則各種荷載標準值計算如下:
永久荷載:①模板及支架自重0.75kN/m2;框架懸挑梁自重3.25kN/m。②活荷載:施工人員及施工設備荷載1.5 kN/m2;振動荷載2 kN/m2;
支撐鋼管按集中荷載作用下的4跨連續(xù)梁計算,取懸挑梁截面兩側立桿的縱距作為支撐鋼管的計算跨度,每個扣件連接點作為支座。計算簡圖如圖所示。
4.2.1 立桿內力計算
計算所得 A1、A2、A3、A4 點的最大支座反力P>[F]=8kN(式中[F]為扣件的抗滑承載力設計值),說明單扣件抗滑承載力不能滿足要求,所以需要采用雙扣件。
4.2.2 斜桿內力計算
本工程采用直徑為12.5mm的鋼絲繩。
單根鋼絲繩的容許拉力 [Fg]=αFg/K=0.85×80.1÷8=8.51 kN
雙鋼絲繩a能承擔A1A2桿的最大豎向荷載:2[Fg]sin410=11.17kN
雙鋼絲繩b能承擔B2C2、B1C2桿的最大豎向荷載:2[Fg]sin470=12.45kN
斜桿 OC2內力(8.8+9.7-11.17-12.45)÷cos410<0
即OC2桿為拉桿;
斜桿 OC3內力 9.7÷cos510=15.41kN
4.2.3 斜桿OC3強度穩(wěn)定性計算:
長細比 λ=L/i=3290÷15.8=208.3查表得φ=0.167
4.2.4 大小橫桿
內力較小,可以忽略不計。
經上述分析計算,知OC3桿件所受的荷載最大,且滿足計算要求,則其他桿件也能滿足要求。由于整個架體為平面環(huán)狀封閉搭設,故整個架體也是穩(wěn)定的。
5.1 在澆注柱頂過梁時,必須一次澆注完畢,以使卸荷鋼絲繩可以一次性同時發(fā)揮作用,有利于架體的整體穩(wěn)定。澆注懸挑梁及周邊梁時,按照先里后外的順序,確保內側架體先受力,以防傾覆。
5.2 盡量使用料斗加溜槽來完成懸挑梁的混凝土澆注,不宜使用泵送的方式進行澆注,以盡量減少泵送混凝土對懸挑部位的沖擊。
5.3 在混凝土澆注過程中,派專人看護支撐系統(tǒng),密切注意支撐系統(tǒng)的變化。
采用普通構件及鋼管搭設高層懸挑鋼筋混凝土構架支撐,操作簡便快捷,成本低廉,是一種普遍適用于解決我司大量高層建筑天面懸挑構架的施工方式。在具體方案制定的過程中,需進行全面周到的計算,注意在施工過程中要嚴格按照方案來施工,制定各種安全防范措施,以確保工程能夠順利、安全的完成。
[1]JGJ130-2001.建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范.
[2]汪正榮.建筑施工手冊.北京.中國建筑工業(yè)出版社.2001.
[3]建筑結構靜力計算手冊.