趙劍平,陳鈞頤,黃建和
(泰興一建建設集團有限公司,江蘇 泰興 225400)
大嘉匯·尚悅一期-3#、5#、6#、8# 住宅樓及其商業(yè)裙樓工程,3#、5#樓為 33層住宅樓,建筑高度為 98.15 m;6#、8#樓為 30層住宅樓,建筑高度100.50 m??偨ㄖ娣e為 115 815.26 m2。3#、5#、6#、8#四棟樓北立面在26層/29層處設計了一個圓弧梁,梁跨度8 100 mm,兩端與采光井兩端的柱子相連,梁截面高度為2 950~3 450 mm,平面尺寸上弧形梁距離建筑物邊達5 100 mm,其中3#、5#樓圓弧梁從 29層樓面向下懸掛2 950~ 3 450 mm,6#、8#樓圓弧梁從26層樓面向下懸掛2 950~3 450 mm。一方面由于弧形梁地處高空,橫跨建筑物的采光井,下端懸空、無任何可靠作業(yè)施工面,搭設模板支撐系統(tǒng)困難,再者截面尺寸很高,施工荷載較大,給施工帶來了很大難度,施工方案必須經過嚴密計算論證,確保安全。
搭設落地式鋼管腳手架,但弧形梁處于26/29層樓面處,搭設工作量過于龐大,費工耗時,成本上不經濟,工期上滯后,且搭設如此高度的模板支撐系統(tǒng)也不穩(wěn)定(支撐高度超過8 m即屬于高支模體系,此方案架體高度將近80 m),普通施工工藝無法達到很好的安全保障,給施工帶來較大安全隱患。
考慮在采光井縱橫方向擱置工字鋼作為主要受力構件,在工字鋼上搭設鋼管支撐系統(tǒng),該方案結構受力明確,雖然工字鋼一次性投入較大,但可周轉使用,相對成本不大,通過驗算,采取一定的構造措施即可使支撐體系的安全性得到較好保證。
(1)選用 18#工字鋼,3#、5#樓從 27層開始搭設工字鋼支撐腳手架,6#、8#樓從 24層開始搭設工字鋼支撐腳手架。在工字鋼擱置的樓面上預埋鋼筋環(huán),做法同工字鋼懸挑腳手架,確保工字鋼錨固端牢固可靠。
(2)先擺放橫向工字鋼作為主梁,間距1700mm,因為與弧形梁底支撐鋼管立桿接觸的工字鋼是受力最大的,所以弧形梁下端并排擺放兩根工字鋼。再擺放縱向工字鋼作為次梁,間距1 200 mm。
(3)兩根并排擺放的橫向工字鋼與縱向工字鋼節(jié)點處(共 7個節(jié)點)采用鋼絲繩反拉,防止橫向工字鋼變形過大。
(4)搭設梁底支撐鋼管支撐系統(tǒng)及施工作業(yè)用腳手架,所有鋼管立桿底端均落在縱向工字鋼上,以6#/8#樓為例工字鋼擺放平面布置、剖面如圖1,2所示。
圖1 支撐系統(tǒng)平面布置
圖2 支撐系統(tǒng)剖面
縱向工字鋼在工字鋼平臺中看作框架的次梁,橫向工字鋼看成主梁,次梁承受弧形梁結構支撐立桿傳來的集中力,主梁承受次梁傳來的集中力。 主要驗算工字鋼的抗彎強度、變形、抗剪強度的驗算。
(1)因為弧形梁構件截面高度在2950~3450mm,如果一次性澆筑,梁側模板的側向剛度不易保證,且模板制作時的加固措施較為繁瑣,再者梁底支撐立桿承受的荷載較大,傳至工字鋼的集中荷載相應加大。綜上所述,為安全起見,每次澆筑高度暫定1 000 mm,驗算時取梁截面高度為1 000 mm。
(2)假定縱向工字鋼擱置在建筑物端為鉸接。
橫向工字鋼受力示意如圖3,4所示。
Ra/Rb/Rc即弧形梁底支撐立桿傳來的集中力,梁底支撐如圖3所示,梁底立桿縱向間距同橫向工字鋼@1 200 mm,可求得 Ra=Rc=0.45 kN、Rb=9.5 kN,繼而求得支座D的支座反力Rd=13.4 kN,桿件的最大彎矩在 D支座,Mmax=Md=3.98 kN·M,計算 σ=抗彎承載力滿足要求。 最大撓度出現(xiàn)在橫向工字鋼最右側懸挑端撓度驗算滿足規(guī)范要求。
圖3 橫向工字鋼受力示意
圖4 梁底支撐
選擇受力最大的兩根并列工字鋼進行驗算,兩根工字鋼共同分擔上部次梁(縱向工字鋼)傳來的集中力,f=Rd/2=6.7 kN。橫向工字鋼受力如圖5所示。
圖5 橫向工字鋼受力示意
預埋工字鋼錨固鋼筋環(huán)→擺放工字鋼→滿鋪腳手板→搭設支模系統(tǒng)及腳手架→反拉鋼絲繩→檢查驗收→混凝土分段。
(1)在澆筑24層樓面前,根據設計計算的工字鋼間距預埋錨固鋼筋環(huán),以免在放置工字鋼時出現(xiàn)錯位和受力與理論相差過大的情況。
(2)在 24層樓面澆筑 2~3 d混凝土達到一定強度后,吊裝工字鋼,吊裝必須由專業(yè)架子工施工,工字鋼兩端與預埋鋼筋環(huán)用木楔固定。在工字鋼上搭設鋼管支模架及腳手架,工字鋼平臺上鋪腳手板。
(3)弧形梁支模過程中,必須使用對拉螺桿,防止混凝土澆筑過程中出現(xiàn)爆模或漲?,F(xiàn)象。搭設必須嚴格按照方案執(zhí)行,各項參數必須符合設計計算要求。
(4)扣件螺栓擰緊扭力矩應達 40~60 N·m,以保證節(jié)點具有足夠剛性和傳遞荷載的能力。
架體搭設完成后,由總監(jiān)理工程師、專業(yè)監(jiān)理工程師、項目經理、技術負責人、專職安全員等聯(lián)合驗收,形成驗收記錄,驗收合格后方可投入使用(圖6)。
圖6 高層懸空大跨弧形梁支撐體系立面
(1)澆筑混凝土時必須分段澆筑。
(2)由于工程結構的特殊性(弧形結構),施工難度相對較大,施工前要專人采用 CAD輔助放線,在地面上畫出弧形大樣后再制作模板,確保尺寸準確無誤。
(3)懸挑工字鋼上不支設鋼管架,鋼管架設在工字鋼面時工字鋼上焊接25 mm鋼筋內膽,且長度必須大于100 mm。
(4)嚴格按施工方案實施,避免隨意更改工字鋼規(guī)格、間距,避免隨意除去加固或拉結點,施工過程中必須技術負責人、專職安全員等到場監(jiān)督。施工中避免驟然的巨大荷載作用在懸挑架體上。工字鋼平臺形成后,必須滿鋪腳手板,并綁扎牢靠,最外排腳手架外滿掛安全網,形成封閉的整體。工字鋼吊裝固定時必須由專人指揮吊裝。
(5)混凝土澆筑過程中,要安排專人觀測支撐體系,關注支撐體系的變化情況,發(fā)生較大或突然變形,必須及時向上匯報。
利用工字鋼搭建操作平臺的方法,操作簡便,施工成本低廉,受力形式明確可靠。但是在方案制定過程中,仍然必須全面細致地策劃,保證設計計算可靠準確,在施工過程中嚴格按照審批的施工方案進行,確保支撐體系受力合理,安全可靠。