高层建筑悬挑结构施工技术及质量控制

高层建筑悬挑结构施工技术及质量控制摘要：悬挑结构是高层建筑施工中常见的一种结构形式，并以其多种优势受到人们的青睐。但由于悬挑结构施工难度较大，技术含量高，如果没掌握好相关施工技术和做好质量安全控制措施，很容易发生质量安全事故，造成人员财产损失。本文对高层建筑悬挑结构的分段施工技术进行了详细的介绍，并提出了相关的质量安全控制措施，以望能为有关需要提供帮助。关键词：高层建筑；悬挑结构；施工技术；控制措施随着我国社会经济的快速发展，建筑业也取得了巨大的进步，高层建筑工程的建设越来越多。悬挑结构作为高层建筑中的一种常见的结构式，以其独特的优势深受人们青睐。但是由于悬挑结构需要在高空作业，并且建筑支撑面积相对较小，如果稍有不慎，很容易发生安全事故，造成严重的人员财产损失。因此，研究高层建筑悬挑结构的施工技术及质量控制十分必要。对此，笔者进行了相关介绍。1技术原理混凝土外挑结构沿横向设置多条施工缝，由内而外分段施工。在悬挑结构下一层楼板，搭设外挑的型钢支撑平台作为模板支架的支撑面，随着结构逐步往外施工，型钢支撑平台逐步增加吊杆（绳），增加的吊杆（绳）悬吊在已形成的结构上，如图1所示。已成型的结构一般可以承担吊杆（绳）斜拉荷载，如果局部不能承担，可对结构进行局部加固。图1大悬挑结构分段施工示意2技术特点（1） 利用先成型结构作为吊点逐段设置吊杆（绳），型钢挑梁内力大大减少，可以采用工地上通用周转材料，无需特别购置。（2） 型钢平台结构简单，搭拆方便灵活，对工人要求不高，施工速度快，成本低，易推广。（3） 该技术不受悬臂长度影响。（4） 模板支撑架采用型钢外挑平台作为支撑面，无需落到地面，支撑架仅需搭设1层。（5） 混凝土结构分段施工，所受的荷载分阶段施加，减少了型钢平台所受荷载。3设计计算（1） 按各段施工工况对支撑平台型钢挑梁、吊杆（绳）、撑杆、锚固件等进行验算。（2） 设计荷载分段考虑，对前段已成型并达到强度的结构，不考虑其对支撑平台的作用。需考虑风荷载作用。（3） 型钢平台挑梁宜与悬吊结构整体进行计算。（4） 应对型钢平台搭设楼层、吊点设置楼层的结构承载力进行验算，当增加加固构件时，应对其进行验算。（5） 采用钢丝绳作悬吊结构时，应考虑钢丝绳初应力、非线性本构关系对平台型钢、吊绳内力的影响。宜通过试验确定钢丝绳本构关系，当条件限制时应提高钢丝绳安全系数，并加强施工过程的监测。4施工技术4.1工艺流程施工准备T支撑平台初步安装T首段结构施工T混凝土养护T结构加固（必要时）T加设悬吊结构T下段结构施工（重复混凝土养护流程）T结构完成、养护、拆模T装饰工程施工9逐段拆脚手架、悬吊结构T拆支撑平台。4.2施工准备（1） 对混凝土悬挑结构进行分段，确定各施工段的范围。（2） 确立分段方案后，进行型钢平台设计验算，并编写专项方案。（3） 在型钢平台搭设层，对型钢挑梁的位置进行放样，确定锚固点位置，在梁板钢筋绑扎完后预埋型钢梁的U形钢筋拉环或锚固螺栓。4.3支撑平台初步安装（1） 支撑平台搭设在外挑结构以下1层的楼板上。屋面构架平台搭在屋面层;屋面挑板、女儿墙挑檐搭在屋面以下1层楼板上。（2） 通长出挑型钢梁规格采用116，型钢梁长6〜12m，自内向外按1%坡度顺直抬高，其固定端锚于楼板上，设3个锚固点，其中2个设在型钢梁端部，一个设在楼板边梁上。固定端长度根据计算确定，一般21.5m。型钢梁与锚固埋件在两侧、上部要可靠固定。（3） 特殊情况下，如果首段施工结构悬挑部分较长，型钢挑梁需设置斜撑，斜撑采用型钢，也可采用钢管。（4） 支撑平台的型钢挑梁宜采用纵向水平拉杆拉接成整体，拉杆可采用角钢或钢筋，拉杆与型钢挑梁点焊即可，拉杆随结构向外施工逐步布设，也可以利用支撑架扫地杆兼作拉杆。4.4首段结构施工首段结构建筑边缘以内的部分，模板支架按常规楼板做法即可。首段结构施工时，悬挑主梁主筋一般通长设置，板筋可在施工缝附近断开，在挑梁施工缝处，如果剪力较大，可设置胡须筋。混凝土浇筑按先内部结构后悬挑部分的顺序施工，对屋面构架，梁柱不得同时浇筑。4.5结构加固已浇筑成型的结构，受悬吊拉杆（绳）竖向及水平向拉力，很多情况下结构本身不能承担这一荷载，特别是水平方向的荷载，需对承担悬吊拉力的结构梁或板进行局部加固，加固可采用以下几种方案。（1） 增加梁板配筋，但增加配筋量不宜过多，否则可能影响原结构的性能。（2） 保留受力梁板及其下若干层梁板的模板支撑，必要时增设支撑。（3） 单梁一般不能承担悬吊拉杆（绳）斜拉水平分力，可在单梁上设置水平拉杆，把所受的水平分力传到其他部位，如构架的梁柱节点区或有板的楼盖，如图2所示。图2单梁采用水平拉杆加固的做法（4） 当拉杆（绳）没有可悬吊的次结构（如次梁），可加设钢梁，通过钢梁把所受的悬吊拉力传给主结构（如主梁、柱）。4.6加设悬吊结构后续段施工前，先在悬挑型钢平台上加设悬吊结构。悬吊结构可采用钢丝绳、钢筋或型钢。采用钢筋吊杆时，吊杆直接锚入混凝土梁内，施工时先在混凝土梁内预埋短钢筋，余段钢筋通过焊接或机械连接与短钢筋连成整体吊杆；采用型钢吊杆时，在混凝土梁内预埋钢板，预埋板上焊接耳板，吊杆与预埋板耳板、型钢挑梁上的连接板采用栓接、销接或焊接；采用钢丝绳悬吊时，吊绳采用绳卡做成套环与吊环和型钢挑梁套接，并适当预紧。安装吊杆（绳）前，型钢挑梁如已下垂，采用倒链将其拉到位后再固定吊杆（绳）。4.7下段结构施工悬吊结构安装完后开始安装下段结构的模板支撑架，此时上段已完工的结构支撑架不得拆除，新搭设的支撑架应与前段支撑架连成整体。支撑架宜设置斜向内侧的斜撑。当悬吊结构采用钢丝绳时，挑梁模板在末端适当增加起拱，起拱量按0.5%L（L为悬挑梁悬挑长度）。当上段结构强度达到设计强度80%以上时开始浇筑混凝土。所有分段结构浇筑完后，当末段混凝土强度达到设计强度100%以后，可拆除梁板模板。4.8装饰工程施工装饰工程脚手架可对结构支撑架进行改造，当改造困难时，拆除原支架并重新搭设。当悬吊杆件与外装修的主要构件冲突时，适当调整吊杆下拉点的位置，但施工时应在新吊杆（绳）安装完后方可拆除原吊杆（绳）。4.9拆除脚手架及平台按脚手架9防护设施T悬吊结构T装饰收尾T纵向拉杆T型钢悬挑梁T型钢主梁的顺序自外向内拆除。拆除型钢悬挑梁时，可采用塔式起重机、倒链等机具辅助实施。拆架过程中，自外向内对装饰工程进行收尾工作，主要是对吊杆、预埋件等影响装修的部位进行补装。补装时，先拆除补装点外侧脚手架，再拆除补装点处的吊杆（绳），随后立即进行修补。修补时，修补点以外支撑平台不得站人或施加其他荷载。5质量控制措施（1） 采用钢丝绳作为吊绳时，应采用倒链或花篮螺栓预紧，并指定专人对钢丝绳松紧程度进行检查。（2） 采用钢筋作为吊杆时，预埋钢筋伸出的角度应与吊杆吊拉角度一致。（3） 当支撑架的水平杆与吊杆（绳）位置冲突时，适当调整水平杆高度，确保吊杆顺直受力。（4） 在支撑楼板外缘处，型钢挑梁底部应加焊限位挡块，防止受吊杆斜拉力时型钢挑梁向内滑移。6效益分析（1） 模板支撑架及装饰工程脚手架搭设简单，高度低，搭架成本不到落地架10%，比传统型钢挑架成本降低50%〜70%。（2） 型钢采用普通悬挑脚手架通用规格，不须另外购置，可向专业公司租赁，型钢成本可降50%以上。（3） 型钢平台结构合理简单，安装方便，对工人技术要求不高，人工成本比同类结构的悬挑型钢平台人工成本降40%以上。7工程应用实例7.1工程概况图3外挑构架平面某综合楼工程地下2层，地上6层和9层。其6层东西入口屋面构架外挑长度6.9m，离地高度35m，在入口处有数根独立柱从地面延伸至构架层，具体部位如图3a所示。其9层南北入口屋面构架外挑长度6.9m，高度45m，具体部位如图3b所示。7.2施工情况东西入口型钢挑梁采用I16,钢管支架搭设高度4.2m，构架混凝土结构分2段施工，首段为内部构架及外挑3.9m的结构，第2段为其余3.9〜6.9m的外挑结构。首段施工时，型钢挑梁下支设I22主梁，主梁支撑在入口的独立圆柱上，主梁下设有八字撑。第2段施工时，增设2道吊绳，吊绳吊挂在独立圆柱顶的拉梁上，拉梁采用内拉钢丝绳加固，具体做法如图4所示。南北入口支架搭设高度4.5m，构架分3段施工，首段为内部构架及悬挑1m的结构，第2段为外挑1〜4m的结构，第3段为外挑4〜6.9m的结构。首段施工支撑平台的型钢挑梁不设吊绳。第2段施工时，增设1道吊绳，吊点设在建筑外墙缘(轴)的构架梁上，第3段施工时，再增设1道吊绳，并在第2段已浇筑的构架外挑主梁上架设400mmx400mm格构式钢梁，作为增设吊绳的承力结构，具体做法如图5示。图4东西入口构架分段施工图5南北入口构架分段施工7.3应用效果因东西入口外挑结构以下有地下室车道，尚未施工，外侧还未回填土方，虽只有35m高，但不能采用落地架。南北入口外挑结构如采用传统悬挑支撑平台，平台需设在第7层，所用的型钢、吊绳规格都很大，搭设时操作难度大，成本很高。采用此技术进行施工克服了施工难题，节约成本90多万元。8结语综上所述，高层建筑悬挑结构分段施工技术具有操作方便、安全可靠、