浅析悬挂悬挑结构关键施工技术

朱军强

摘要：悬挂悬挑结构施工的难点主要有垂直运输系统的选用，悬挑部分起拱控制，复杂条件下的结构构件的空间定位，这些难点都是悬挂悬挑结构施工的关键。在工程施工中采用合理的施工措施，选用合理的施工机械，制定合理的施工方案等可以有效地保证悬挂悬挑结构体系的顺利施工。而本文就是对浅析悬挂悬挑结构关键施工技术的分析。

关键词：悬挂悬挑结构;关键;施工技术

Abstract: Suspension cantilever structure construction difficulties are mainly vertical transport system select, overhanging part of camber control, under complex conditions and structure of the spatial orientation, these difficulties are suspended cantilever structure construction key. In the course of engineering construction with reasonable construction measures, reasonable selection of construction machinery, formulates the reasonable construction scheme can effectively ensure the suspension cantilevered structure system construction. this paper analyzes the key construction technology of suspension cantilevered structure analysis.

Key words: suspension cantilevered structure; key; construction technology

中图分类号 :TU3文献标识码： A 文章编号：

1.垂直运输系统

1.1垂直运输系统的选用

垂直运输系统的选用是工程项目施工方案确定的重要工作，合理选用垂直运输系统有助于企业控制施工成本，提高经济效益。

在建筑施工过程中需要进行垂直运输的材料及构配件主要由模板、钢筋、混凝土及钢构件等，此外还涉及到施工人员的上下。

对于钢筋、模板和钢构件等多采用塔式起重机进行吊运。混凝土的运输方式较多，包括塔式起重机和料斗、混凝土泵、快速提升机、井架起重机，其中混凝土泵的运输速度最快，连续性强，并可直接进行浇注。施工过程中，施工人员和施工工具大多通过施工楼梯或者施工电梯进行运输。

由于目前建设的工程规模大、工期紧，在较短时间内完成大量的材料集中运输，就必须考虑合理选用垂直运输系统。对于垂直运输系统设置要求主要考虑以下因素：

（1）系统的工作覆盖面以及供应能力满足施工要求；

（2）较高的机械设备利用效率，较低的综合使用费用；

（3）考虑安全、经济、技术等条件下良好的综合效益。

综合目前施工常用的垂直运输组合方案可见，塔式起重机在建筑施工的垂直运输系统有着举足轻重的地位，是现代建筑施工中不可或缺的施工机械。塔式起重机具备提升、回转、水平运输等功能，可以同时满足对于长、大、重的构件的水平和垂直运输。与其他垂直运输机械相比，塔吊具有工作效率高，回转半径大，起升高度大的特点，在工程建设中应用较广泛。

虽然近年来我国塔吊施工技术取得了长足的发展，但是受到建筑体型复杂化，建筑面积规模化，施工场地狭小化等趋势的影响，现代的工程建设对塔吊施工设计等提出了更高的要求。

（1）建筑物高度不断增加，建筑外形越来越复杂，选择合理有效的塔吊，使其既能满足施工要求，又可有效降低施工成本，以及塔吊的合理布置，方便快捷的安装和拆卸成为目前需要解决的问题。

（2）为了有效释放地面空间，悬挂悬挑体系不断增多，悬挑长度也越来越大，塔吊的施工设计成为一个新课题。如何保证独立式塔吊在超大自由高度条件下的稳定性，同时又能很好的满足施工运输的需要，是工程师们十分关心的问题。

1.2塔吊的选用

塔吊作为建筑工地最重要的起重设备，如果选择不当,设备功用得不到充分利用，造成浪费；还可能造成所选起重机不能满足现场需要；严重的可能诱发安全事故。正确选用起重机械能节约成本，提高功效，节约工期。

（1）了解塔吊的类型、特点。塔吊根据分类标准的不同，可以分为移动式与固定式，动臂式与平臂式，上回转式与下回转式等不同的类别。不同类型的塔吊有不同的特点，比如移动式塔吊的工作范围比较大，固定式塔吊的负重能力强等，因此在塔吊选择时充分发挥使用塔吊的工作特点，做到既经济又合理。

（2）熟悉施工现场情况。在塔吊方案确定之前，应对现场已有设备情况、能源供应情况、吊运需要情况以及现场场地情况等进行摸底排查，做到塔吊的选用既能充分利用已有设备，降低成本，又能满足施工要求。

（3）熟悉塔吊的技术性能

2.起拱控制技术

在建筑工程中，对于结构的起拱问题是十分常见的。尽管在设计和施工的有关规范中对结构起拱都进行了相应的规定，在结构构件图中也都相应的标注了其起拱高度。但是对于现代庞大且复杂的工程而言，要将这些规定很好地用于工程，则需要对工程进行专门分析，制定相应的实施方案。

2.1起拱的目的

（1）对于悬挑钢结构构件的起拱，以抵消在施工由于钢构件自身重量以及施工荷载作用下的竖向变形，保证构件在施工完成后悬挑构件不发生下挠。

（2）钢结构构件在使用后，在短期荷载和长期荷载作用下要产生挠度变形，结构起拱就是为了减小或者消除这部分变形所产生的挠度。

（3）营造良好的视觉效果[41]。对于跨度较大的结构构件当保持一定的拱度时，可以消除人的眼睛错觉，否则即使是非常平直的构件，当从下部仰视时，也会有种下垂的感觉。

2.2起拱设计要点

建筑结构根据是否承受外荷载可划分零状态、初始状态和荷载态三种受力状态。建筑结构的起拱既是在零状态的基础上考虑自重和外荷载的影响，尽量使得起拱值与自重和外荷载作用下的变形值接近。

以下是确定结构初始状态预起拱值的计算方法。

（1）设结构初始状态的几何位置为{x,y,z}，结构的零状态几何位置为{x0,y0,z0}。第一步假定{x,y,z}={x0,y0,z0},在自重的作用下进行结构计算。

（2）通过几何非线性迭代计算，消除结构不平衡力，得到结构的位移向量{U0}，则此时结构初始态几何位置为{x0,y0,z0}＋{U0}。

（3）取结构初始状态的几何位置为{x,y,z}={x0,y0,z0}-{U0},重新进行结构计算。

（4）如果{x0,y0,z0}＋{U0}－{x,y,z}在精确范围内，结构的起拱值也就找到了。否则取{x0,y0,z0}＝{x,y,z}-{U0}为新的结构零状态重新进行计算，直到满足设计要求假设状态。

2.3起拱措施

（1）施工前的设计起拱（计算起拱）。设计起拱是由计算确定起拱量，根据起拱值进行详图设计，使构件加工完成后具有一定的起拱度，从而使结构安装完成后外形接近设计状态。

（2）施工成形后的标高调节措施。在结构施工完成后，对于起拱度不足的情况，可采用调节支座标高的方式控制结构整体起拱。

3.空间支撑系统

在悬挂悬挑结构工程施工过程中，大量结构构件采用现场拼装焊接的方式进行施工，在结构体系形成之前，为保证结构的稳定性和施工的安全性，需要借助支撑体系对钢结构构件进行预先支撑。特别是随着钢结构工程的逐渐增多，结构形式日趋复杂，支撑体系在钢结构施工中变得日益常见和重要，对于复杂空间结构支撑系统的研究也成为建筑施工中重点。

3.1支撑系统的选用

支撑系统的作用是为结构构件施工提供一个临时支撑点，同时也为施工操作创造一个平台，可以有效的促进工程的施工速度，以及降低对施工垂直运输系统的依赖。支撑系统的选用主要考虑以下两点：

（1）提供足够的承载力、刚度及稳定性；

（2）考虑安全、经济、技术等条件下良好的综合效益。目前常用的支撑系统主要分为三类：一类是利用脚手架为基础的支撑系统，二类是利用型钢胎架为主体的支撑系统，三类是脚手架和型钢胎架的混合支撑系统。从以上三种常用的支撑系统设置方案中可以看出，混合式支撑系统综合其他两种的优点，有很好的适用性，在实际工程中有广泛的应用。

3.2支撑系统的施工设计要点

支撑系统的施工设计主要是对型钢胎架设计和脚手架设计。目前型钢胎架大多是直接利用塔吊标准节或者利用改造后的塔吊标准节，因此对于型钢胎架设计可以参见塔吊的相关设计，在此仅对脚手架的设计作简要介绍。

（1）脚手架立杆承载力和搭设高度计算。在脚手架支撑系统中，立杆是其竖向荷载的主要承受者和传递者，为简化计算，一般只需要控制施工荷载不超过其允许承载力即可，再有立杆承载力计算其允许搭设高度。

（2）立杆底座和地基承载力计算

参考文献：

[1]曹志远.土木工程分析的施工力学与时变力学基础[J].土木工程学报.2001.34(3).

[2]郭彦林.大型复杂钢结构施工力学问题及分析方法[J].工业建筑.2007.37(9).

[3]刘西拉.我国结构工程学科应优先发展的领域[J].土木工程学报.1993.26(4).