CN100537975C - 斜拉钢桁架高支模结构体系的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜拉钢桁架高支模结构体系的施工方法，该结构体系中至少有两根钢桁架呈两端支撑形式设置在待浇筑的高空大跨度钢筋混凝土楼盖下的已建成建筑物结构上，各组钢桁架之间设置联系钢支撑，至少四根桁架斜拉吊筋两边对称地斜吊拉在钢桁架和建筑物主体之间；横梁固定在钢桁架上方，钢管脚手架模板支撑则搭设在横梁上。本发明充分利用已浇筑混凝土结构的承载力，采用钢桁架设在混凝土结构上，并利用斜拉吊筋作为钢桁架中部的柔性支撑，减小了大跨钢桁架的支承跨度，有效地控制了钢桁架挠度，并使用钢量进一步降低，经济性提高但安全度不降低。以此斜拉结构形成的支模平台，把超高支模变为在斜拉钢桁架支撑平台上的一般模板支设。

Description

斜拉钢桁架高支模结构体系的施工方法

一、技术领域

本发明涉及一种建筑施工支模结构体系，具体的说是一种斜拉钢桁架高支模结构体系，本发明还涉及该斜拉钢桁架高支模结构体系的施工方法。

二、背景技术

在高层建筑连体结构、公共建筑的共享空间等高大厅堂楼盖现浇混凝土结构施工中，高大支模的整体坍塌造成多人伤亡的恶性事故时有发生，建设部也将高大支模工程的施工安全列为重点管理的内容。对于高大厅堂现浇混凝土楼盖施工的支模，常规施工方法为采用扣件式钢管脚手架由地面满堂排架支模。但该方法当支模高度超过20m时，不仅脚手钢管和扣件用量巨大，搭设人工费用高，且超高落地扣件钢管支模架的传力复杂，安全隐患多。

三、发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种斜拉钢桁架高支模结构体系，该体系适用于公共建筑的高大厅堂或高层建筑塔楼间连体结构等高空大跨度钢筋混凝土楼盖结构的高支模施工，特别是多层次高空间(如室内空中花园或内凹大平台空中花园)的混凝土楼板的周转，避免了超高支架落地搭设，减少超高支架整体失稳风险。此外，本发明还提供了该斜拉钢桁架高支模结构体系的施工方法。

本发明所述的一种斜拉钢桁架高支模结构体系的施工方法，其特征是：该结构体系包括主承力的钢桁架、联系钢支撑、桁架斜拉吊筋、横梁及钢管脚手架模板支撑，至少两根钢桁架呈两端支撑形式设置在待浇筑的高空大跨度钢筋混凝土楼盖下的已建成建筑物结构上，各组钢桁架之间通过设置联系钢支撑增加钢桁架的平面稳定性，至少四根桁架斜拉吊筋两边对称地斜吊拉在钢桁架和已建成的建筑物主体结构之间；横梁间隔地固定在钢桁架上方，钢管脚手架模板支撑则搭设在横梁上；

该结构体系的施工步骤为：

1、钢桁架的制作

1.1、先安装垫板及引弧板，同一节点应先焊下翼缘再焊上翼缘，先焊梁的一端再焊梁的另一端；对一榀钢桁架，节点的焊接顺序应从整个结构的中间开始，先形成框架，后向外扩展施焊；

1.2、钢桁架节点焊接按设计要求的焊缝高度进行焊接，塞焊缝高度为5mm，型钢焊接均采用两侧面焊缝，角钢焊接的角焊缝高度为5mm，其余未注明处焊缝高度均为8mm；

1.3、型钢杆件与节点板采用两侧面角焊缝，每条焊缝长度为不小于型钢的截面高度，当两侧面焊缝不能保证时，采用三面围焊；

2、钢桁架安装

2.1、钢桁架在施工工地的制作场地制作完成后，利用塔吊完成吊装工作，严格确认吊装就位点的吊机承载能力，也可分段制作，分段安装；

2.2、钢桁架安装在离待浇高大厅堂混凝土楼板下两层的楼面处，固定支座的螺栓位置预埋在钢桁架安装层面处，结合钢桁架实际加工尺寸定位；在钢桁架支座处另增加抗冲切受力钢筋并伸入边梁或柱墙内长度不小于300mm；

2.3、钢桁架间横向联系钢支撑在施工现场拼装；

2.4、桁架斜拉吊筋埋设前应现场预拼，保证斜拉吊筋与钢桁架的安装角度正确，并在同一受力平面内；

2.5、桁架斜拉吊筋滚压套丝加工前应用切割机切平，保证套丝的质量；

2.6、钢桁架上弦杆与正交排放的型钢接触的部位应打磨平整，保证型钢平稳搁置在钢桁架上；型钢与钢桁架上弦杆节点采用压板限位固定，保证型钢不产生滑移；

2.7、型钢横梁上按上部排架的设计间距焊接立杆承插套管，套管内径50mm，高度80～100mm，保证支模排架立杆在泵送混凝土浇筑时不滑动；

3、钢桁架拆除

3.1、被浇筑的高大厅堂混凝土楼盖的同条件养护混凝土试块强度达到100％设计强度时方可拆模，钢桁架待上部模板及钢管支撑排架荷载全部卸掉后，由外向内逐榀拆除钢桁架；

3.2、钢桁架拆除采用两点吊，吊点位置焊接圆钢吊环，吊环以不影响排架安装为宜；

3.3、钢桁架拆除根据结构特点，充分利用吊装设备，制定合适的吊装方案，并可借助手拉葫芦平移，保证塔吊不受横向牵拉力，确保安全；

3.4、钢桁架中心出楼层后，塔吊可以直接将其调运到指定位置，桁架吊至地面后进行检查，保修，保证下次周转利用时的完好性。

本发明根据所应用的工程结构特点，钢桁架可采用成品的贝雷架或军用桁架梁，也可采用自行设计和工地加工制作的型钢桁架。斜吊拉钢桁架可借助施工工地现有的塔吊快速安装，安装的安全度高，荷载传力清晰，并可调整钢桁架的反拱量。

用斜吊拉钢桁架作为基本的底部承力结构，桁架间设置联系次桁架，增加了钢桁架的平面稳定性。在钢桁架上方铺放型钢，按正常扣件钢管排架支模，支模高度一般不超过两个楼层。斜拉钢桁架高支模方案实用，模板支撑架不落地搭设，最大程度利用了工地常规的周转材料、可重复使用、省力、省材、经济性好。

可以利用月牙肋形粗钢筋做吊拉杆，工地上可就地取材，吊拉杆预埋入混凝土结构锚固牢靠。钢筋吊拉杆与钢桁架的拉结点采用加长滚压直螺纹钢筋套筒做螺母固定，加工方便，吊拉杆拉在已具有一定强度的混凝土主体结构上，形成有效卸载传力，并具有第二道高支模安全防线作用。

对大跨度钢桁架进行斜拉后，在两端搁置点的跨间增加了钢桁架的支点，可减小钢桁架的高度及优化钢桁架的用钢量，也降低了整榀吊装钢桁架对工地塔吊吊重能力的要求。

当钢桁架跨度较大时，可采用将钢桁架分段制作后分段吊装，分段吊拉。先吊装两侧段并于混凝土结构固定，后吊装中间段，拼装连接。此方法可实现塔吊吊重能力小时或吊臂长时都能进行钢桁架的安装。

四、附图说明

图1是本发明斜拉钢桁架高支模结构体系的平面布置图；

图2是图1的横向剖面图；

图3是图1的纵向剖面图；

图4是钢桁架斜拉杆处节点大样图；

图5是钢桁架斜拉杆节点处剖面图；

图6是本发明的施工工艺流程图。

五、具体实施方式

如图1—图3所示，本发明所述的一种斜拉钢桁架高支模结构体系，它包括主承力的钢桁架1、联系钢支撑2、桁架斜拉吊筋3、横梁4及钢管脚手架模板支撑5，四根钢桁架1呈两端支撑形式设置在待浇筑的高空大跨度钢筋混凝土楼盖下的已建成建筑物结构上，各组钢桁架1之间通过设置联系钢支撑2增加钢桁架的平面稳定性，四根桁架斜拉吊筋3两边对称地斜吊拉在钢桁架1和已建成的建筑物主体结构之间；横梁4间隔地固定在钢桁架上方，钢管脚手架模板支撑5则搭设在横梁4上，在钢管脚手架模板支撑5的基础上浇筑的高大中庭楼面6。钢桁架1可以采用成品的贝雷架或军用桁架梁，也可采用自行设计和工地加工制作的型钢桁架。图4是钢桁架斜拉吊筋处节点大样图，图5是钢桁架斜拉杆节点剖面图，由图4和图5可见，桁架斜拉吊筋3与钢桁架1之间的拉结点采用加长滚压直螺纹钢筋套筒做螺母固定。

1、本发明的工艺原理

斜拉钢桁架支模体系充分利用已浇筑混凝土结构的承载力，采用钢桁架附着(或搁置)于已建成的结构之上，并利用斜拉吊筋作为钢桁架中部的柔性支撑，减小了大跨钢桁架的支承跨度，有效地控制了钢桁架跨中的挠度，并使钢桁架的用钢量进一步降低，经济性提高但安全度不降低。以此斜拉结构形成的支模平台，把超高支模变为在斜拉钢桁架支撑平台上的一般模板支设。对于斜拉钢桁架的支撑系统，借助于SAP2000等有限元计算软件进行施工力学的整体计算分析，控制钢桁架关键杆件和钢筋吊拉杆在最不利施工工况下应力比在0.6以下，既保证安全性又不失经济性。

2、施工工艺流程及操作要点

2.1 施工工艺流程

本工法的具体施工工艺流程见图6。

2.2 操作要点

2.2.1 钢桁架制作

1、先安装垫板及引弧板，同一节点应先焊下翼缘再焊上翼缘，先焊梁的一端再焊梁的另一端，严禁两端同时焊接，避免焊后结构扭曲变形。

2、钢桁架节点焊接按设计要求的焊缝高度进行焊接，一般塞焊缝高度为5mm，型钢焊接均采用两侧面焊缝，角钢焊接的角焊缝高度为一般5mm，其余未注明处焊缝高度一般均为8mm。

3、型钢杆件与节点板采用两侧面角焊缝，每条焊缝长度为不小于型钢的截面高度，当两侧面焊缝不能保证时，采用三面围焊。

4、对一榀钢桁架而言，节点的焊接顺序应从整个结构的中间开始，先形成框架，后向外扩展施焊。

5、钢桁架的焊接，避免梁的两端同时焊接受热、在梁中产生较大的收缩应力。

6、钢桁架焊接宜采用两名焊工对称焊接减少焊接变形和焊接应力。

7、对每榀钢桁架的焊接施工都要做详尽的记录，对钢桁架角焊缝的焊接质量可采用磁粉探伤检查。

2.2.2 钢桁架安装

1、钢桁架在制作场地制作完成后，尽量利用施工现场已有的塔吊完成吊装工作，在正式吊装前，应严格确认吊装就位点的吊机承载能力，必要时分段制作，分段安装。

2、钢桁架安装按高支模方案的组织施工要求进行，一般安装在离待浇高大厅堂混凝土楼板下两层的楼面处，固定支座的螺栓位置应根据钢桁架施工图纸预埋在钢桁架安装层处，结合钢桁架实际加工尺寸定位。

3、钢桁架支座处另增加抗冲切受力钢筋并伸入边梁或柱墙内长度不小于300mm。

4、钢桁架间横向联系剪刀撑在施工现场拼装，对于周转使用的应设计成螺栓连接，便于装配化施工，并应控制加工尺寸误差。

5、钢桁架吊拉钢筋埋设前应现场预拼，保证吊拉钢筋与钢桁架的安装角度正确，并在同一受力平面内。

6、桁架斜拉吊筋滚压套丝加工前应用切割机切平，保证套丝的质量。

7、钢桁架上弦杆与正交排放的型钢接触的部位应打磨平整，保证型钢平稳搁置在钢桁架上。型钢与钢桁架上弦杆节点采用压板限位固定，保证型钢不产生滑移。

8、型钢横梁上按上部排架的设计间距焊接立杆承插套管，套管内经径50mm，高度80～100mm，保证支模排架立杆在泵送混凝土浇筑时不滑动。

2.2.3 钢桁架拆除

1、被浇筑的高大厅堂混凝土楼盖的同条件养护混凝土试块强度达到100％设计强度时方可拆模。钢桁架待上部模板及钢管支撑排架荷载全部卸掉后，由外向内逐榀拆除钢桁架。

2、钢桁架拆除采用两点吊，吊点位置焊接φ16圆钢吊环，吊环以不影响排架安装为宜。

3、钢桁架拆除根据结构特点，充分利用吊装设备，制定合适的吊装方案，并可借助手拉葫芦平移，保证塔吊不受横向牵拉力，确保安全。

4、钢桁架中心出楼层后，塔吊可以直接将其调运到指定位置。桁架吊至地面后进行检查，保修，保证下次周转利用时的完好性。

3、材料与设备

3.1 材料要求

3.1.1 钢桁架可采用Q235型钢焊接而成，型钢试件拉伸、冷弯均应符合《碳素结构钢》GB700中Q235的技术要求。

3.1.2 斜拉吊筋采用HRB400φ20～32钢筋，钢筋拉伸、冷弯均应符合《钢筋混凝土用热扎带肋钢筋》GB1499的技术要求。

3.1.3 连接时采用的直螺纹连接套筒试件拉伸强度应符合《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107 I级接头的技术要求，并采用加长的连接套筒。

3.1.4 钢桁架间的联系剪刀撑连接采用的高强螺栓为大六角摩擦型，强度等级为8.9级，其材料和机械性能应符合《钢结构用高强度大六角头、大六角螺母、垫圈技术条件》GB1231中相应规定。

3.1.5 型钢钢桁架的焊接制作采用角焊缝，焊缝等级为3级，焊条型号E4303。焊接材料应按牌号、种类分别存放在干燥的室内，焊条在使用前应按出厂证明书上或工艺规定进行烘焙和烘干。

3.1.6 钢材堆放采用专用专放，防止与其他材料混放。

3.1.7 钢材进场前检查材质、规格、厚度、长度等符合图纸要求，进场后的钢材必须用油漆在型钢上作标识。

3.1.8 使用的材料表面不得有铁锈、伤痕、裂缝、夹皮等缺馅，如需修补，必须办理有关手续。

3.1.9 材料部门必须按计划在下料前向制作人员提供钢材的料单，以便合理用料和确定拼接位置。

3.2 机具设备

本发明所用机具设备见表3.2。

表3.2机具设备表

 

序号	名称	规格型号	数量	用途
					1	交流电焊机	BX1-500	4台	拼装焊接
2	塔吊	QTZ80(或其他型号)	1台	吊装拼接
					3	手拉葫芦	3t	2台	拉紧吊杆安装，平移钢桁架
4	钢筋直螺纹加工机		1台	加工吊杆端部直螺纹
					4	氧乙炔割枪		2套	切割
5	砂轮磨光机	手持式	2台	打磨、除锈
					6	水平尺	2m	1根	检查平整度
7	水准仪	DS3	1台	拼装测量
					8	经纬仪	DJ2	1台	拼装测量

4、质量控制

4.1 质量标准

4.1.1 钢桁架制作焊接施工时执行《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81，三级焊缝的外观质量应符合表4.1.1的相关规定。

表4.1.1 钢桁架三级焊缝外观质量允许偏差表

4.1.2 钢桁架安装施工时执行《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205，钢桁架安装完成后的外形尺寸应符合表4.1.2的相关规定。

表4.1.2 钢桁架外形尺寸的允许偏差表

4.1.3 斜拉吊筋的钢筋质量符合《钢筋混凝土用热扎带肋钢筋》GB1499的技术要求，利用现场钢筋加工制作。端部直螺纹的加工质量符合《钢筋机械连接通用技术规程》JGJ107中的I级接头要求，现场做外观检查时要求螺牙完整，每端的螺牙数在11牙以上。加长的连接钢套筒应保证两端均有连接11个螺牙以上的长度。

4.2 质量保证措施

4.2.1 斜拉钢桁架高支模专项施工方案应通过专家论证。正式施工前，必须向参与的施工人员进行全面的技术交底。

4.2.2 制作桁架用型钢质量保证资料齐全，焊缝质量外观检查合格，且按焊缝要求检测焊节点不应少于20％。直螺纹机械连接接头应做力学性能检验合格后方可使用。

4.2.3 严格按工艺程序施工，每道工序完后，必须经质检、安检部门检验合格后并经现场监理认可后，方可进行下道工序施工。

4.2.4 斜拉钢桁架的吊拉筋锚杆预埋时与框架梁底面成设计的角度应严格确保。

4.2.5 斜拉杆支座处结构混凝土强度应达到C25混凝土以上强度要求后，方可浇筑上部平台混凝土。

5、效益分析

本发明采用了可反复周转使用的斜拉钢桁架作为上部模板支架的承力平台结构，满足了实用性、经济性和安全性三者结合的要求。其中，钢桁架采用普通Q235型钢制作，在跨度满足成品钢桁架时也可直接租赁，钢桁架的投入费用不高。用工地钢筋做吊拉杆，取材容易，安全也有保证。

以南京四季仁恒大厦工程的斜拉钢桁架支模为例，整个平台支撑工程仅用型钢13吨，现场自行加工，利用塔吊整体吊装，多次重复周转使用，且操作简单快捷，安全可靠。在施工方案初期，曾考虑采用普通扣件式钢管脚手架落地支模，若按排架立杆间距为500mm×700mm，步距为1500mm，四边均设剪力撑，且下设二层满堂脚手架(以此满足高支模层下部楼板的承载力加强要求)计算，仅高空支模层的钢管需65吨左右，耗材多、安全风险大。采用本工法与普通扣件式钢管落地脚手架搭设费用相比较，在南京四季仁恒双塔A楼工程施工中直接成本节约了34万元，在南京四季仁恒双塔B楼工程施工中直接成本节约了46万元，相应施工工期也均提前了15天左右。

6、应用实例

以下三个实施例都是为了验证本发明的可行性而在保密状态下进行的，由于本发明的桁架高支模结构在楼房主体完工后即拆卸，所以不存在公开之虞。

6.1 应用实例一、二——南京四季仁恒大厦A、B楼工程

6.1.1 工程概况

南京四季仁恒大厦工程地处南京市河西奥体中心附近，总建筑面积约140000m²，由地下车库和南北两座塔楼组成，结构型式均为现浇混凝土剪力墙结构。

四季仁恒双塔A楼地下2层，地上29层，建筑面积约60000m²。主楼中部第11、19层、27层各有一朝北悬挑的共享空中花园，北侧临空，南侧为公用走廊空中花园结构板厚200mm，面积约100m²，支模底净高30m左右，斜拉钢桁架支模体系重复使用3次。

四季仁恒双塔B楼地下2层，地上44层，建筑面积约80000m²。主楼中部第11、19层、27层、35层有一朝北悬挑的共享空中花园，北侧临空，南侧为公用走廊。空中花园结构板厚200mm，面积约100m²，支模底净高30m左右，斜拉钢桁架支模体系重复用4次。

6.1.2 应用情况

南京四季仁恒双塔A楼工程，开工为2004年6月20日，竣工为2006年2月10日，钢桁架平台支撑工程用型钢13吨，斜拉钢桁架重复使用3次。节省费用34万元。

南京四季仁恒双塔B楼工程，开工为2004年7月10日，竣工为2006年3月25日，钢桁架平台支撑工程用型钢13吨，斜拉钢桁架重复使用4次，节省费用46万元。

本工程应用此发明过程中，用塔吊将单榀钢桁架整体吊装并拆卸，实现了多次周转重复使用，确保了高空支模施工的安全高效，工程质量也得到了很好的保证。

6.2 应用实例三——常州市阳湖广场1#楼工程

6.2.1 工程概况

常州市欣达房地产开发总公司的阳湖广场1#楼工程为混凝土框架剪力墙结构的双塔楼，在16层处分别悬挑出6.375m，形成一类似于连体的空中会议室。面积约为360m²，纵向跨度为13m。板厚150mm，四道预应力悬挑大梁500×1000～1400mm，次梁为300×600mm不等，混凝土采用C30，悬挑连体部位标高约为58.75m。该部位主要施工方案采用钢筋斜吊拉四榀钢桁架的高支模方法，钢桁架上正交铺设32b工字钢，再搭设普通扣件钢管脚手架排架支模。

6.2.2 应用情况

常州阳湖广场1#楼工程开工日期为开工为2004年9月10日，竣工为2006年3月10日，其中钢桁架部分用型钢10吨，钢桁架上的工字钢利用原有的材料，直接成本节约了34万元。

Claims (1)

1、一种斜拉钢桁架高支模结构体系的施工方法，其特征是：该结构体系包括主承力的钢桁架(1)、联系钢支撑(2)、桁架斜拉吊筋(3)、横梁(4)及钢管脚手架模板支撑(5)，至少两根钢桁架(1)呈两端支撑形式设置在待浇筑的高空大跨度钢筋混凝土楼盖下的已建成建筑物结构上，各组钢桁架(1)之间通过设置联系钢支撑(2)增加钢桁架的平面稳定性，至少四根桁架斜拉吊筋(3)两边对称地斜吊拉在钢桁架(1)和已建成的建筑物主体结构之间；横梁(4)间隔地固定在钢桁架上方，钢管脚手架模板支撑(5)则搭设在横梁(4)上；

该结构体系的施工步骤为：

1、钢桁架的制作

1.1、先安装垫板及引弧板，同一节点应先焊下翼缘再焊上翼缘，先焊梁的一端再焊梁的另一端；对一榀钢桁架，节点的焊接顺序应从整个结构的中间开始，先形成框架，后向外扩展施焊；

1.2、钢桁架节点焊接按设计要求的焊缝高度进行焊接，塞焊缝高度为5mm，型钢焊接均采用两侧面焊缝，角钢焊接的角焊缝高度为5mm，其余未注明处焊缝高度均为8mm；

1.3、型钢杆件与节点板采用两侧面角焊缝，每条焊缝长度为不小于型钢的截面高度，当两侧面焊缝不能保证时，采用三面围焊；

2、钢桁架安装

2.1、钢桁架在施工工地的制作场地制作完成后，利用塔吊完成吊装工作，严格确认吊装就位点的吊机承载能力，也可分段制作，分段安装；

2.2、钢桁架安装在离待浇高大厅堂混凝土楼板下两层的楼面处，固定支座的螺栓位置预埋在钢桁架安装层面处，结合钢桁架实际加工尺寸定位；在钢桁架支座处另增加抗冲切受力钢筋并伸入边梁或柱墙内长度不小于300mm；

2.3、钢桁架间横向联系钢支撑在施工现场拼装；

2.4、桁架斜拉吊筋埋设前应现场预拼，保证斜拉吊筋与钢桁架的安装角度正确，并在同一受力平面内；

2.5、桁架斜拉吊筋滚压套丝加工前应用切割机切平，保证套丝的质量；

2.6、钢桁架上弦杆与正交排放的型钢接触的部位应打磨平整，保证型钢平稳搁置在钢桁架上；型钢与钢桁架上弦杆节点采用压板限位固定，保证型钢不产生滑移；

2.7、型钢横梁上按上部排架的设计间距焊接立杆承插套管，套管内径50mm，高度80～100mm，保证支模排架立杆在泵送混凝土浇筑时不滑动；

3、钢桁架拆除

3.1、被浇筑的高大厅堂混凝土楼盖的同条件养护混凝土试块强度达到100％设计强度时方可拆模，钢桁架待上部模板及钢管支撑排架荷载全部卸掉后，由外向内逐榀拆除钢桁架；

3.2、钢桁架拆除采用两点吊，吊点位置焊接圆钢吊环，吊环以不影响排架安装为宜；

3.3、钢桁架拆除根据结构特点，充分利用吊装设备，制定合适的吊装方案，并可借助手拉葫芦平移，保证塔吊不受横向牵拉力，确保安全；

3.4、钢桁架中心出楼层后，塔吊可以直接将其调运到指定位置，桁架吊至地面后进行检查，保修，保证下次周转利用时的完好性。

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