高支懸挑結構、預應力梁和吊柱結構組合施工技術

李永紅，劉詞聲，薛海濤

（1.南京交通職業技術學院，江蘇 南京 211188；2.南京第一建筑工程集團有限公司，江蘇 南京 210008）

0 引 言

建筑物造型上為了取得一種外立面凌空飄然的效果并滿足室內大面積的要求，上部結構向外懸挑形成翼張之勢。為了避免下部懸挑梁的斷面過大影響外立面造型效果，通過結構頂部懸挑預應力大梁端部懸掛吊柱吊住下部懸挑梁。本文以南京交通技術學院圖文信息樓工程為例，分析研究了高支懸挑結構、預應力梁和吊柱結構組合施工技術的問題。

1 工程概況

該圖文信息樓為5層框架結構，建筑物平面布局呈不規則“凸”字型，平面軸線尺寸為125m×57.5m，總建筑面積19879.2 m2。建筑高度29.80m，一至五層層高依次為4.8m、5.4m、4.8m、4.8m、5.8m，屋面架構層高3.2m。

①四層結構樓層標高14.95m，從邊軸A、J軸向外懸挑6.5m，模板支架基層標高按-0.40m計，支架搭設高度15.35m，屬于高支模板施工。

②屋面設有600×1800預應力框架梁，端部懸掛5層吊柱。梁內配置2束9根D＝15.2mm的1860級有粘結預應力鋼絞線，張拉端錨具采用夾片錨具，固定端采用擠壓錨，孔道采用金屬波紋管。梁線荷載大于20kN/m，屬于高大模板施工。

③5層吊柱斷面600×700、高度5.8m、自重6.09t。

2 施工工況分析

按照設計圖紙要求，充分理解設計意圖，結合工程施工順序安排，確定施工工況如下。

圖1 四層A軸、J軸外側6.5m懸挑梁板高支模支架剖面圖

一至四層結構施工→四層外側懸挑結構梁板高支模板及支撐架保留不動→五層外側懸挑部分鋼筋、模板施工，混凝土不澆筑→屋面梁板結構施工（600×1800預應力大梁）→屋面上部構架及下部五層留梁外側懸挑部分預板施工→五層吊柱施工→五層、四層及一至三層懸挑結構模板及其支架由上向下依次拆除。

3 高支模施工技術

3.1 模板支撐系統的基礎處理

①四層（14.95m）A軸、J軸以外為6.5m長懸挑結構梁板高支模板施工時，其下室外廣場地面其下土方進行換填處理，采用600厚6%灰土分層夯實至-0.400m。

②屋面（25.60m）600×1800框架梁，其下為五層樓面（板厚度120mm、C40混凝土、19.75m），五層樓面（梁板）下滿堂架子不能拆除，以保證完全可以承受上部施工荷載。

③A軸、J軸以外為6.5m出邊梁上部五層吊柱（19.75m～25.6m）施工時，其下為四層樓面（14.95m），四層東西向邊梁架子不能拆除，以滿足上部施工荷載。

3.2 模板搭設方法及構造設置

模板均采用15厚多層木質膠合板，模板次龍骨采用b×h=50×100木方，主龍骨采用Φ48鋼管、壁厚不小于2.7mm。模板滿堂支架采用Φ48鋼管、壁厚不小于2.7mm。

3.2.1 高支模板及支架的設計

3.2.1.1 四層梁板A軸、J軸外側6.5m長懸挑結構梁板高支模板及支架的設計

600×1150梁底模板次龍骨木方@≤200、4根，主龍骨鋼管@900；梁側次龍骨@≤300、每邊5根，主龍骨@900。梁底鋼管支架：梁兩側立桿間距900梁底增加2根立桿，即立桿排距300，沿梁縱向立桿間距900；水平鋼管步距1550。

300×1150梁底模板次龍骨木方@≤200、3根，主龍骨鋼管@900；梁側次龍骨@≤300、每邊5根，主龍骨@900。梁底鋼管支架：梁兩側立桿間距900梁底增加2根立桿，即立桿排距300，沿梁縱向立桿間距900；水平鋼管步距1550。

板底模板次龍骨木方@≤300，主龍骨鋼管@900；板底支架采用Φ48×2.7滿堂式腳手鋼管排架體系：鋼管立桿縱距、橫距900，步距1550。

外側懸挑結構梁板高支模板支設，參見圖1。

3.2.1.2 屋面600×1800大梁高支模板及支架的設計

600×1800大梁，梁底模木方次龍骨沿梁縱向布置@≤150、5根，主龍骨鋼管@500。梁側模次龍骨木方沿梁縱向布置@≤250、每邊8根，主龍骨鋼管@500、豎向布置。梁高方向設置3道Φ12對拉螺栓外套PVC管，以方便拆卸后重復利用，第一道螺桿距梁底300，向上依次間距450、500，沿梁縱向@500。

梁底Φ48×2.70鋼管支架，梁兩側立桿間距0.9 m，梁底增加承重立桿2根，即立桿排距300；立桿沿梁縱向間距500，水平鋼管步距1500。立桿下設置1500×200×50@500木腳手板。屋面600×1800梁模板及支架，參見圖2。

圖2 屋面600×1800梁支架剖面示意圖

3.2.2 構造設置

①滿堂式鋼管腳手架從換填灰土面或者鋼筋混凝土樓面搭起，立桿下設置墊板，縱橫向掃地桿距樓地面200厚。

②立桿之間必須按步距滿設縱橫向水平桿。

③支架沿梁縱向設置豎向剪刀撐，與樓地面夾角45°～60°，與樓板面頂緊。剪刀撐采用搭接接長，搭接長度不小于1m，并用2個旋轉扣件分別在桿端不小于100mm處進行固定。

④四層（14.95m）A、J軸懸挑結構梁板高支模板施工要求：

a.架子下地基處理（600厚灰土換填壓實）完成，自A軸、J軸向外找坡5‰，結合室外廣場地坪做100厚C20鋼筋混凝土(內配Φ8@200雙層雙向鋼筋網)；

b.懸挑結構高支模板滿堂架與A、J軸框架柱在一層、二層、三層通過鋼管圍箍進行加固連接，柱上、中、下各一道；

c.四層（14.95m）A、J軸懸挑結構滿堂式鋼管腳手架在架子中部、端部設置兩道水平剪刀撐，并與周邊已澆筑混凝土柱可靠連接；

d.懸挑梁底模施工時，梁端按2‰起拱考慮；

e.五層吊柱平面位置對應下的懸挑結構模板支架應予以加強。

⑤屋面600×1800預應力大梁高支模板：

a.梁底模施工時，梁跨中按1.5‰起拱考慮，梁端懸挑施工時，梁端底模按2‰起拱考慮；

b.梁下豎向剪刀撐沿梁縱向在梁兩側立桿上各設置一道；

c.五層2～11/A、C、G、J軸框架柱混凝土澆注應先施工，澆筑至預應力梁底50mm～100mm處；

d.預應力梁下支撐架與周邊澆筑混凝土的框架柱通過鋼管圍箍進行加固連接，上、中、下各一道。

3.3 模板及支撐架的拆除

①水平承重構件按規范要求留置標養試塊、結構同條件試塊，并留置同條件拆模試塊。

②預應力張拉之前拆除梁側模，梁底模及支撐架應在灌漿完成且漿體強度大于30MPa時方可拆除。

③模板支撐系統拆除前，項目技術負責人、項目總監應核查混凝土同條件試塊強度報告、審批簽字后方可拆除。

④模板及支撐拆除時，按先支的后拆、后支的先拆的原則進行。自上而下逐層進行，嚴禁上下層同時拆除作業。和周邊柱子連接的鋼管抱箍等構造隨模板支撐架體逐層自上而下拆除。

⑤模板支撐系統搭設和拆除過程中，地面應設置圍欄和警戒標志，并派專人看守，嚴禁非操作人員進入作業范圍。嚴禁將拆卸的桿件向樓面拋擲，應有專人傳遞至樓面，并按規格分類均勻堆放。

4 預應力施工技術

4.1 預應力筋鋪裝

①支設框架梁底模；

②原位綁扎非預應力鋼筋（拉結筋應在梁內預應力筋穿好后再行放置）；

③按照預應力筋束型矢高焊接固定預應力鋼絞線托架筋（間距1m）；

④鋪放框架梁內金屬波紋管并綁扎固定，將預應力鋼絞線穿入波紋管，調整波紋管的線形；

⑤放置框架梁內拉結筋；

⑥預應力鋼絞線張拉端及固定端就位時，將螺旋筋和承壓板用直徑不小于Φ10的二級鋼筋與梁筋焊接固定；

⑦在張拉端的錨具上設灌漿孔，排水孔設在梁跨中（即波谷部位），排氣孔設在梁支座位置（即波峰部位）波紋管的上面。

4.2 混凝土的澆筑

鋼筋、預應力筋隱蔽工程驗收后進行混凝土的澆注，專人進行跟蹤檢查，嚴禁振動棒直接振搗預應力筋、波紋管、承壓板和螺旋筋；確保預應力筋曲線形狀、矢高及錨具位置準確；梁柱節點處、張拉端和固定端混凝土必須振搗密實。

4.3 張拉

同條件養護試塊強度達到設計強度的100%后，方可進行張拉。

預應力筋的張拉程序：

設計張拉控制應力σcon=0.75fptk即1395MPa；

張拉程序為0→0.1σcon→1.0σcon（持荷2min錨固）。

每束預應力筋的張拉施工順序：

清理承壓板、鋼絞線→穿錨環、安放夾片→安放千斤頂→安裝工具錨→張拉至初應力→量測千斤頂在初應力下的缸長L1→張拉至控制應力→量測千斤頂在控制應力下的缸長L2→校核張拉伸長值→千斤頂回程→卸千斤頂。

預應力筋的張拉采用張拉應力和張拉伸長值雙控進行。

如實際伸長值與理論伸長值的誤差超出-6%～+6%范圍，應立即停止張拉，查明原因調整后，方可進行張拉。

4.4 灌漿及封錨

預應力筋張拉完后應靜停12h進行觀察，如未發現問題則應盡快進行灌漿（一般不得超過48h）以防預應力筋銹蝕或松弛。

灌漿用水泥采用42.5MPa普通硅酸鹽水泥，水灰比0.4～0.45之間，水泥漿的泌水率最大不超過3%，拌和3h后泌水率2%。灌漿采用柱塞式電動灌漿泵在板面進行，灌漿壓力0.5～0.6MPa。

灌漿由張拉端錨具上的灌漿孔進行灌漿，至排氣孔冒出濃漿后，用木塞堵塞排氣孔，再繼續加壓至0.5～0.7MPa，穩壓1～2min再封閉灌漿口。

氣溫高于35℃時，壓漿應在夜間或清晨氣溫較低時進行，保證灌漿飽滿密實。

灌漿完成后，采用手提砂輪切割鋼絞線，露出錨具外的鋼絞線長度不小于30mm。封錨混凝土采用與結構混凝土強度等級相同的微膨脹細石混凝土（C40）進行封堵。

5 五層吊柱施工技術

五層吊柱鋼筋加工一次成型，在屋面梁板施工時，將吊柱鋼筋預埋在上部屋面梁端內，上端與梁鋼筋綁扎牢固或焊接，吊柱鋼筋下端設置混凝土墊塊墊起。

吊柱混凝土施工時，其下部支撐應予以加強，吊柱對應樓面梁底模下部支撐體系設置9根￠48×3鋼管立桿@250，做成500×500的鋼管加強柱。鋼管加強柱與周邊滿堂架子連為一體，架子下部設置600×600×6厚鋼墊板。

在吊柱外側側模上部（預應力框架梁梁底）設置喇叭口（喇叭口應高出柱頂100mm），作為混凝土的進料、振搗口。

吊柱混凝土施工時，適當控制澆筑速度，澆筑高度到達一半（約2m）后，暫停澆筑，避免樓面處過多翻漿。靜置1～2h待混凝土下沉穩定后再進行吊柱上半部混凝土澆筑，與喇叭口平，以保證柱頂混凝土滿灌。吊柱側模拆除后，將柱頭外側喇叭口多余混凝土人工鑿除。

6 結 語

圖文信息樓工程雖然規模不大，但其框架結構采用了兩側高處懸挑結構、預應力大梁、吊柱等構件組合技術以滿足其造型和大空間的需要。在施工中，充分理解設計意圖，結合施工需要，確定組合結構科學的施工工況，選擇合理的施工方法，精心設置組織施工，確保了工程順利、安全地完成施工。