高空大跨度混凝土結(jié)構(gòu)支撐平臺的施工

吳勇劍 朱寶君 代曉朋 張志國

1. 國家海洋局北海預(yù)報中心 山東 青島 266061；2. 中建八局第二建設(shè)有限公司 山東 濟(jì)南 250000

隨著社會的發(fā)展，人們對建筑的需求早已不再是簡單的滿足使用功能，更多的是展示一個建筑物的鮮明個性，強(qiáng)調(diào)外觀的視覺沖擊，體現(xiàn)現(xiàn)代生活快節(jié)奏、簡潔、實用、富有朝氣的理念。煙臺城發(fā)城市廣場項目為煙臺市政服務(wù)中心，因外立面建筑需要，在主入口兩側(cè)設(shè)置連廊（高度28.8 m，跨度8.4 m），擬采用懸空拼裝鋼結(jié)構(gòu)操作平臺施工技術(shù)，以加快施工進(jìn)度，保證施工安全，使懸空部位下部施工不受影響[1-2]。項目借助以往類似高空混凝土結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)驗，大量結(jié)合BIM技術(shù)，順利完成高空大跨度混凝土結(jié)構(gòu)的施工，打造出具有煙臺特色的創(chuàng)新型建筑，對高空大跨度屋面結(jié)構(gòu)施工具有較好的借鑒意義。

1 工程概況

煙臺城發(fā)城市廣場項目總建筑面積約270 000 m2，建成后將承擔(dān)煙臺市政服務(wù)中心功能。市政服務(wù)中心北側(cè)自車庫頂板至屋面設(shè)立16根獨(dú)立高度28.8 m的貫通柱，貫通柱直接與屋面梁板相連接，跨度8.4 m。該部位車庫頂板設(shè)有地下1層至地下3層的下沉庭院，致使該區(qū)域模板支設(shè)高度達(dá)38 m。此區(qū)域采用高空大跨度混凝土結(jié)構(gòu)懸臂柱鋼平臺支模體系施工。通過定型模板加固體系、貫通柱及靠近主體框架柱設(shè)置的鋼梁，并在鋼梁上設(shè)置鋼管斜撐，保證貫通柱模板體系的穩(wěn)定并調(diào)節(jié)貫通柱垂直度，確保懸空預(yù)埋件安裝凈空滿足鋼結(jié)構(gòu)操作平臺的安裝要求。鋼結(jié)構(gòu)操作平臺以兩側(cè)框柱及貫通柱為支座，在兩側(cè)柱標(biāo)高27.895 m處埋設(shè)預(yù)埋件。支撐平臺主梁間距8 400 mm，次鋼梁間距1 200 mm，相互栓接，使單元吊裝方便、安全。通過定型化滑輪組三角支架及平臺四角固定滑輪卡具，解決了支撐鋼平臺難以拆除的問題，能夠滿足對高空大跨度屋面結(jié)構(gòu)的施工要求，使結(jié)構(gòu)體系與建筑造型的設(shè)想得到具體實現(xiàn)。該工藝操作簡便，縮短工期，提高了安全系數(shù)，保證了安全生產(chǎn)（圖1）。

圖1 高空大跨度屋面結(jié)構(gòu)實施效果圖

2 施工特點(diǎn)與難點(diǎn)

2.1 高空大跨度支撐平臺安裝精度要求高

傳統(tǒng)在地下室頂板上搭設(shè)落地式滿堂支撐架施工懸空結(jié)構(gòu)的方案，工期長、費(fèi)用高且施工安全隱患多，難以保證施工質(zhì)量。

本工程利用項目北側(cè)懸臂貫通柱及南側(cè)裙房混凝土框架柱作為鋼平臺主梁支撐點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)操作平臺以兩側(cè)框柱及貫通柱為支座，在兩側(cè)柱標(biāo)高27.895 m處埋設(shè)預(yù)埋件。主鋼梁間距8 400 mm，次鋼梁間距1 200 mm，采用螺栓連接，組裝成單元吊裝支撐平臺。主次梁上提前焊接好φ48.3 mm×3.6 mm鋼管作為板底支撐，整體吊裝方便安全。

2.2 支撐平臺拆除難度大

單元支撐鋼平臺質(zhì)量超過塔吊的吊重要求，無法采用塔吊進(jìn)行拆除，同時，支撐鋼平臺距離已澆筑樓板結(jié)構(gòu)較近，也不適合采用汽車吊進(jìn)行拆除。

因此，本工程采用卷揚(yáng)機(jī)多級轉(zhuǎn)向滑輪組分段拆除單元支撐平臺，即在已完成28.8 m屋面結(jié)構(gòu)上架設(shè)卷揚(yáng)機(jī)，通過定型化滑輪組三角支架及平臺四角固定滑輪卡具，安全有效地拆除單元支撐平臺。借助滑輪組的組合變換吊裝點(diǎn)，解決了支撐鋼平臺難以拆除的問題，保證了拆除時的施工安全。

3 施工工藝流程及控制要點(diǎn)

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程為：工廠加工→地面預(yù)拼裝→主梁吊裝→次梁組合吊裝→鋪設(shè)木跳板操作平臺→搭設(shè)鋼管腳手架→鋪設(shè)模板綁扎鋼筋→澆筑混凝土→滑輪組組裝→鋼結(jié)構(gòu)操作平臺拆除。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)平臺設(shè)計

主梁構(gòu)件長度為7.58 m，截面為440 mm×300 mm× 11 mm×18 mm的H型鋼，構(gòu)件單重965 kg；次梁構(gòu)件長度為7.63 m，截面為346 mm×147 mm×6 mm×9 mm的H型鋼，構(gòu)件單重325 kg。主次梁安裝形式為栓接（局部補(bǔ)強(qiáng)焊接）。連梁為小槽鋼，連接形式為栓接。鋼結(jié)構(gòu)平臺設(shè)計如圖2～圖4所示。

圖2 鋼結(jié)構(gòu)平臺設(shè)計平面

3.3 支撐鋼平臺單元吊裝

先吊裝中間平臺單元，再依次吊裝其余主次梁鋼結(jié)構(gòu)單元，如圖5所示。

圖3 預(yù)埋件連接大樣

圖4 次梁與連梁連接示意

圖5 支撐平臺單元吊裝順序

3.4 支撐鋼平臺拆除工藝

3.4.1 施工準(zhǔn)備

1）在四層樓板架設(shè)活動腳手架2組，人員上至鋼梁頂面，清除架管、雜物。

2）在鋼梁上選取吊裝點(diǎn)，在鋼梁上翼板上相間30 cm沿重心位置鏡像對稱割2個直徑5 cm的圓孔（用于拆卸時掛吊裝卡環(huán)，阻遏吊裝帶滑動）。

3.4.2 卷揚(yáng)機(jī)及定型化滑輪組三角支架安裝

使用塔吊將卷揚(yáng)機(jī)吊裝至樓面，運(yùn)至2個軸線中間位置，使用膨脹螺栓固定于樓板上。將定型化滑輪組三角支架架設(shè)至樓板預(yù)留吊點(diǎn)處，支架支撐處采用螺栓與結(jié)構(gòu)樓板連接，固定牢固。定型化滑輪組三角支架如圖6所示。

圖6 定型化滑輪組三角支架

3.4.3 單元支撐鋼平臺拆除

將鋼絲繩穿樓板后掛設(shè)在三角支架滑輪組上，采用鋼扁擔(dān)將支撐鋼平臺吊裝帶系緊，旋轉(zhuǎn)單元四角固定滑輪，使四角固定滑輪頂緊結(jié)構(gòu)柱表面，保證支撐鋼平臺平衡穩(wěn)定（圖7）。

圖7 四角固定滑輪卡具

利用卷揚(yáng)機(jī)提緊鋼絲繩后，在鋼結(jié)構(gòu)單元四角拉設(shè)4道纜風(fēng)繩，地面人員拽緊纜風(fēng)繩，再拆除主梁與結(jié)構(gòu)預(yù)埋件處的高強(qiáng)螺栓。然后慢慢起鉤使拆除單元平穩(wěn)下落。

3.4.4 支撐鋼平臺單元吊裝順序

首先起吊西側(cè)第1單元，待鋼結(jié)構(gòu)單元穩(wěn)定后，緩緩下放鋼絲繩，下部人員拽緊纜風(fēng)繩，將鋼梁運(yùn)至地面，依次吊裝西側(cè)第2單元、第3單元，如圖8所示。之后將卷揚(yáng)機(jī)調(diào)轉(zhuǎn)方向，依次拆除東側(cè)3跨鋼結(jié)構(gòu)平臺單元，如圖9所示。最后移動卷揚(yáng)機(jī)及滑輪組支架，拆除中間跨鋼結(jié)構(gòu)平臺單元，如圖10所示。

圖8 拆除西側(cè)支撐平臺單元

圖9 拆除東側(cè)支撐平臺單元

4 質(zhì)量控制措施

1）工程技術(shù)人員在工序開工前將支撐鋼平臺BIM模型完成，并根據(jù)BIM模型提取的數(shù)據(jù)繪出模板安裝圖，組織工人進(jìn)行技術(shù)交底，施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行書面技術(shù)交底，質(zhì)檢員嚴(yán)格按技術(shù)交底檢查驗收。

2）定型化滑輪組三角支架地腳螺栓安裝必須牢固。

圖10 拆除中間支撐平臺單元

3）支撐鋼結(jié)構(gòu)平臺四角固定滑輪卡具的安裝必須精確牢固，否則對平臺穩(wěn)定不利。

4）認(rèn)真做好工序交接檢，貫通柱預(yù)埋件埋設(shè)完成后，由施工員組織鋼筋、木工班組長和質(zhì)檢員進(jìn)行現(xiàn)場交接檢，凡預(yù)埋件位置不符合要求的必須整改完成。

5）貫通柱施工完成后必須對位置及垂直度做好實測實量工作，按清水混凝土的要求，拼縫處粘貼海綿條，保證模板不漏漿，垂直度偏差符合規(guī)范要求。

6）加強(qiáng)施工工序質(zhì)量管理，在鋼筋綁扎過程中，班組做好自檢，現(xiàn)場質(zhì)檢員應(yīng)隨時檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正。

5 結(jié)語

本文結(jié)合煙臺城發(fā)城市廣場高空大跨度混凝土結(jié)構(gòu)施工，通過BIM技術(shù)建模，形成支撐鋼結(jié)構(gòu)平臺三維模型，從模型中提取特征點(diǎn)坐標(biāo)和高程，為單元支撐鋼平臺的安裝提供有效數(shù)據(jù)。通過定型化滑輪組三角支架及平臺四角固定滑輪卡具，解決了支撐鋼平臺難以拆除的問題。本工藝的成功實施，既保證了施工質(zhì)量，又降低了成本，社會和經(jīng)濟(jì)效益顯著。