鋼結構懸挑結構施工技術

關鎖柱

摘 要：高層建筑的構架體系極具復雜性，而大跨度懸挑鋼結構是在工程項目中應用較為廣泛的一項技術，大懸挑鋼結構以其自身的優勢，為建設高層建筑拓寬了社會空間，而且也保證了高層建筑施工的高效施行。本文結合工程實例，分析了高層建筑大跨度懸挑鋼結構施工要點與吊裝方案，結合模擬施工而得出鋼結構安裝的工藝狀況并對其施工階段進行監測及結果分析對比。

關鍵詞：高層建筑;大跨度懸挑鋼結構;施工

隨著如今我國建筑施工多往高層及超高層發展，懸挑結構也得到了相應的廣泛應用。因此，我們需要做好懸挑結構的施工設計，并采取有效的技術進行施工，以保障懸挑結構的施工質量。基于此，本文就高層建筑懸挑結構的施工技術進行了探討，相信對有關方面的需要能有一定的幫助。

1 支架施工方案的選擇

針對該建筑高層部分施工方案，且為了安全可靠且經濟合理地選擇支撐體系，我們考慮了三種方案。方案一采用外挑工字鋼;方案二型鋼桁架;方案三為滿堂腳手架。

但如果本工程采用滿堂腳手架，得從地面施工部分開始搭設腳手架直到高層施工樓層，并通過相應的措施保證施工腳手架的安全，這種方案存在其缺點：腳手架高度超過60M，其存在的安全隱患極大，而且采用這個方案搭建會占用材料量大;結構施工后如果需要對腳手架保留，還需要定期進行腳架維護、監控、整修以便額用于后期施工，但如果拆除的話又需要重新搭設手架。

經分析，方案二成本高，一次投入型材多，重復使用概率低。方案三經濟但滿堂架長細比過大，懸挑高度高，體系容易失穩。可見應采用鋼口滿堂的腳手架進行施工并不是理想的施工方案，因此本工程根據現場環境以及安全性、成本等各方面的考慮決定采用外挑工字鋼為施工方案，提供安全系數的同時，還大大的降低了人力資源，以及進一步的提高了經濟效益。

2 安裝與拆除方法

2.1 安裝方法

先在樓層預埋鐵板處內邊緣焊接用于防止斜撐安裝時產生滑移的臨時固定100mm高Ф16mm的鋼筋頭，預先用鋼管對準上下焊接點在外架上設置對準角度的臨時固定水平橫桿，將斜撐工字鋼用塔吊吊起上端，底端用繩子套住順臨時固定水平橫桿人工拉入樓層內抵住焊接在鐵板上臨時固定100mm高Ф16mm的鋼筋頭處。在斜撐工字鋼下方距上焊接點2000mm處搭設出外架外邊1500mm長的鋼管腳手架平臺，設置1100mm高防護欄桿，此平臺以供焊工對焊接點進行施焊。在施工過程中，在斜撐工字鋼上統一高度上做上標志并引至墻上，監測時通過水準儀讀數監測，出現下撓時立即停止上部施工，并進行加固。

2.2 拆除方法

拆除時先用鋼管將斜撐工字鋼架住，在距外架邊500mm處和下焊接點處將工字鋼用燒割機燒斷，然后用塔吊分2次吊走。

3 結構吊裝方案選擇

大懸挑鋼結構懸挑長度長、單件質量大、構件尺寸大，最大吊裝高度達到71.500m，且受現場施工條件制約，吊裝工藝復雜，吊裝方案的優劣直接影響到整個大懸挑鋼結構工程的質量、安全和工期。因此，選擇一種安全穩妥、技術可靠、經濟適用的吊裝方案就顯得尤為重要。

根據現場實際情況，對設置落地式滿堂扣件式鋼管腳手架、大噸位長臂起重機械直接吊裝、設置臨時支撐胎架以及利用塔吊進行高空散裝等吊裝方案從技術可行性、經濟合理性、安全可靠性、工期等方面進行對比分析，4種方案優（缺）點如下：

3.1 搭設落地式滿堂扣件式鋼管腳手架：搭設工藝熟悉;施工經驗豐富;一次性投入架體材料用量大;搭設速度慢，施工周期長;架體超高，高寬比超限，整體穩定性難以保證，施工安全風險極大。故不采用。

3.2 采用大噸位長臂起重機械直接吊裝：適用性強;對起重機械性能要求高，需采用500t級以上汽車吊;機械臺班費用高，經濟性差;大型汽車吊拼裝施工效率低，租賃時間較長;現場施工操作面窄小，機械停放位置受影響較大。故不采用。

3.3 設置臨時支撐胎架：傳力明確，受力合理;桿件定型、現場拼裝;桿件可反復使用，造價低，經濟性好;施工便捷，實施可行;同時需采用塔吊或汽車吊配合吊裝鋼構件，增加造價。故不采用。

3.4 利用塔吊進行高空散裝：適用范圍較廣;技術難度較大，安全防護難;不受施工操作面限制;結合土建工程選用塔吊，利用率高;高空散裝，工藝簡捷，施工速度快。故可采用。

經對上述4種方案并兼顧土建施工需求進行分析比較，最終確定利用塔吊進行高空散裝的吊裝方案。綜合考慮場地條件、鋼構件質量、吊裝質量、工期等多種因素并結合塔吊的工作性能，選用1臺TC7035B型塔吊作為高空散裝的吊裝設備，該塔吊臂長70m，最大起重質量為16t，最小起重質量為3.5t。

4 工字鋼支撐體系施工要點

4.1 滿堂腳手架在離地200mm處加設縱橫向鋼管加強整體性

4.2 外挑雙排外腳手架與旁邊腳手架水平方向連接必須采用整條鋼管，不能采用對接，外挑腳手架底部加強增加兩條鋼管，以防重物下墜。

4.3 混凝土澆筑時嚴格控制施工荷載，由于地泵鋼管的沖擊力較大，故混凝土泵送至懸挑位置邊，然后人工扒運至懸挑位置。

4.4 澆混凝土時嚴禁集中堆放，混凝土堆放厚度不能超過200mm。

5 施工過程中的質量檢驗措施

5.1 施工過程中所使用的工字鋼需經過施工技術人員檢查，并達到標準的要求之后才能進入到施工現場，進而應用在該工程建設當中;而且在鋼平臺進行安裝施工中，焊工必須要保證持證上崗，同時還要保證工字鋼組裝的過程中不會出現移位的問題，焊縫的位置不能出現裂紋或者是孔洞，同時還要在焊接之后對其質量進行嚴格的檢驗，此外在整個制作和安裝過程中，都需要對其予以嚴格的控制。

5.2 防止因結構梁柱破壞而引起的支撐體系失穩、變形，支撐工字鋼梁的梁柱必須要做受力驗算;出現承載力不足的情況要及時進行加固，等到梁柱混凝土的基本強度到了設計強度，支撐體系才可以承受上部傳來的荷載。

5.3 在實際施工過程中，對可能產生的變形進行實時觀測記錄數據。

5.4 進行分段驗收和檢查，發現有不符合要求的應迅速整改。

6 鋼拉桿施工階段監測及結果分析對比

為保證不同施工階段荷載作用下，各鋼拉桿的拉力與設計拉力相吻合，保證結構受力安全性，對鋼拉桿實際承受的拉力進行了監測。監測采用具有較高測試精度及寬松測試條件的振動頻率法，即根據在一定條件下拉桿拉力與拉桿的振動頻率存在對應的關系，采用振動頻率法測量拉力。其流程為：現場信號采集時，用專用的夾具將加速度傳感器固定在拉桿上，以拾取振動響應;對記錄的振動信號進行譜分析，分析得到拉桿的多階自振頻率;根據拉桿實測頻率及其長度、線密度、垂度、邊界條件抗彎剛度等，計算拉桿拉力。

鋼拉桿實際承受的拉力監測，分別于樓面板混凝土澆筑前（即測試工況1）、澆筑后（即測試工況2）及玻璃幕墻安裝后（即測試工況3）荷載變化的情況下進行。提取各個階段各鋼拉桿的實測拉力值與仿真分析值進行比較。經過對4根鋼拉桿的拉力測試顯示，在樓板面混凝土澆筑前、澆筑后及玻璃幕墻安裝后等各種荷載工況下，實際測得的拉桿拉力值與仿真分析值吻合得較好，可見施工仿真模擬分析為實際施工提供了可靠的理論基礎依據，保證了結構的受力與設計相符。

7 結論

綜上所述，懸挑結構在高層建筑工程中應用比較多，但這種結構有著一定的優缺點，因此，為了保證建筑使用的安全性，一定要選擇適合的模板進行施工，并采取有效的技術做好施工，以保障懸挑結構的施工質量及施工安全。

參考文獻

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