大跨度悬挑整体叠层空腹桁架结构施工技术

2016-01-10邱黎

广东土木与建筑 2016年1期

邱黎

（广东省第四建筑工程有限公司广州510100）

1 项目概况

深圳市沙井医院扩建工程地上8层，地下2层，建筑总高度39.65m，总建筑面积39112m2，其中地上部分24912m2，地下部分14200m2，采用框架剪力墙结构。各层层高分别为：负 1层 5.25m，负 2层 4.1m，1～2 层 5.0m，3 层～屋面层 4.2m；梁板混凝土强度等级分别为：负2～2层C30，3层～屋面层C40；剪力墙、柱混凝土强度等级负2～2层为C50，3层以上为C40。

本工程3层～屋面层结构外围为大悬挑设计，悬挑长度为 8.2～8.4m，采用大跨度结构悬挑整体叠层空腹桁架结构，如图1所示。该结构具有刚度大、无斜腹杆、空间利用优异等特点而被越来越广泛的应用于转换层结构。按设计要求，在上部主体结构施工期间，底部支撑需承受3层以上共7层的结构自重和施工荷载。

图1 项目建筑效果图

常规方法是在首层楼面上搭设满堂脚手架支撑实现大面积悬挑楼板的施工，但是由于悬挑高度高、跨度大，而且是3层以上整体悬挑，仅仅依靠满堂脚手架支撑体系无法将悬挑端的挠度变化控制在设计规范要求的标准值内，难以保证施工进度及施工效果。

2 解决思路和措施

为有效控制施工过程中桁架结构的挠度变形，确保其施工的有效性和安全性。经过多方研讨，结合现场情况，通过在首层楼板上对应空腹桁架的立柱架设钢结构柱作为临时支撑，形成钢结构柱临时支撑体系，有效控制施工阶段结构扰度的变化及提高施工安全性，保证施工完成的悬挑叠层式空腹桁架结构达到设计要求，充分发挥其力学特性及优越的空间美感。

⑴ 在悬挑梁底部增加钢管柱支撑体系，保证临时支撑体系的整体刚度、强度及稳定性。

⑵ 钢管柱支撑体系下对称设置液压千斤顶，将钢管柱顶升至悬挑梁底部并与之顶紧，通过调整液压千斤顶来改善上部结构在未完全成型前的受力性能及挠度变形问题。

⑶ 制作四方体钢托，保证钢管柱回顶后，大跨度悬挑端部封口梁与悬挑梁相接底面高低差部位受压传力面积均匀。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

满堂脚手架支撑体系搭设→最底层混凝土叠层空腹桁架结构施工→钢管柱精确定位→加固钢管柱位置周边高支模，然后拆除钢管柱位置高支模，留出作面→钢管柱安装→液压千斤顶分施工段作业→钢管柱增强稳定性构造措施→上部混凝土叠层空腹桁架结构施工→拆除钢管柱临时支撑体系。

3.2 操作要点

⑴ 钢管柱安装

① 在工厂预先加工钢柱和连接节点，钢柱分为上、中、下三段，上钢柱和中钢柱长度均为3.0m，按设计要求制作加工法兰盘，分别焊接在上钢柱的下端、中钢柱的两端和下钢柱的上段。柱的加工长度偏差只要不超过允许偏差±3.0mm即可，如图2。

图2 柱脚正面及平剖面示意图

② 吊点设置

钢柱吊点的设置需考虑吊装简便、稳定可靠，还要避免钢构件的变形。钢柱吊点设置在钢柱的顶部，焊接耳板穿洞（2块）。为了保证吊装平衡，在吊钩下挂设2根足够强度的单绳进行吊运，同时为防止钢柱起吊时在地面拖拉造成地面和钢柱损伤，钢柱下方应垫好枕木。

③ 钢柱现场吊装和校正

考虑到场地限制和吊装高度的要求，钢柱吊装采用2台电葫芦吊装。

钢柱分3段，先起吊最下段，根据定位正方形墨线落好位，调整好水平位置和垂直度。再吊装中间段，把中间段钢柱用电葫芦吊起吊到适当高度，对准最下段钢柱法兰盘后，使钢柱缓缓落下，用高强螺栓穿入法兰盘，拧紧螺栓。连接好最下段和中段之间的法兰盘后，同样方法吊装最上段。

钢柱采用电葫芦吊装，磁力线坠配合经纬仪测量钢柱的垂直度。在钢柱的纵横十字线的延长线上或稍偏的位置架设2台经纬仪，进行垂直度测量，全站仪与纵横十字线的夹角应小于15°。钢柱矫正后，在钢管柱顶焊接安装内灌混凝土四方钢托，然后放置千斤顶准备顶升。吊到位置后，控制电葫芦进行初校，一般钢柱垂直度控制在10mm之内。

钢柱校正后，采用4根钢管斜撑固定钢柱的上口，防止在千斤顶顶升时，造成轻微的晃动。

⑵ 千斤顶施工

本工程采用250t的电动加压千斤顶。

① 千斤顶回顶的顶紧措施

每根钢管柱的千斤顶安装在回顶牛腿的下方找平钢垫板上后，可稍微给千斤顶加上一点压力，顶紧千斤顶，以免千斤顶安装好后出现偏位。待回顶到位后，用相应厚度的钢板把钢管柱底空隙塞满顶紧，如有剩微小空隙，无法用钢板塞满顶紧，可将钢管柱底部与钢板整圈满焊，焊缝宽度根据缝隙大小来确定。

② 千斤顶下面的支顶措施

由于千斤顶安装的位置刚好在首层梁支座边上，为保证千斤顶顶升时下面受力均匀稳固，不会对下方结构造成破坏。可在千斤顶下方负1、负2层相对位置用300×300型钢柱临时支撑至首层梁支座及负1层柱帽底下（如图3）。将千斤顶顶升时下方产生的反作用力直接传到地下室基础。待顶升完成卸掉千斤顶后，方可拆除该部位下方的临时钢管柱。

⑶ 置换位置的受力接触顶面处理

由于3层悬挑端部封口梁与悬挑梁相接底面有高低差，不在一个平面上，为了保证钢柱回顶后受压传力面积均匀。先制作一个长宽550×500×1厚的四方体钢托（钢托的高度要根据每条加钢柱位置封口梁及悬挑梁实际高差尺寸来确定），钢托预留一个侧面不封死，用来灌注标号C50（加微膨胀剂）素混凝土。加工制作好的钢托顶在悬挑梁端，使封口梁与悬挑梁相接位置底面平齐。高差较小位置直接用相应厚度（根据实量）的长宽500×500钢板垫在底下。在安装钢托及钢柱支顶之前，封口梁与悬挑梁混凝土底面须用磨砂纸打磨平整。当支顶钢柱上部与梁有仍有空隙时，可采用合适厚度的薄钢板塞紧。