鋼框架核心筒結(jié)構(gòu)外框邊緣懸挑處理技術(shù)

劉民曾，徐嘉暉，鄒寶玉

（中建鐵路投資建設(shè)集團(tuán)有限公司，遼寧大連116000）

近年來，隨著社會(huì)生產(chǎn)力日益發(fā)展，超高層建筑高度不斷刷新人們的認(rèn)知。筒體結(jié)構(gòu)作為抵抗水平荷載最有效的結(jié)構(gòu)體系，因而在超高層建筑中應(yīng)用極廣。對(duì)于鋼框架核心筒結(jié)構(gòu)，為保證受力合理，框架邊緣鋼梁設(shè)計(jì)基本為居于鋼柱中心位置，其余框架鋼梁通過外框鋼柱與核心筒剪力墻相連，因此外框壓型鋼板的板肋則平行于鋼柱軸線，導(dǎo)致外框邊緣存在一定范圍的懸挑結(jié)構(gòu)。

圖1 外框懸挑結(jié)構(gòu)

對(duì)于懸挑結(jié)構(gòu)普遍采用懸挑工字鋼搭設(shè)腳手架[1]進(jìn)行施工，然而對(duì)上文所述的懸挑結(jié)構(gòu)：①懸挑范圍小，寬度≤500mm；②外框邊緣均存在懸挑結(jié)構(gòu)，面積較廣，若采用懸挑架體施工，需投入大量人材機(jī)，且施工工序煩瑣并存在一定的安全隱患。綜合上述施工問題，本文基于鋼框架核心筒結(jié)構(gòu)，對(duì)于外框邊緣小懸挑板，利用加勁板及角鋼將框架邊梁與懸挑壓型鋼板有效連接，作為懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系，有效保證施工質(zhì)量及安全，節(jié)約生產(chǎn)工期，降低成本投入，同時(shí)也可保證后期幕墻預(yù)埋件等荷載要求，本懸挑結(jié)構(gòu)處理技術(shù)可為類似小懸挑結(jié)構(gòu)提供施工經(jīng)驗(yàn)。

1 懸挑結(jié)構(gòu)處理施工工藝

1.1 加勁板優(yōu)化設(shè)計(jì)

外框邊梁深化設(shè)計(jì)時(shí)于腹板外側(cè)增加12mm厚加勁板（間距2000mm）作為懸挑結(jié)構(gòu)支撐主要受力構(gòu)件，同時(shí)提高邊梁的穩(wěn)定性及抗扭性能[2]。該加勁板提前在鋼梁深化設(shè)計(jì)時(shí)加入，可減少后期二次焊接施工，具體加勁板的厚度及間距、位置等提前與設(shè)計(jì)院溝通，計(jì)算通過后方可實(shí)施。

1.2 橫向角鋼增設(shè)

隨著外框邊梁、加勁肋板的安裝，利用10#角鋼將邊梁同跨內(nèi)加勁板連接成整體構(gòu)件，擴(kuò)大受力面積的同時(shí)可提高懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系穩(wěn)定性，并可滿足壓型鋼板的鋪設(shè)，焊接施工時(shí)應(yīng)保證角鋼與加勁板及兩側(cè)鋼柱接觸面焊接質(zhì)量，后期與鋼結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行探傷。

1.3 壓型鋼板鋪設(shè)及側(cè)向邊模施工

目前超高層建筑外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)大多為幕墻，幕墻預(yù)埋件在主體結(jié)構(gòu)外邊緣預(yù)埋，對(duì)于類似懸挑結(jié)構(gòu)需增加混凝土暗梁以保證幕墻埋件受力，如此懸挑范圍內(nèi)混凝土底模則可改為無肋鋼板，以便暗梁鋼筋綁扎。結(jié)構(gòu)外側(cè)同樣利用鋼板作為樓板邊模，待壓型鋼板鋪設(shè)后進(jìn)行焊接，若改為無肋鋼板則可連同側(cè)模一同制作安裝，無肋鋼板及側(cè)模鋼板厚度均為1mm。

1.4 懸挑結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎及混凝土澆筑

懸挑結(jié)構(gòu)鋼筋工程按照?qǐng)D紙及相關(guān)規(guī)范施工，如懸挑結(jié)構(gòu)作為幕墻埋件受力構(gòu)件，提前與建設(shè)單位及設(shè)計(jì)單位確認(rèn)鋼筋綁扎要求等。結(jié)構(gòu)底模及邊模均采用鋼板，混凝土施工需滿足相關(guān)規(guī)范要求，澆筑后及時(shí)養(yǎng)護(hù)，見圖2、圖3。

圖2 懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系平面

圖3 懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系側(cè)視圖

2 懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系特點(diǎn)及應(yīng)用

對(duì)于結(jié)構(gòu)邊緣懸挑結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)采用型鋼作為支撐系統(tǒng)挑梁，首先需要將錨環(huán)預(yù)埋在下一層結(jié)構(gòu)樓板中，提前計(jì)算懸挑鋼梁錨固長(zhǎng)度、懸挑長(zhǎng)度及間距等參數(shù)。施工過程中需注意將懸挑鋼梁與錨環(huán)塞緊固定，保證懸挑架體基礎(chǔ)穩(wěn)固，隨后在懸挑鋼梁上搭設(shè)懸挑架作為施工架體，鋼梁間縫隙需封閉以防止掉落雜物，懸挑架搭設(shè)需滿足相關(guān)規(guī)范要求，架體搭設(shè)完成后通過驗(yàn)收方可進(jìn)行下一步施工。懸挑架體僅可作為施工操作架，不允許額外承重。采用傳統(tǒng)懸挑架體施工懸挑結(jié)構(gòu)時(shí)，需投入大量人材機(jī)，且施工工序煩瑣并存在一定的安全隱患。

本文探討的處理技術(shù)可為懸挑結(jié)構(gòu)提供有效支撐，后期懸挑結(jié)構(gòu)若作為受力構(gòu)件（如作為幕墻埋件受理結(jié)構(gòu)）可保證施工質(zhì)量及安全，同時(shí)施工過程中簡(jiǎn)易便捷，可節(jié)約生產(chǎn)工期，降低成本投入。具體施工特點(diǎn)如下：

（1）本懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系施工簡(jiǎn)單，加勁板于鋼梁深化設(shè)計(jì)時(shí)增加，角鋼隨鋼梁安裝時(shí)一同焊接，底模及側(cè)模鋼板隨外框壓型鋼板一共鋪設(shè)、固定，相對(duì)傳統(tǒng)懸挑腳手架施工節(jié)約工期，減少人工、材料及垂直運(yùn)輸機(jī)械等投入，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。此外采用本支撐體系，可減少現(xiàn)場(chǎng)模板加工制作時(shí)的廢渣污染及懸挑架搭設(shè)時(shí)的噪聲污染，具有一定的環(huán)保效益。

（2）本懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系將懸挑構(gòu)件與鋼框架邊梁有效連接，避免普通模板支設(shè)時(shí)與鋼梁之間形成縫隙，造成混凝土質(zhì)量問題。角鋼與加勁板焊接部位應(yīng)保證焊接質(zhì)量，適量對(duì)焊縫進(jìn)行探傷，底模鋼板安裝時(shí)及時(shí)利用栓釘將其與鋼梁上翼緣固定。

（3）本懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系利用加勁鋼板作為受力構(gòu)件，同時(shí)利用角鋼將加勁板連成整體，顯著增加懸挑板的承載強(qiáng)度，后期幕墻單元板塊安裝時(shí)，預(yù)埋件相關(guān)荷載可通過加勁板、鋼梁有效傳遞至鋼柱，提高幕墻預(yù)埋件穩(wěn)定性，保證幕墻施工安全。本懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系隨主體鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)一同施工，減少搭設(shè)懸挑架時(shí)臨邊作業(yè)，避免安全事故發(fā)生。

（4）懸挑范圍內(nèi)若存在提高幕墻預(yù)埋件錨固的混凝土暗梁，暗梁縱筋可與兩側(cè)鋼柱焊接，若無暗梁，懸挑板板筋也可適當(dāng)與鋼柱點(diǎn)焊連接，提高錨固力。

（5）懸挑范圍內(nèi)混凝土應(yīng)與外框樓板混凝土一同澆筑，但應(yīng)先澆筑外框內(nèi)側(cè)混凝土，完成之后再澆筑懸挑范圍內(nèi)混凝土，澆筑過程中專人觀察支撐體系，保證懸挑結(jié)構(gòu)混凝土質(zhì)量[3]。本支撐體系外側(cè)邊模利用與底模同類型鋼板，免除后期拆模工序。

本懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系已在大連某超高層綜合體結(jié)構(gòu)中實(shí)際應(yīng)用，具體材料選取：加勁肋板厚度為12mm，間距為2m，連接構(gòu)件為10#角鋼，懸挑結(jié)構(gòu)底模及豎向邊模均為1mm鋼板。實(shí)際施工過程簡(jiǎn)單，鋼結(jié)構(gòu)工人焊接鋼框架邊梁時(shí)即可同步施工，為懸挑板提供有效支撐的同時(shí)保證施工的質(zhì)量與安全，施工后混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量良好，有效作為幕墻預(yù)埋件支撐結(jié)構(gòu)，得到建設(shè)單位及監(jiān)理單位的認(rèn)可。

3 結(jié)語(yǔ)

框架核心筒結(jié)構(gòu)作為當(dāng)前高層、超高層建筑主要形式，對(duì)于邊緣懸挑結(jié)構(gòu)選取合適的支撐體系可有效提高施工效率、降低施工成本，消除質(zhì)量、安全隱患。本文對(duì)于超高層鋼框架核心筒外框邊緣懸挑結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，對(duì)小懸挑板支撐體系進(jìn)行了優(yōu)化，采用加勁板及角鋼作為懸挑板支撐受力構(gòu)件，免去傳統(tǒng)搭設(shè)懸挑架施工工藝，且加勁板與角鋼的支撐構(gòu)件剛度大、穩(wěn)定性好，現(xiàn)場(chǎng)施工也方便快捷，節(jié)約了工期并減少了施工成本及現(xiàn)場(chǎng)施工污染，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)為后期幕墻單元板塊安裝提供良好的承載力，減少臨邊作業(yè)等，避免安全事故。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，該支撐體系可行性強(qiáng)，可為類似框架核心筒外框懸挑結(jié)構(gòu)提供參考實(shí)例。