高层大悬挑混凝土结构施工技术

谭剑爱

摘 要：本文主要针对高层大悬挑混凝土结构的施工技术展开了探讨，对技术特点和技术原理作了简要的概述，给出了一系列相应有效的施工技术，并对施工技术作了深入的分析，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。

关键词：高层建筑；悬挑结构；混凝土；施工技术

随着我国城市化进程的不断加快，如今高层建筑的施工越来越多，而在高层建筑的实际工程中，悬挑结构成为了建筑的施工难点。因此，如何保障悬挑结构混凝土的施工已经是相关施工人员所亟待解决的问题。基于此，本文就高层大悬挑混凝土结构的施工技术进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。

1 技术特点

（1）模板支撑架采用型钢外挑平台作为支撑面，无需落到地面，支撑架仅需搭设1层。

（2）混凝土结构分段施工，所受的荷载分阶段施加，减少了型钢平台所受荷载。

（3）利用先成型结构作为吊点逐段设置吊杆，型钢挑梁内力大大减少，可以采用工地上通用周转材料，无需特别购置。

（4）型钢平台结构简单，搭拆方便灵活，对工人要求不高，施工速度快，成本低，易推广。

（5）本技术不受悬臂长度影响。

2 技术原理

混凝土外挑结构沿横向设置多条施工缝，由内而外分段施工。在悬挑结构下一层楼板，搭设外挑的型钢支撑平台作为模板支架的支撑面，随着结构逐步往外施工，型钢支撑平台逐步增加吊杆，增加的吊杆悬吊在已形成的结构上，如图1所示。已成型的结构一般可以承担吊杆斜拉荷载，如果局部不能承担，可对结构进行局部加固。

图1 大悬挑结构分段施工示意

3 设计计算

（1）按各段施工工况对支撑平台型钢挑梁、吊杆（绳）、撑杆、锚固件等进行验算。

（2）设计荷载分段考虑，对前段已成型并达到强度的结构，不考虑其对支撑平台的作用。需考虑风荷载作用。

（3）型钢平台挑梁宜与悬吊结构整体进行计算。

（4）应对型钢平台搭设楼层、吊点设置楼层的结构承载力进行验算，当增加加固构件时，应对其进行验算。

（5）采用钢丝绳作悬吊结构时，应考虑钢丝绳初应力、非线性本构关系对平台型钢、吊绳内力的影响。宜通过试验确定钢丝绳本构关系，当条件限制時应提高钢丝绳安全系数，并加强施工过程的监测。

4 施工工艺

4.1 工艺流程

施工准备→支撑平台初步安装→首段结构施工→混凝土养护→结构加固（必要时）→加设悬吊结构→下段结构施工（重复混凝土养护流程）→结构完成、养护、拆模→装饰工程施工→逐段拆脚手架、悬吊结构→拆支撑平台。

4.2 施工准备

（1）对混凝土悬挑结构进行分段，确定各施工段的范围，首段结构主要为建筑物外围线以内的结构，首段结构可包括一部分外挑结构，外挑结构不宜过长，以支撑平台的型钢挑梁受其作用无需增加吊杆或斜撑为宜，一般取0.8～1.2m，如图2所示。其余外挑结构分1～3段施工，每段长度2～3m。

（2）确立分段方案后，进行型钢平台设计验算，并编写专项方案。

（3）在型钢平台搭设层，对型钢挑梁的位置进行放样，确定锚固点位置，在梁板钢筋绑扎完后预埋型钢梁的U形钢筋拉环或锚固螺栓。

图2 首段结构悬挑部分范围

4.3 支撑平台初步安装

（1）支撑平台搭设在外挑结构以下1层的楼板上。屋面构架平台搭在屋面层；屋面挑板、女儿墙挑檐搭在屋面以下1层楼板上。如果平台距悬挑结构太近，影响悬挑结构装饰工程的施工，可下降1层。

（2）通长出挑型钢梁规格采用I16，型钢梁长6～12m，自内向外按1%坡度顺直抬高，其固定端锚于楼板上，设3个锚固点，其中2个设在型钢梁端部，一个设在楼板边梁上。固定端长度根据计算确定，一般≥1.5m。型钢梁与锚固埋件在两侧、上部要可靠固定。

（3）特殊情况下，如果首段施工结构悬挑部分较长，型钢挑梁需设置斜撑，斜撑采用型钢，也可采用钢管。

（4）支撑平台的型钢挑梁宜采用纵向水平拉杆拉接成整体，拉杆可采用角钢或钢筋，拉杆与型钢挑梁点焊即可，拉杆随结构向外施工逐步布设，也可以利用支撑架扫地杆兼作拉杆。

4.4 首段结构施工

首段结构建筑边缘以内的部分，模板支架按常规楼板做法即可。外挑部分的支撑架支撑在已初步搭好的型钢支撑平台上，虽然型钢平台已整体出挑，但此阶段还不能整体受力，仅能在根部一定范围内受力，因此支撑架搭设范围不超过首段结构的范围。施工时应在可受力范围的边界设竖向安全防护，并设有防止跨越的标示牌。首段结构施工时，悬挑主梁主筋一般通长设置，板筋可在施工缝附近断开，在挑梁施工缝处，如果剪力较大，可设置胡须筋。混凝土浇筑按先内部结构后悬挑部分的顺序施工，对屋面构架，梁柱不得同时浇筑。

4.5 结构加固

已浇筑成型的结构，受悬吊拉杆竖向及水平向拉力，很多情况下结构本身不能承担这一荷载，特别是水平方向的荷载，需对承担悬吊拉力的结构梁或板进行局部加固，加固可采用以下几种方案。

（1）增加梁板配筋，但增加配筋量不宜过多，否则可能影响原结构的性能。

（2）保留受力梁板及其下若干层梁板的模板支撑，必要时增设支撑。

（3）单梁一般不能承担悬吊拉杆斜拉水平分力，可在单梁上设置水平拉杆，把所受的水平分力传到其他部位，如构架的梁柱节点区或有板的楼盖。

（4）当拉杆没有可悬吊的次结构，可加设钢梁，通过钢梁把所受的悬吊拉力传给主结构。

4.6 加设悬吊结构

后续段施工前，先在悬挑型钢平台上加设悬吊结构。悬吊结构可采用钢丝绳、钢筋或型钢。采用钢筋吊杆时，吊杆直接锚入混凝土梁内，施工时先在混凝土梁内预埋短钢筋，余段钢筋通过焊接或机械连接与短钢筋连成整体吊杆；采用型钢吊杆时，在混凝土梁内预埋钢板，预埋板上焊接耳板，吊杆与预埋板耳板、型钢挑梁上的连接板采用栓接、销接或焊接；采用钢丝绳悬吊时，吊绳采用绳卡做成套环与吊环和型钢挑梁套接，并适当预紧。安装吊杆前，型钢挑梁如已下垂，采用倒链将其拉到位后再固定吊杆。

4.7 下段结构施工

悬吊结构安装完后开始安装下段结构的模板支撑架，此时上段已完工的结构支撑架不得拆除，新搭设的支撑架应与前段支撑架连成整体。支撑架宜设置斜向内侧的斜撑。当悬吊结构采用钢丝绳时，挑梁模板在末端适当增加起拱，起拱量按0.5%L。当上段结构强度达到设计强度80%以上时开始浇筑混凝土。所有分段结构浇筑完后，当末段混凝土强度达到设计强度100%以后，可拆除梁板模板。

4.8 装饰工程施工

装饰工程脚手架可对结构支撑架进行改造，当改造困难时，拆除原支架并重新搭设。

当悬吊杆件与外裝修的主要构件冲突时，适当调整吊杆下拉点的位置，但施工时应在新吊杆安装完后方可拆除原吊杆。

4.9 拆除脚手架及平台

按脚手架→防护设施→悬吊结构→装饰收尾→纵向拉杆→型钢悬挑梁→型钢主梁的顺序自外向内拆除。拆除型钢悬挑梁时，可采用塔式起重机、倒链等机具辅助实施。

拆架过程中，自外向内对装饰工程进行收尾工作，主要是对吊杆、预埋件等影响装修的部位进行补装。补装时，先拆除补装点外侧脚手架，再拆除补装点处的吊杆，随后立即进行修补。修补时，修补点以外支撑平台不得站人或施加其他荷载。

5 质量安全控制措施

（1）采用钢丝绳作为吊绳时，应采用倒链或花篮螺栓预紧，并指定专人对钢丝绳松紧程度进行检查。

（2）采用钢筋作为吊杆时，预埋钢筋伸出的角度应与吊杆吊拉角度一致。

（3）当支撑架的水平杆与吊杆位置冲突时，适当调整水平杆高度，确保吊杆顺直受力。

（4）在支撑楼板外缘处，型钢挑梁底部应加焊限位挡块，防止受吊杆斜拉力时型钢挑梁向内滑移。

（5）当型钢挑梁间未采用纵向拉杆拉接时，应确保钢管支架扫地杆起到约束型钢侧向变形的作用，立杆底部与其套接钢筋间隙不得超过6mm，套接钢筋长度≥150mm，并与型钢上翼缘焊牢。

（6）悬吊结构采用钢丝绳时，钢丝绳的直径不宜过大，以免因钢丝绳套环变形过大引起结构下垂。当结构精度要求较高时，宜采用钢筋或型钢吊杆。

（7）对特别重要的结构或悬挑杆较长的结构，宜对支撑平台的内力、变形进行监测。

6 效益分析

（1）模板支撑架及装饰工程脚手架搭设简单，高度低，搭架成本不到落地架10%，比传统型钢挑架成本降低50%～70%。

（2）型钢采用普通悬挑脚手架通用规格，不须另外购置，可向专业公司租赁，型钢成本可降50%以上。

（3）型钢平台结构合理简单，安装方便，对工人技术要求不高，人工成本比同类结构的悬挑型钢平台人工成本降40%以上。

7 工程应用实例

7.1 工程概况

某工程2010年9月1日开工，建筑面积约13万m2。工程地下2层，地上6层和9层。其6层东西入口屋面构架外挑长度6.9m，离地高度35m，在入口处有数根独立柱从地面延伸至构架层。其9层南北入口屋面构架外挑长度6.9m，高度45m。

7.2 施工情况

东西入口型钢挑梁采用I16，钢管支架搭设高度4.2m，构架混凝土结构分2段施工，首段为内部构架及外挑3.9m的结构，第2段为其余3.9～6.9m的外挑结构。首段施工时，型钢挑梁下支设I22主梁，主梁支撑在入口的独立圆柱上，主梁下设有八字撑。第2段施工时，增设2道吊绳，吊绳吊挂在独立圆柱顶的拉梁上，拉梁采用内拉钢丝绳加固。南北入口支架搭设高度4.5m，构架分3段施工，首段为内部构架及悬挑1m的结构，第2段为外挑1～4m的结构，第3段为外挑4～6.9m的结构。首段施工支撑平台的型钢挑梁不设吊绳。第2段施工时，增设1道吊绳，吊点设在建筑外墙缘（？轴）的构架梁上，第3段施工时，再增设1道吊绳，并在第2段已浇筑的构架外挑主梁上架设400mm×400mm格构式钢梁，作为增设吊绳的承力结构。

7.3 应用效果

因东西入口外挑结构以下有地下室车道，尚未施工，外侧还未回填土方，虽只有35m高，但不能采用落地架。南北入口外挑结构如采用传统悬挑支撑平台，平台需设在第7层，所用的型钢、吊绳规格都很大，搭设时操作难度大，成本很高。采用此技术进行施工克服了施工难题，节约成本90多万元。

8 结语

综上所述，高层悬挑结构混凝土的施工随着高层建筑工程数量的增多，成为了目前高层建筑施工中的重点工程。因此，为了确保整个高层建筑的施工质量，我们就需要采取有效的施工技术，以确保悬挑结构的施工质量，从而为高层建筑的施工带来帮助。

参考文献

[1]丰艳琴、张凯华、马纯权、肖现永、杨国灿、吴江.大跨度悬挑混凝土结构支撑体系设计与施工[J].施工技术.2013（14）.

[2]孙晓阳、曹浩、黄丽娟.高层大悬挑结构高空支撑技术[J].施工技术.2011（17）.