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摘要:目前,由于社会的发展以及城市化进程不断加快,高层建筑的发展是城市发展的必然结果。然而在高层建筑当中,由于楼层越高,建筑越是得不到稳定。据此,建筑行业将高空反弧悬挑结构不断应用在高层建筑中,由于它具有非常好的支撑力,成为了建筑高层建筑的首选施工技术。本文以某工程为例,主要介绍了高层建筑中高空反弧悬挑结构在其中的施工难点,然后阐述了该体系的结构造型和结构计算,以供同行参考。
关键词:高层建筑 反弧悬挑结构 模板支撑 混凝土施工随着社会经济的发展和城市化进程不断加快,建筑业也得到了迅猛的发展。现在,全国各地都在进行建筑工程的建设,高层建筑的发展也逐渐成为整个社会发展的必然趋势,在这样的情况下,人们对于高层建筑的质量要求也越来越高,所以,建筑单位在建筑工程的施工中也加入了各种技术,以保证建筑的质量,下面我们以某工程为例,详解了高层建筑中高空反弧悬挑结构的施工难点。
1 工程概况
某工程总建筑面积42580m2,由两栋对称单体建筑组成,地下一层,地上十三层,总建筑高度52.30m,基础采用于作业钻孔灌注桩,框架剪力墙结构,该工程融商业、住宅和地下停车场为—体,整个立面阳台均为弧形设计,同时在屋面东西两侧设计了两个反弧装饰结构,左右对称,形成了不同凡响的立面装饰效果。
2 施工难点分析
首先是反弧挑檐,该工程是在屋面的结构标高39.6m之处,其曲面的半径为4.1m,它由三根跳梁支撑,设计成大跨度建筑,其总长度为16m,结构模型是从主立面朝外悬挑出去3.4m,自重高达26.8吨,倾覆的力矩是567kN/m。所以在施工过程中,一定要做好模板的设计,不仅需要保证其安全性,还要保证它的经济合理性。
其次是材料,反弧挑檐主要是由清水混凝土而制成,由于反弧挑檐的地面承受力非常大,对于其成型的质量要求也相对较高,所以需要在其表面涂一层涂料,要想达到这些要求,就需要严格对模板支撑体系放样、定性以及施工的测量等工作。
最后是使用混凝土进行浇筑,一定要注意混凝土保持其密实度等。
3 模板支撑体系选型
在施工过程中,如果选用普通的模板支撑方法,其支撑效果也就相对较差,不能达到设计的要求。根据分析以及对该工程的实际情况出发,我们制定了多种方案,并进行不断的试验,结果表明,采用型钢材料来进行高空悬挑、底部支撑。然后与挑梁焊接成三角架,在三角架的顶部安装型钢材料排梁柱,从而起到支撑作用。这种方法无论是在搭设还是在拆除过程中,施工都非常方便,并且能够充分利用施工现场的场地,承受力分布均匀规律。其主要做法是:1)在高层建筑中的12层搭设钢梁,外挑4.0m,内附楼面2.0m,钢排梁采用3排I16,用书16高强螺栓与钢挑梁联结。为减少钢挑梁对楼面负荷,于挑梁下部12层、11层楼面分别挑出钢管斜撑与挑梁焊接,焊接形成三角钢架,上搭钢管扣件式脚手架,完成挑檐结构施工承力体系。
4 钢筋加工和安装
4.1钢筋制作主要是弯筋和焊接,焊接量较大。
4.2钢筋弯制:由于受力筋直径较粗,用量较大,弯制采用钢筋弯曲机,采用弯曲机,效率高、规格化,直径较小的筋p以下踝用人工弯制,速度较快。
4.3钢筋焊接:由于是反弧悬挑构件,若采用一次成形,在安装时会产生很多不便,所以采用分段预制,集中安装,在钢筋场地,将筋做成单元件或单元骨架,在高空安装。由于应力状态主要是受拉状态,质量直接影响悬挑构件的负荷程度,尤其底层属最大拉应力区。故焊接时,采用“跳焊法”(即相邻钢筋不能连续施焊,应错开焊接;钢筋直径不同时,应先焊直径相同的,再焊直径不同的),以防焊接变形,产生过大挠度。另外采用双面焊缝,可使钢筋变形均匀对称。
5 结构计算
5.1基本假定
在建筑结构的计算当中,通常我们有两个假设:1、假设钢挑梁的根部与建筑结构联结的时候没有位移,也就是说如果将钢挑梁固定,而另外一段则可自由活动;2、假设将钢管的斜支撑集中在悬臂件的顶端,在不考虑任何因素的情况下,斜支撑转换成支撑力支撑于悬臂件的顶端。
5.2.2荷载计算
圆弧自重(含挑梁、三角联系梁):Fl=393kN(16.8kN / m)
脚手支撑及模板自重力:FE=260N / m:
施工荷载:F3=1800N|莳
框架梁自重:F4=5.9N / m(考虑框架梁自重一半作用于支撑平台)
挑梁自重:FS=3206kr / m
钢排梁自重折合:F6=18.96kg / m则作用于钢挑梁的荷载分配。
6施工方案的实施
6.1搭设步骤
高层反弧悬挑结构搭设的步骤主要有4个步骤:1)根据上述,我们了解到了挑架的布置方案,也就是在建筑的12层斜撑位置搭设钢挑梁,预埋一个三角形的位筋。2)在对建筑结构施工到12层时,也就是搭设钢挑梁的位置在预埋一个螺栓,再将螺栓与钢板顶部进行固定,与跟挑梁的主筋进行完美焊接。3)在搭设钢挑梁之后,一定要注意将其固定。4)固定好之后,开始在其周围搭设脚手架予以支撑,并焊接安全网,以保证其安全可靠性。
6.2结构及支撑加固措施
在钢挑梁搭设完成之后,为了能够保证其稳定性,一定要对其进行加固处理,主要措施如下:1)在进行12层搭设施工过程中,也就是在钢挑梁的预埋固端锚栓中可以增加一根小梁柱予以固定。2)在12层楼预埋的螺栓施工中,可以将其改为∮16的拉筋,然后将拉筋从12楼穿过,锚固在11楼,从而减少12楼的拉力,有利于降低楼层的承载力,保证了12楼的安全。3)在11楼钢挑梁的内部增设钢管以及斜撑,另外,在增加一个钢管与室内相连,从而加大反弧悬挑结构的受力程度。4)在建筑结构的最外端采用双肢钢管来与旋转扣件口接,从而起到支撑作用。5)相较于其他的支撑体系而言,钢挑架的安全系数相对较低,所以需要加强钢挑架的上部钢板的应力。
6.3模板设计、安装
圆弧曲面底部成型质量要求,故考虑采用300mm宽十一夹板模组拼,用50mm宽薄胶带贴缝,并均涂隔离剂。圆弧曲面模板支撑龙骨采用∮20弧形@400钢筋骨架,内侧半径为3945mm,拆除后,钢筋调直后可重复利用。
7 混凝土浇捣
7.1优化混凝土配合比,在混凝土标号不变的前提下,减少混凝土坍落度,掺加适量减水剂,并适当提高石子(连续级配)粗粒径含量,以减缓流。
7.2掌握二次振捣时间,在布料后,先用铁楸拍振出浆,然后过60min后,再用小型高频振动棒振捣(振动棒不可长时间振击模板),木抹搓平60min指振动界限,由现场根据混凝土参数、气温和浇捣条件等因素实验确定)。
8 结论
综上所述,悬挑构件施工,必须认真做好模板支撑设计,通过挑、撑、拉等形式构成荷载传力架,在确谋结构自身安全度的前提下,施工方案达到经济、安全、合理。对于大面积反弧挑檐等构件施工,要重视施工过程中的雨水等尚未预见的荷载,本工程每块挑檐长16m,深0.6m,宽12m,在拆模前,雨水管未导通的情况下,存水可达15t之多,这部分荷载在自虹前,也应认真的考虑,并应及时采取排放措施,掀39_Iz过程中可能出现的隐患。
参考文献
[1]结构力学fⅫ.武汉:武汉大学出版社,2000.
[2]JGJl302-2001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程ISl北京:中国建筑工业出版社0003.
[3]GB5021M2-2002,混凝土结构施工质量验收规范『S1.北京:中国建筑x-_,lkdjNA3:,2003.
关键词:高层建筑 反弧悬挑结构 模板支撑 混凝土施工随着社会经济的发展和城市化进程不断加快,建筑业也得到了迅猛的发展。现在,全国各地都在进行建筑工程的建设,高层建筑的发展也逐渐成为整个社会发展的必然趋势,在这样的情况下,人们对于高层建筑的质量要求也越来越高,所以,建筑单位在建筑工程的施工中也加入了各种技术,以保证建筑的质量,下面我们以某工程为例,详解了高层建筑中高空反弧悬挑结构的施工难点。
1 工程概况
某工程总建筑面积42580m2,由两栋对称单体建筑组成,地下一层,地上十三层,总建筑高度52.30m,基础采用于作业钻孔灌注桩,框架剪力墙结构,该工程融商业、住宅和地下停车场为—体,整个立面阳台均为弧形设计,同时在屋面东西两侧设计了两个反弧装饰结构,左右对称,形成了不同凡响的立面装饰效果。
2 施工难点分析
首先是反弧挑檐,该工程是在屋面的结构标高39.6m之处,其曲面的半径为4.1m,它由三根跳梁支撑,设计成大跨度建筑,其总长度为16m,结构模型是从主立面朝外悬挑出去3.4m,自重高达26.8吨,倾覆的力矩是567kN/m。所以在施工过程中,一定要做好模板的设计,不仅需要保证其安全性,还要保证它的经济合理性。
其次是材料,反弧挑檐主要是由清水混凝土而制成,由于反弧挑檐的地面承受力非常大,对于其成型的质量要求也相对较高,所以需要在其表面涂一层涂料,要想达到这些要求,就需要严格对模板支撑体系放样、定性以及施工的测量等工作。
最后是使用混凝土进行浇筑,一定要注意混凝土保持其密实度等。
3 模板支撑体系选型
在施工过程中,如果选用普通的模板支撑方法,其支撑效果也就相对较差,不能达到设计的要求。根据分析以及对该工程的实际情况出发,我们制定了多种方案,并进行不断的试验,结果表明,采用型钢材料来进行高空悬挑、底部支撑。然后与挑梁焊接成三角架,在三角架的顶部安装型钢材料排梁柱,从而起到支撑作用。这种方法无论是在搭设还是在拆除过程中,施工都非常方便,并且能够充分利用施工现场的场地,承受力分布均匀规律。其主要做法是:1)在高层建筑中的12层搭设钢梁,外挑4.0m,内附楼面2.0m,钢排梁采用3排I16,用书16高强螺栓与钢挑梁联结。为减少钢挑梁对楼面负荷,于挑梁下部12层、11层楼面分别挑出钢管斜撑与挑梁焊接,焊接形成三角钢架,上搭钢管扣件式脚手架,完成挑檐结构施工承力体系。
4 钢筋加工和安装
4.1钢筋制作主要是弯筋和焊接,焊接量较大。
4.2钢筋弯制:由于受力筋直径较粗,用量较大,弯制采用钢筋弯曲机,采用弯曲机,效率高、规格化,直径较小的筋p以下踝用人工弯制,速度较快。
4.3钢筋焊接:由于是反弧悬挑构件,若采用一次成形,在安装时会产生很多不便,所以采用分段预制,集中安装,在钢筋场地,将筋做成单元件或单元骨架,在高空安装。由于应力状态主要是受拉状态,质量直接影响悬挑构件的负荷程度,尤其底层属最大拉应力区。故焊接时,采用“跳焊法”(即相邻钢筋不能连续施焊,应错开焊接;钢筋直径不同时,应先焊直径相同的,再焊直径不同的),以防焊接变形,产生过大挠度。另外采用双面焊缝,可使钢筋变形均匀对称。
5 结构计算
5.1基本假定
在建筑结构的计算当中,通常我们有两个假设:1、假设钢挑梁的根部与建筑结构联结的时候没有位移,也就是说如果将钢挑梁固定,而另外一段则可自由活动;2、假设将钢管的斜支撑集中在悬臂件的顶端,在不考虑任何因素的情况下,斜支撑转换成支撑力支撑于悬臂件的顶端。
5.2.2荷载计算
圆弧自重(含挑梁、三角联系梁):Fl=393kN(16.8kN / m)
脚手支撑及模板自重力:FE=260N / m:
施工荷载:F3=1800N|莳
框架梁自重:F4=5.9N / m(考虑框架梁自重一半作用于支撑平台)
挑梁自重:FS=3206kr / m
钢排梁自重折合:F6=18.96kg / m则作用于钢挑梁的荷载分配。
6施工方案的实施
6.1搭设步骤
高层反弧悬挑结构搭设的步骤主要有4个步骤:1)根据上述,我们了解到了挑架的布置方案,也就是在建筑的12层斜撑位置搭设钢挑梁,预埋一个三角形的位筋。2)在对建筑结构施工到12层时,也就是搭设钢挑梁的位置在预埋一个螺栓,再将螺栓与钢板顶部进行固定,与跟挑梁的主筋进行完美焊接。3)在搭设钢挑梁之后,一定要注意将其固定。4)固定好之后,开始在其周围搭设脚手架予以支撑,并焊接安全网,以保证其安全可靠性。
6.2结构及支撑加固措施
在钢挑梁搭设完成之后,为了能够保证其稳定性,一定要对其进行加固处理,主要措施如下:1)在进行12层搭设施工过程中,也就是在钢挑梁的预埋固端锚栓中可以增加一根小梁柱予以固定。2)在12层楼预埋的螺栓施工中,可以将其改为∮16的拉筋,然后将拉筋从12楼穿过,锚固在11楼,从而减少12楼的拉力,有利于降低楼层的承载力,保证了12楼的安全。3)在11楼钢挑梁的内部增设钢管以及斜撑,另外,在增加一个钢管与室内相连,从而加大反弧悬挑结构的受力程度。4)在建筑结构的最外端采用双肢钢管来与旋转扣件口接,从而起到支撑作用。5)相较于其他的支撑体系而言,钢挑架的安全系数相对较低,所以需要加强钢挑架的上部钢板的应力。
6.3模板设计、安装
圆弧曲面底部成型质量要求,故考虑采用300mm宽十一夹板模组拼,用50mm宽薄胶带贴缝,并均涂隔离剂。圆弧曲面模板支撑龙骨采用∮20弧形@400钢筋骨架,内侧半径为3945mm,拆除后,钢筋调直后可重复利用。
7 混凝土浇捣
7.1优化混凝土配合比,在混凝土标号不变的前提下,减少混凝土坍落度,掺加适量减水剂,并适当提高石子(连续级配)粗粒径含量,以减缓流。
7.2掌握二次振捣时间,在布料后,先用铁楸拍振出浆,然后过60min后,再用小型高频振动棒振捣(振动棒不可长时间振击模板),木抹搓平60min指振动界限,由现场根据混凝土参数、气温和浇捣条件等因素实验确定)。
8 结论
综上所述,悬挑构件施工,必须认真做好模板支撑设计,通过挑、撑、拉等形式构成荷载传力架,在确谋结构自身安全度的前提下,施工方案达到经济、安全、合理。对于大面积反弧挑檐等构件施工,要重视施工过程中的雨水等尚未预见的荷载,本工程每块挑檐长16m,深0.6m,宽12m,在拆模前,雨水管未导通的情况下,存水可达15t之多,这部分荷载在自虹前,也应认真的考虑,并应及时采取排放措施,掀39_Iz过程中可能出现的隐患。
参考文献
[1]结构力学fⅫ.武汉:武汉大学出版社,2000.
[2]JGJl302-2001,建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规程ISl北京:中国建筑工业出版社0003.
[3]GB5021M2-2002,混凝土结构施工质量验收规范『S1.北京:中国建筑x-_,lkdjNA3:,2003.