高層建筑高空反弧懸挑結構施工技術探討

林福成

（漳州市光正工程建設監理有限公司，福建 漳州 363000）

1 工程概況

德化某工程總建筑面積25358m2，由兩棟對稱單體建筑組成，地下一層，地上十六層，框架剪力墻結構，該項目融商業、住宅和地下停車一體，平面布局別具一格，整個立面陽臺均為弧形設計，同時在屋面東西兩側設計了兩個反弧裝飾結構，左右對稱，形成了不凡的立面裝飾效果。

2 施工難點分析

反弧挑檐位于屋面結構標高56.7m處，曲面半徑3.8m，計三跨共24m長，由四根挑梁支撐，結構從主立面向外懸挑3.412m，自重達40.3t，傾覆力矩為705kN/m。因此，必須認真做好模板支撐設計，在安全可靠的基礎上，確保經濟合理。反弧挑檐設計為清水混凝土，外置涂料，對挑檐底面混凝土成型質量要求較高，因此，必須嚴格組織好模板支撐體系的放樣、定型及施工測量工作。

弧形曲面混凝土澆筑，應認真解決好混凝土密實度、曲面混凝土澆搗流淌問題。

3 模板支撐體系選型

通過各種方案的比較，該工程采用型鋼懸挑、底部架設鋼管斜撐，與挑梁焊接構成懸挑三角架，其上安排型鋼排梁，形成模板支撐的空中基礎；該方案搭拆方便，場地空間利用率高，組裝桿件較少，內力分配明確，且Ⅰ16組桿拆除后，可作為本工程16層鋁飾板主鋼骨架（設計為Ⅰ16），重復利用。具體做法是：從15層樓面構設120b@2000鋼梁，外挑4.0m，內附樓面2.0m，鋼排梁采用3排Ⅰ16，用φ16高強螺栓與鋼挑梁聯結。為減少鋼挑梁對樓面負荷，于挑梁下部14層、13層樓面分別挑出鋼管斜撐與挑梁焊接，構成三角鋼架，上搭鋼管扣件式腳手架，完成挑檐結構施工承力體系。

4 結構計算

4.1 基本假定

4.1.1 假定鋼挑梁根部錨筋與樓面聯結無相對位移，鋼挑梁近似為一端固定，一端自由的懸臂件。

4.1.2 假定鋼管斜撐集中作用于懸臂鋼梁端部，暫不考慮中部頂撐，斜撐簡化成懸臂梁端支承。

4.2 荷載計算

4.2.1 圓弧自重（含挑梁、三角聯系梁）：

4.2.2 腳手支撐及模板自重力：

4.2.3 施工荷載：

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）

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

5 施工方案的實施

5.1 搭設步驟

5.1.1 根據前述挑架布置方案，于13、14層斜撐位置預埋““形φ25限位筋。

5.1.2 預埋固端錨栓：當結構施工至15層結構平面時，鋼挑梁相應位置，預埋M20螺栓，螺栓錨固端與15mm鋼板頂焊并與梁主筋焊接。

5.1.3 搭設斜撐，固定鋼挑梁。

5.1.4 擱置型鋼挑梁，搭腳手架支撐，并張好安全網。

5.2 結構及支撐加固措施

5.2.1 在15層結構施工時，于挑梁固端錨栓位置增設一根小梁250×350，上配4φ16，下配3φ16加強（因本工程室內吊井，故增加梁不影響室內效果）。

5.2.2 為確保15層樓面安全，將M20螺栓間隔改為φ16拉筋，穿過15層結構預留孔，錨固于14層樓面，將挑梁對15層的拉力傳遞到14層，減少樓面負載。

5.2.3 為縮短斜撐有效長度，于14層框架梁內設置穿梁鋼管與斜撐扣接，另之間增設一根通長鋼管與室內棒架相聯，以增強支撐系整體受力性能。

5.2.4 最外側斜撐桿。采用雙肢鋼管，旋轉扣件扣接。

5.2.5 支撐體系中挑架安全儲備最低，故于挑梁上部最大應力處焊接魚尾鋼板加勁。

5.3 模板設計、安裝

圓弧曲面底部成型質量要求，故考慮采用300mm寬十一夾板模組拼，用50mm寬薄膠帶貼縫，并均涂隔離劑。圓弧曲面模板支撐龍骨采用φ20弧形@400鋼筋骨架，內側半徑為3945mm，拆除后，鋼筋調直后可重復利用。

5.4 模板放樣

模板安裝采用直角坐標法進行測放，以外挑水平距離為橫坐標（Xi），以模板底面標高為縱坐標（Yi），利用既定的每50cm水平距離，求出模板底標高，測放時，用水準儀測出Yi：500的水平面，并彈出曲面邊緣線，然后架設水平鋼管，敷設弧形鋼筋骨架，并與水平鋼管焊接，形成曲面網狀承力系，上鋪模板。

6 混凝土澆搗

曲面混凝土澆搗突出矛盾就是混凝土流淌及混凝土密實度問題，經過多方案比較，采取如下措施：

6.1 優化混凝土配合比，在混凝土標號不變的前提下，減少混凝土坍落度，摻加適量減水劑，并適當提高石子（連續級配）粗粒徑含量，以減緩流淌。

6.2 掌握二次振搗時間，布料后，先用鐵楸拍振出漿，然后過60min后，再用小型高頻振動棒振搗（振動棒不可長時間振擊模板），木抹搓平（60min指振動界限，由現場根據混凝土參數、氣溫和澆搗條件等因素實驗確定）。

6.3 混凝土澆搗時，由下至上進行。布料時，應左右均勻布料，嚴禁集中下料，以免打彎或踩彎面層鋼筋。

6.4 振動密實后，用定制的弧形刮尺刮平，并注意經常性檢查曲面混凝土厚度及弧度，以確保成形質量。

7 模板拆除

待混凝土達到拆模強度后，申請拆模。拆模時，首先拆除最上一步支撐，待氣割割離鋼筋龍骨與鋼管的聯結（要保留最上一根兩者之間的聯結，以保證其整體性），并用搭機吊鉤勾住鋼筋網架，另系一根保險繩進行調節，然后依次退后拆除模板，掉落在滿鋪50mm厚木板的支撐平臺上。型鋼挑架的拆除，同樣用搭機及氣割配合，各組裝桿件逆順序依次拆除。拆模過程中，要認真組織、確保安全。

8 實施效果評價

經澆搗過程中的跟蹤檢查及拆模后實測，曲面上各點弧度一致，沿同一圓弧素線上各點標高最大差值為8mm，曲面底部平滑密實，無明顯接縫。

9 結語

綜上所述，懸挑構件施工，必須認真做好模板支撐設計，通過挑、撐、拉等形式構成荷載傳力架，在確保結構自身安全度的前提下，施工方案達到經濟、安全、合理。對于大面積反弧挑檐等構件施工，要重視施工過程中的雨水等尚未預見的荷載，本工程每塊挑檐長24m，深0.6m，寬1.5m，在拆模前，雨水管未導通的情況下，存水可達20t之多，這部分不小的荷載在施工前，也經過了認真的考慮，并及時采取了排放措施，避免了在施工過程中可能出現的隱患。

[1]王偉，張金生.結構力學[M].武漢，武漢大學出版社，2000.

[2]JGJ812-2002.建筑鋼結構焊接技術規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[3]GB500102-2002.混凝土結構設計規范 [S].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[4]GB502042-2002，混凝土結構施工質量驗收規范[S].北京,中國建筑工業出版社,2003.

[5]JGJ1302-2001，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規程[S].北京,中國建筑工業出版社,2003.