钢结构悬挑结构施工技术

关锁柱

摘 要：高层建筑的构架体系极具复杂性，而大跨度悬挑钢结构是在工程项目中应用较为广泛的一项技术，大悬挑钢结构以其自身的优势，为建设高层建筑拓宽了社会空间，而且也保证了高层建筑施工的高效施行。本文结合工程实例，分析了高层建筑大跨度悬挑钢结构施工要点与吊装方案，结合模拟施工而得出钢结构安装的工艺状况并对其施工阶段进行监测及结果分析对比。

关键词：高层建筑;大跨度悬挑钢结构;施工

随着如今我国建筑施工多往高层及超高层发展，悬挑结构也得到了相应的广泛应用。因此，我们需要做好悬挑结构的施工设计，并采取有效的技术进行施工，以保障悬挑结构的施工质量。基于此，本文就高层建筑悬挑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 支架施工方案的选择

针对该建筑高层部分施工方案，且为了安全可靠且经济合理地选择支撑体系，我们考虑了三种方案。方案一采用外挑工字钢;方案二型钢桁架;方案三为满堂脚手架。

但如果本工程采用满堂脚手架，得从地面施工部分开始搭设脚手架直到高层施工楼层，并通过相应的措施保证施工脚手架的安全，这种方案存在其缺点：脚手架高度超过60M，其存在的安全隐患极大，而且采用这个方案搭建会占用材料量大;结构施工后如果需要对脚手架保留，还需要定期进行脚架维护、监控、整修以便额用于后期施工，但如果拆除的话又需要重新搭设手架。

经分析，方案二成本高，一次投入型材多，重复使用概率低。方案三经济但满堂架长细比过大，悬挑高度高，体系容易失稳。可见应采用钢口满堂的脚手架进行施工并不是理想的施工方案，因此本工程根据现场环境以及安全性、成本等各方面的考虑决定采用外挑工字钢为施工方案，提供安全系数的同时，还大大的降低了人力资源，以及进一步的提高了经济效益。

2 安装与拆除方法

2.1 安装方法

先在楼层预埋铁板处内边缘焊接用于防止斜撑安装时产生滑移的临时固定100mm高Ф16mm的钢筋头，预先用钢管对准上下焊接点在外架上设置对准角度的临时固定水平横杆，将斜撑工字钢用塔吊吊起上端，底端用绳子套住顺临时固定水平横杆人工拉入楼层内抵住焊接在铁板上临时固定100mm高Ф16mm的钢筋头处。在斜撑工字钢下方距上焊接点2000mm处搭设出外架外边1500mm长的钢管脚手架平台，设置1100mm高防护栏杆，此平台以供焊工对焊接点进行施焊。在施工过程中，在斜撑工字钢上统一高度上做上标志并引至墙上，监测时通过水准仪读数监测，出现下挠时立即停止上部施工，并进行加固。

2.2 拆除方法

拆除时先用钢管将斜撑工字钢架住，在距外架边500mm处和下焊接点处将工字钢用烧割机烧断，然后用塔吊分2次吊走。

3 结构吊装方案选择

大悬挑钢结构悬挑长度长、单件质量大、构件尺寸大，最大吊装高度达到71.500m，且受现场施工条件制约，吊装工艺复杂，吊装方案的优劣直接影响到整个大悬挑钢结构工程的质量、安全和工期。因此，选择一种安全稳妥、技术可靠、经济适用的吊装方案就显得尤为重要。

根据现场实际情况，对设置落地式满堂扣件式钢管脚手架、大吨位长臂起重机械直接吊装、设置临时支撑胎架以及利用塔吊进行高空散装等吊装方案从技术可行性、经济合理性、安全可靠性、工期等方面进行对比分析，4种方案优（缺）点如下：

3.1 搭设落地式满堂扣件式钢管脚手架：搭设工艺熟悉;施工经验丰富;一次性投入架体材料用量大;搭设速度慢，施工周期长;架体超高，高宽比超限，整体稳定性难以保证，施工安全风险极大。故不采用。

3.2 采用大吨位长臂起重机械直接吊装：适用性强;对起重机械性能要求高，需采用500t级以上汽车吊;机械台班费用高，经济性差;大型汽车吊拼装施工效率低，租赁时间较长;现场施工操作面窄小，机械停放位置受影响较大。故不采用。

3.3 设置临时支撑胎架：传力明确，受力合理;杆件定型、现场拼装;杆件可反复使用，造价低，经济性好;施工便捷，实施可行;同时需采用塔吊或汽车吊配合吊装钢构件，增加造价。故不采用。

3.4 利用塔吊进行高空散装：适用范围较广;技术难度较大，安全防护难;不受施工操作面限制;结合土建工程选用塔吊，利用率高;高空散装，工艺简捷，施工速度快。故可采用。

经对上述4种方案并兼顾土建施工需求进行分析比较，最终确定利用塔吊进行高空散装的吊装方案。综合考虑场地条件、钢构件质量、吊装质量、工期等多种因素并结合塔吊的工作性能，选用1台TC7035B型塔吊作为高空散装的吊装设备，该塔吊臂长70m，最大起重质量为16t，最小起重质量为3.5t。

4 工字钢支撑体系施工要点

4.1 满堂脚手架在离地200mm处加设纵横向钢管加强整体性

4.2 外挑双排外脚手架与旁边脚手架水平方向连接必须采用整条钢管，不能采用对接，外挑脚手架底部加强增加两条钢管，以防重物下坠。

4.3 混凝土浇筑时严格控制施工荷载，由于地泵钢管的冲击力较大，故混凝土泵送至悬挑位置边，然后人工扒运至悬挑位置。

4.4 浇混凝土时严禁集中堆放，混凝土堆放厚度不能超过200mm。

5 施工过程中的质量检验措施

5.1 施工过程中所使用的工字钢需经过施工技术人员检查，并达到标准的要求之后才能进入到施工现场，进而应用在该工程建设当中;而且在钢平臺进行安装施工中，焊工必须要保证持证上岗，同时还要保证工字钢组装的过程中不会出现移位的问题，焊缝的位置不能出现裂纹或者是孔洞，同时还要在焊接之后对其质量进行严格的检验，此外在整个制作和安装过程中，都需要对其予以严格的控制。

5.2 防止因结构梁柱破坏而引起的支撑体系失稳、变形，支撑工字钢梁的梁柱必须要做受力验算;出现承载力不足的情况要及时进行加固，等到梁柱混凝土的基本强度到了设计强度，支撑体系才可以承受上部传来的荷载。

5.3 在实际施工过程中，对可能产生的变形进行实时观测记录数据。

5.4 进行分段验收和检查，发现有不符合要求的应迅速整改。

6 钢拉杆施工阶段监测及结果分析对比

为保证不同施工阶段荷载作用下，各钢拉杆的拉力与设计拉力相吻合，保证结构受力安全性，对钢拉杆实际承受的拉力进行了监测。监测采用具有较高测试精度及宽松测试条件的振动频率法，即根据在一定条件下拉杆拉力与拉杆的振动频率存在对应的关系，采用振动频率法测量拉力。其流程为：现场信号采集时，用专用的夹具将加速度传感器固定在拉杆上，以拾取振动响应;对记录的振动信号进行谱分析，分析得到拉杆的多阶自振频率;根据拉杆实测频率及其长度、线密度、垂度、边界条件抗弯刚度等，计算拉杆拉力。

钢拉杆实际承受的拉力监测，分别于楼面板混凝土浇筑前（即测试工况1）、浇筑后（即测试工况2）及玻璃幕墙安装后（即测试工况3）荷载变化的情况下进行。提取各个阶段各钢拉杆的实测拉力值与仿真分析值进行比较。经过对4根钢拉杆的拉力测试显示，在楼板面混凝土浇筑前、浇筑后及玻璃幕墙安装后等各种荷载工况下，实际测得的拉杆拉力值与仿真分析值吻合得较好，可见施工仿真模拟分析为实际施工提供了可靠的理论基础依据，保证了结构的受力与设计相符。

7 结论

综上所述，悬挑结构在高层建筑工程中应用比较多，但这种结构有着一定的优缺点，因此，为了保证建筑使用的安全性，一定要选择适合的模板进行施工，并采取有效的技术做好施工，以保障悬挑结构的施工质量及施工安全。

参考文献

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