高空大悬挑混凝土结构高支模施工工法

高空大悬挑混凝土结构高支模施工工法SZJXGF03-2006作者：朱国梁、吴碧桥、庞文荣、王銮学、马尚善（江苏省华建建设股份有限公司）1前言公共建筑常采用高空大悬挑的手法，来满足使用功能的需求，公共建筑和超高层商住楼的大跨度中庭，有时高度会达到十多层以上，以达到空旷、通透、视野开阔的建筑效果，高层和超高层住宅楼的屋顶造型更显得丰富多彩、争奇斗艳，为了张扬建筑物的个性，屋顶上的构架梁甚至悬挑出建筑平面之外，屋顶的造型已成为城市建筑的一道标志性风景线。两幢或几幢成排高层、超高层建筑的塔楼，有时设计要求在半空中通过钢筋混凝土结构再次联成一个整体，利用空洞的效果，以实现环境的通透和视觉的变化，以立面的明暗和空间的虚实，突出建筑物的雄姿风韵。这几类高空大悬挑结构高支模的施工特点是：跨度大、高度高、施工荷载大、施工难度高，为了做到技术先进、经济合理、保证质量、确保安全，因此完善高空大悬挑结构高支模的施工方法是一个新课题，具有非常显著的现实意义。2特点2.1本高空大悬挑结构高支模的施工方法，能够充分利用结构自身的承载力，节约了地基基础加固或楼层回顶的投入。2.2钢桁架、工字钢平台受力明确、安全可靠、工艺简单，桁架梁和工字钢平台的型钢，回收利用率高，经济合理。2.3通过钢平台将落地式高支模转化为普通支模，避免了钢管脚手架的大量投入，减轻了劳动强度，而且占用场地小，便于立体交叉作业。3适用范围适用于一般工业与民用建筑工程，采用架设钢桁架平台，并在平台上用普通脚手钢管搭设排架的高支模施工。4工艺原理充分利用原有结构条件，在高空大悬挑结构的下一层，安装钢结构的桁架梁，在桁架梁上安装工字钢，形成安全、可靠的工作平台。在平台上搭设钢管脚手排架、支立模板，施工高空大悬挑的钢筋混凝土结构。验收合格后拆除排架，再化整为零、空中解体，拆除全部钢结构桁架梁。5施工工艺5.1工艺流程：5.1.1钢桁架的设计：施工荷载计算→钢桁架选型→内力、变形验算→优化设计→编制专项施工方案→组织专家论证→完善专项施工方案5.1.2钢桁架的制作：材料采购→材料进场抽样检验→下料加工→拼装焊接→焊缝检测→检查验收→出厂、运输5.1.3钢桁架的安装：预埋铁件→检查验收→测量放线→钢桁架吊装→拼装、校正、固定、焊接→水平、垂直支撑安装→焊缝检查、检测→铺工字钢平台→防雷接地→安全防护→检查验收5.1.4排架的搭设和模板安装：测量放线→在工字钢平台上焊接钢筋头→对准钢筋头竖钢管立杆→安装扫地杆→安装大、小横杆→接长立杆→安装水平、垂直剪刀撑→梁板底操平放线→安装梁板底大小横杆→调整顶撑或支撑托→安装小楞、铺放梁板底模板→安装梁、板钢筋→梁侧模安装→梁柱节点封模→钢筋验收→高支模系统自检、自查→检查验收→安全监护→浇筑混凝土5.1.5排架和钢桁架的拆除：混凝土强度达到设计要求→拆除梁板的模板和部分钢管→混凝土结构隐蔽验收→施工梁板底的外装饰工程→装饰工程检查验收→拆除钢管排架→拆除工字钢平台→拆除水平、垂直支撑→钢桁架逐榀解体、吊运落地5.2操作要点：5.2.1应组织专家组对钢桁架的设计、高支模的专项施工方案进行论证，并应按照专家组的论证意见，对钢桁架的设计和高支模的专项施工方案，作进一步的优化和完善。5.2.2应根据施工详图放出节点大样,宽翼缘型钢的下料，应采用锯切，防止变形。5.2.3焊工应按规定经过专业培训和考试，并取得了合格证，方可上岗进行操作。5.2.4对接接头、Ｔ型接头、十字接头和要求全熔透的角部焊接，应在焊缝两端配备引弧和引出板，引弧应在引弧板上进行，严禁在焊缝区外的母材上打火引弧，焊接完毕后应采用气割切除引弧和引出板，并修磨平整，不得用锤击落。5.2.5要求全熔的两面焊焊缝，正面焊完后在焊背面之前，应认真清除焊缝根部的熔渣、焊瘤及未焊透部分，直至露出正面焊缝金属时方可进行背面的焊接。5.2.6钢桁架出厂时。应在显著部位按施工图要求标注构件编号、构件重量和吊点的位置，在运输时应采取措施防止钢桁架变形。5.2.7钢桁架的节点连接可选用焊接、高强螺栓连接或栓、焊混合连接。5.2.8工字钢梁应按设计要求，铺设在桁架梁的节点上。5.2.9根据测量控制线，确定排架立杆在工字钢梁上的位置，在位置点上焊接Φ25长100mm的钢筋，作为立杆的支点，以保证立杆不位移，工字钢不偏心受力。5.2.10排架底部距工字钢平台不大于200mm处的立杆上，应设置纵横方向的扫地杆。5.2.11排架的步距不得大于1.8m，从第三步起步距不得大于1.5m。5.2.12立杆接长除顶层用可调支撑托外，其余各层、各步接头必须采用对接扣件连接。5.2.13模板支撑架四周与中间每隔四排立杆应设置一道纵向剪刀撑，由底部至顶连续设置。5.2.14高于4m的模板支撑架，其两端与中间每隔４排立杆从顶层开始向下每隔2步设置一道水平剪刀撑。5.2.15当同条件养护的混凝土试块试验强度，达到设计强度等级时，方可拆除全部梁、板的底模板，及时对高空大悬挑的混凝土结构，进行检查和隐蔽验收。5.2.16待高空大悬挑结构的外装饰、装修工程验收合格后，方可全面拆除排架、工字钢平台和桁架梁，按照后搭的先拆、先安装的后拆顺序进行拆除，并及时将拆除下的材料转运出场外。5.3操作注意事项:5.3.1工字钢平台上，应设置密目安全网和钢笆片的双重安全防护，并应有专人负责及时清除平台上的杂物，以防止高空落物伤人。5.3.2钢平台周边的临空面，应先期设置安全防护栏杆，并随着排架的搭设，及时用安全网进行全封闭的安全围护。5.3.3模板支撑系统的钢管脚手排架与结构的相邻处，应每步每架设置刚性连墙杆，其余部位应与内排架联结成整体，以提高排架支撑系统的整体稳定性。5.4成品保护：5.4.1预埋铁件的外平面应比结构外表面凹进5～10mm，以便装饰时加以隐蔽。5.4.2在吊装和拆除桁架梁、工字钢梁和脚手钢管时，应加强安全防护和安全监护，不得碰撞和损坏两侧的结构和装饰。5.4.3在拆除桁架梁、工字钢梁和脚手钢管前，应清扫脚手架和工字钢平台上的杂物，防止粉尘污染环境、污染已施工的装饰。6材料6.1型钢:钢桁架梁的钢材,宜采用Ｑ235等级B、C、D的碳素结构钢，其质量标准应符合现行国家标准《碳素结构钢（GB/T700）》的规定，也可采用其他牌号的钢材，并不低于Ｑ235等级。6.2钢管:脚手排架应采用φ48×3.5的钢管，其质量标准应符合现行国家标准《碳素结构钢（GB/T700）》中Ｑ235－A级钢的规定，不得使用打孔、锈蚀、变形的钢管。6.3扣件:应采用锻铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件（GB15831）》的规定，扣件的螺栓拧紧扭矩达65Nm时应完好无损。7机具设备主要施工机械：电焊机4台，氧焊设备1套，钢管切割机2台，木工机械2套。塔吊回转半径要求能够覆盖工作面。8劳动组织及安全8.1劳动力组织：焊工10人，吊装工10人，架子工10人，木工30人。8.2安全注意事项：施工操作应遵循《建筑安装工人安全技术操作规程》关于钢结构的制作、安装和混凝土工程施工的内容，并遵循《建筑机械使用安全技术规程》中有关垂直运输机械和电动工具的操作规定。所有进场人员，必须先进行安全知识普及教育，遵守安全的规章制度。特殊工种应进行专业培训，考试合格后发给操作证，并坚持职工上岗前，更换工种前，进行专业安全知识培训，合格后方可上岗。垂直运输机械使用中要严格遵守有关安全操作规程，操作人员应持证上岗，明确职责，统一指挥，密切配合，服从调度。工字钢平台上，应设置密目安全网和钢笆片的双重安全防护，并应有专人负责及时清除平台上的杂物，以防止高空落物伤人。钢平台周边的临空面，应先期设置安全防护栏杆，并随着排架的搭设，及时用安全网进行全封闭的安全围护。支撑体系拆除之前，应由项目部技术负责人发出书面拆除通知，并召开拆前技术安全交底会。拆除时，周围要设围栏或警告标志，并有专人指挥，主要进出口要张挂醒目的标志，并派专人看守，禁止闲人进入。拆除顺序：应先清除平台上的所有杂物，而后由上而下，按“后搭的先拆，先搭的后拆”的原则进行。拆除前桁架必须按搭设逆序完成捆绑以便向下吊运并逐一检查捆绑点是否牢固。9质量要求9.1应执行的规范：9.1.1本工法必须执行《建筑结构荷载规范（GB50009－2001）》。9.1.2本工法必须执行《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范（JGJ130－2001、J84－2001）》。9.1.3施工和验收应符合《钢结构工程施工质量验收规范（GB50205－2001）》。9.1.4施工和验收应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204－2002）》。9.2质量要求：9.2.1主控项目：9.2.1.1现场所用原材料的品种、规格、性能应符合现行国家产品标准和设计要求，并应按规定进行抽样检查试验。检查数量：所有品种，全数检查。检验方法：检查产品质量合格证明文件及检验报告等。9.2.1.2焊工必须经考试并取得合格证书，持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊。检查数量：全数检查。检验方法：检查焊工合格证及其认可范围、有效期。9.2.1.3钢桁架、工字钢梁及其受压杆件的垂直度和侧向弯曲矢高的允许偏差应符合设计及规范规定。检查数量：按同类构件抽查10%，且不少于3个。检验方法：用吊线、拉线、经纬仪和钢尺现场实测。9.2.1.4模板支撑架的立杆应对准工字钢上翼缘中心线，并插入焊接的钢筋头上。检查数量：全数检查。检验方法：对照高支模专项施工方案观察检查。9.2.1.5焊缝要求为一级焊缝。检查数量：全数检查。检验方法：超声波检测。9.2.2一般项目：9.2.2.1钢桁架梁的轴线允许偏差不得大于3.0mm、钢桁架结构杆件交点错位的允许偏差不得大于4.0mm。检查数量：按构件数抽查10%，且不应少于3个，每个构件按节点数抽查10%，且不应少于3个节点。检验方法：尺量检查。9.2.2.2排架支撑系统上安装后的扣件螺栓拧紧力矩应不少于65N.m。检查数量：按立杆、纵横向水平杆、剪切撑、边墙杆，各类杆件各抽查10%，且不应少于5个节点。检验方法：采用扭力扳手，按随机分布原则进行，不合格的必须重新拧紧，直至合格为止。9.2.2.3对于跨度大于4m的梁板，其模板应按设计要求起拱，当设计院无要求时，起拱高度宜为跨度的1/1000～3/1000。检查数量：在同一检验批内抽查构件数量的10%，且不应少于3件。检验方法：用水平仪或拉线，钢尺检查。10效益分析1）工期短：钢桁架可在场外加工预制，不占用主导工期、不占用施工场地，可提供立体交叉作业的条件。2）周转材料省：利用钢桁架和工字钢组成的平台，将高支模转换成普通模板支撑系统，节省了大量的钢管脚手架材料的投入，其中型钢可以回收利用。3）安全可靠：钢桁架、工字钢平台受力明确、性能可靠，而钢管脚手架很难一次搭设到位，还存在安全隐患，现将高空作业的高支模，转换成具有可靠安全防护的作业条件。4）便于质量控制：在钢平台上施工高空大悬挑结构和外装饰装修工程，操作条件安全方便，便于检查、验收，有利于提高施工质量。11应用实例1）深圳市会议展览中心，位于深圳市福田中心区，总建筑面积255615m2，建筑总高度60m，于2002年11月1日开工，于2005年3月正式全面竣工。其中45m标高层，长360m，柱外的南北两侧各悬挑出15.545m，仅悬挑部位的投影面积达11192.4m2，施工中采用了在落地式格构柱和结构之间架设钢桁架梁，铺工字钢平台的施工方法，将45m高的高支模，转为在工字钢平台上的普通模板支撑系统，取得了良好的社会和经济效益。2）深圳新洲骏皇嘉园，位于深圳福田区，总建筑面积19209m2，建筑高度93.8m，2004年10月8日开工，计划2005年4月份竣工，该工程建筑平面呈“×”形，屋面以上在南北两个方向，各设计两个悬挑出建筑平面之外的弧形构架，临空的弧形悬挑梁最长有12.75m，梁底标高93m，施工中在屋面的两外角之间架设了钢桁架梁，在桁架梁上铺设工字钢，形成工作平台，将93.8m高的高支模，转为在工字钢平台上的普通模板支撑系统，顺利地完成了