超高、超大跨懸空混凝土結(jié)構(gòu)支撐

目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一、 工程簡況 2\o"CurrentDocument"二、 施工方案總體思路 2\o"CurrentDocument"三、 施工工藝流程 3\o"CurrentDocument"四、 荷載計算 3\o"CurrentDocument"五、 支撐體系形式選擇 4\o"CurrentDocument"六、 鋼梁強度驗算 41、抗彎應(yīng)力驗算 52、 工字鋼梁的整體穩(wěn)定性 53、 撓度驗算 54、抗剪驗算 5七、牛腿及焊縫 6\o"CurrentDocument"八、錨筋計算 7\o"CurrentDocument"九．操作要點 9\o"CurrentDocument"十．鋼梁平臺安裝 9\o"CurrentDocument"十一.鋼梁平臺拆除及安全注意事項 10超高、超大跨懸空混凝土結(jié)構(gòu)支撐體系施工方案一、 工程簡況鞍山市“世紀峰景”工程位于鞍山市鐵東區(qū)勝利南路136號，項目占地1.72萬平方米，建筑面積約10萬平方米，共包括A、B、C、D座四個單位工程，本工程地下室一層、層高-5米、-6.5米；結(jié)構(gòu)形式為框架和剪力墻結(jié)構(gòu)；D座為商業(yè)裙房，商業(yè)裙房為三層、局部為四層，結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，商業(yè)屋面為空中景觀花園；A、B、C高層住宅為剪力墻結(jié)構(gòu)，總層數(shù)為32層,標準層層高為2.9m,外架采用爬升腳手架。在B座l-H~l-F/l-6~l-10、C座2-G~2-J/2-9~2-13范圍內(nèi)52.75m標高處（十五層頂板）有一跨梁板連通作為住宅單元之間的消防通道，自該層至頂層均設(shè)置了該通道，該通道尺寸為3000*12000mm，兩側(cè)為梁，梁尺寸分別為300*870、250*870mm，板厚為120mm，該通道施工時支撐體系距離群房三層頂標高17.95m處才有剛性支撐，因高度太大，該通道的施工支撐體系采用超高、超大跨懸空混凝土支撐結(jié)構(gòu)施工方案，為保證工程質(zhì)量及施工生產(chǎn)的安全，對本方案進行了嚴格細致地進行編制，以解決本工程消防連廊結(jié)構(gòu)支撐體系的施工。二、 施工方案總體思路首先對超高、超大跨空中混凝土結(jié)構(gòu)的荷載進行計算分析，根據(jù)荷載的計算，選擇工字鋼梁的規(guī)格型號，確定牛腿及錨筋的布置，設(shè)計鋼梁承載平臺系統(tǒng)，混凝土結(jié)構(gòu)的荷載通過單層架體傳至鋼梁承載平臺系統(tǒng)，而鋼梁承載平臺的受力通過牛腿傳遞給主體結(jié)構(gòu)本身的縱向受力結(jié)構(gòu)。這樣使得超高、超大跨懸空混凝土結(jié)構(gòu)支撐體系僅需考慮鋼梁承載平臺即可，改進傳統(tǒng)的高空混凝土結(jié)構(gòu)的支撐體系，即有過去的搭設(shè)滿堂紅腳手架架體作為支撐體系改為采用鋼結(jié)構(gòu)鋼梁支撐平臺，創(chuàng)新鋼結(jié)構(gòu)作為施工措施在建筑施工中的使用，減少繁瑣的架體搭設(shè)，增加支撐架體的安全，較大的降低周轉(zhuǎn)材料鋼管的用量、縮短施工工期、提高結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，從而達到降低工程建設(shè)成本的目的。

三、施工工藝流程四、荷載計算1、相關(guān)參數(shù)取值，a、 混凝土比重：24KN/m3b、 鋼筋比重：梁:1.5KN/m3，板:l.lKN/m3c、 腳手架：模板：2.5KN/m2，支撐：1.0KN/m2d、 振動荷載:2KN/m32、 混凝土荷載：N1=N梁+N板二(0.3*0.65*8.8+0.25*0.65*8.8+0.12*2.7*8.8)*24KN/m3=41.18KN+34.32KN+68.43KN=143.93KN3、 鋼筋荷載：N2=N梁+N板二（0.3*0.77*8.8+0.25*0.77*8.8）*1.5KN/m3+0.12*2.7*8.8*1.1KN/m3=8.726KN4、 腳手架荷載:N3=2.7*8.8*（2.5+1.0）KN=83.16KN5、 振動荷載：N4=（0.3*0.65*8.8+0.25*0.65*8.8+0.12*2.7*8.8）*2KN/m3=11.99KN6、 單層組合荷載，載系數(shù)取1.2N=（143.93KN+8.726KN+83.16KN+11.99）*1.2KN=297KN7、 鋼梁所承受的組合荷載按施工兩層計算，52.75m標高處消防通道梁板采用超早強混凝土，加快混凝土初期強度的增長能減少對鋼托梁的作用荷載。N=297*2KN=594KN（注：計算時取600KN）8、 作用在簡支鋼梁上的荷載按照均布荷載計算，求均布荷載q（預(yù)設(shè)四根鋼梁組成受力支撐平臺）q=600KNF8.8mF4=17.05KN/m五、 支撐體系形式選擇根據(jù)荷載計算及查型鋼力學(xué)表，支撐形式選擇布設(shè)如下：在49.05m標高處設(shè)置牛腿，牛腿材料為I40c工字鋼，牛腿長度為20cm。在該標高兩側(cè)剪力墻、暗柱處分別預(yù)埋4塊16*500*200鋼板，與工字鋼牛腿焊接連接，在牛腿上設(shè)置4根I40c工字鋼，工字鋼形成整體的簡支鋼梁作為承受荷載的主要構(gòu)件，鋼梁間距為866mm（軸線距離），長為8450mm（剪力墻厚300mm，兩端共留出50mm縫隙,計算時跨度仍按8800mm取值）,具體布置見附圖1、2。鋼梁架設(shè)完畢之后，在上面滿鋪跳板，然后在跳板上搭設(shè)滿堂紅腳手架，這樣就能利用鋼梁架設(shè)的平臺進行消防通道結(jié)構(gòu)部分的施工。I40c工字鋼都采用熱軋普通工字鋼（3號鋼）。六、 鋼梁強度驗算I40c型工字鋼的規(guī)格及截面特性如下：高h=400mm，寬b=146mm，腹板厚d=14.5mm,翼緣厚t=16.5mm,截面慣性矩Ix=23847cm＜，截面抵抗矩Wx=1192.4cm3,半截面面積矩Sx=711.2cm3。鋼梁受力簡圖如下：

q=17.05KN/mf \yy受力計算簡圖I40cq=17.05KN/mf \yy受力計算簡圖I40c丄字鋼截面1、抗彎應(yīng)力驗算I40c的截面抵抗距Wx=1192.4cm3，抗彎強度設(shè)計值為［］=215N/mm2。M=l/8XqX12=1/8X17.05KN/mX(8.8m)2=165.044KNm=M/Wx=165.044KNm/1192.4cm3=138.413N/mm2所以V［：】］,工字鋼彎應(yīng)力小于抗彎強度設(shè)計值，抗彎符合要求。2、 工字鋼梁的整體穩(wěn)定性為了保證不喪失整體穩(wěn)定性，應(yīng)使梁的翼緣具有較大的寬度，或在梁的側(cè)向增設(shè)支承點采取其他構(gòu)造要求，以提高梁的側(cè)向抗彎和抗扭的能力，規(guī)范明確在梁的設(shè)計中，符合下列條件情況之一時，不計算梁的整體穩(wěn)定性即可：有剛性鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上，并能阻止梁截面的扭轉(zhuǎn)時。本工程中，在鋼托梁上翼沿剪力墻處予埋-10*20*2700鋼板，再用40*5角鋼將鋼托梁與埋件鋼板焊接，增強其穩(wěn)定性；鋼托梁上滿鋪跳板，鋼梁和跳板組合成整體平面，不是單根梁承受荷載作用，滿足上述要求，故不用驗算工字鋼梁的整體穩(wěn)定性，工字鋼梁的整體穩(wěn)定性符合要求。3、 撓度驗算I40c的彈性模量Ex=2.1X106Kg/cm2，截面慣性矩I=23847cm4簡支梁的最大撓度計算公式為fmax=5ql4/384EI=5X17.05KN/mX(8.8m)4/(384X2.1X106Kg/cm2X23847cm4)=2.66cmfmaxVL/300,故撓度滿足要求。4、 抗剪驗算I40c的截面積為S=711.2cm3，腹板厚度d=14.5mm,[ ]=125N/mm2Q=ql/2=（17.05KN/mX8.8m）F2=75.02KN剪=QS/Id=75.02KNX711.2cm3/（23847cm4X1.45cm）=15.43N/mm2所以V[],抗剪滿足要求。經(jīng)過對工字鋼梁抗彎、抗剪、撓度的計算，均滿足工字鋼各強度系數(shù)的設(shè)計標準值，所以工字鋼的型號規(guī)格是可行的。七、牛腿及焊縫牛腿采用I40c工字鋼，牛腿長為20cm,在牛腿上表面焊接一塊16厚10*20cm鋼板（焊縫高度不小于10mm）,將工字鋼梁架設(shè)在牛腿上的鋼板上，支座反力可簡示為集中荷載作用在牛腿上（具體圖示見節(jié)點1）；工字鋼牛腿擬采用E43型焊條手工焊與剪力墻、暗柱上預(yù)埋件焊接連接（見下圖）。工字鋼牛腿本身受力情況與上述工字鋼梁承受剪力情況相似，承受彎矩該處為最小值處，故牛腿不必進行驗算，主要對焊縫進行驗算，焊縫的鏈接形式為貼角焊縫，焊縫高度為12mm,焊縫計算高度為0.6倍的焊縫高度，考慮施工現(xiàn)場施焊條件，計算時有效焊縫厚度系數(shù)降低為0.5，12*0.5mm即6mm，焊縫所承受的彎矩Mf為支座反力與鋼板寬度的乘積，剪力根據(jù)作用力與反作用力原理，Qf=Q。焊縫受力計算簡圖如下:即Qf=Q=75.02KNMf=75.02KNX10cm=750KN?cm焊縫的截面慣性矩：I=2*bh3/12+S*a2+bh3/12f11f22=2X12mmX1463mm3/12+12mmX146mmX(200-8.25)2mm3+12mmX(400-2X16.5)3mm3/12=1.2X108mm4Wf=y/If (y為h/2)角焊縫抗彎、抗剪、抗壓強度設(shè)計值】fwt]=160N/mm21、 焊縫的彎應(yīng)力驗算f=M/Wf=M*y/If=750KN?cmX20cm/1.2X108mm4=12.5N/mm2所以〔fV[fwt],焊縫的抗彎能力滿足受力要求。2、 焊縫的組合剪應(yīng)力驗算A=12mmX(400-2X16.5)mm=4404mm2，Af為腹板鏈接焊縫截面面積，ft二Q/A=75.02KN/4404mm2=17.03N/mm2ff=、.：N2(Q/Af)2=21.125N/mm2所以。fV[fwt],焊縫的抗剪能力滿足受力要求。綜上計算所述，采用E43型焊條手工焊與剪力墻、暗柱上預(yù)埋件焊接連接,該處貼角焊的焊縫強度能滿足所承受荷載的作用。但為安全起見，焊條強度等級提高一級別，用E50型焊條進行施焊。八、錨筋計算

錨板湘錨筋組成的預(yù)埋件錨筋擬采用二級鋼e16鋼筋，采用人工穿孔塞焊，焊縫高度為12mm，錨板厚度t為16mm,錨筋擬采用三層，ar錨筋層數(shù)的影響系數(shù)，取三層時ar取0.9。因為鋼板長為500mm，上下兩端各留出100mm，故外層錨筋中心線之間的距離z為300mm，C30墻柱混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值fc=15N/mnt，二級鋼e16鋼筋的fy=310N/mm2，剪力V=Q=75.02KN，M=75.02KNX10cm=750.2KN.cm。法向拉、壓力可以近似認為是零。aV=(4.0—0.08d)*；fc/fy=0.6ab=0.6+0.25t/d=0.85 (d為錨筋的直徑)1、計算所需錨筋的總截面面積，以下兩者取大值a、A三V/aaf+N/O.8af+M/1.3aafzS rVy by rby=75.02X103N/(0.9X0.6X310N/mm2)+750X104N.mm/(1.3X0.9X0.85X310N/mm2X300mm)=561mm2b、A三N/O.8af+M/0.4aafzS by rby=750X104N.mm/(0.4X0.9X0.85X310N/mm2X300mm)=280mm2所以按照計算得出所需錨筋的總截面面積為561mm2,即三根e16鋼筋即可,實際施工時埋件上的錨筋按照構(gòu)造要求布設(shè)為兩排三層共八根016鋼筋，每排3/2根（如圖示），錨筋的錨固長度為500mm，（墻柱厚度為300mm，直錨長度不夠，故直錨250,彎拐250mm）。中間兩個埋件在剪力墻位置時，剪力墻縱橫加設(shè)附加筋，豎向兩排共八根016鋼筋，橫向兩排共四根016鋼筋，間距均為200mm，長度都為1000mm。九．操作要點根據(jù)以上計算確定相關(guān)參數(shù)后，首先應(yīng)根據(jù)實際情況在懸空結(jié)構(gòu)下一樓層位置確定牛腿的埋設(shè)位置，并對該位置縱向剪力墻配筋按照構(gòu)造要求進行局部加強措施，將加工完成的錨件逐一安裝固定，安裝完成后錨件外立面與剪力墻外表面平整一致。該部位混凝土添加早強劑，強度等級提高一個等級，澆筑時留置數(shù)組試塊待用。9.2待混凝土強度達到設(shè)計強度100%后，進行牛腿焊接，在每個埋件上抄測出牛腿的中心線及控制線，牛腿按照控制線統(tǒng)一標高焊接，標高誤差控制在5mm范圍之內(nèi)。牛腿的焊接及其重要，在整個實施過程中技術(shù)要求最為嚴格，必須高標準的要求執(zhí)行，系統(tǒng)的進行焊接技術(shù)工人的交底，憑證上崗。安裝鋼梁，利用施工現(xiàn)場現(xiàn)有的垂直運輸機械，加強塔吊司機、指揮及安裝人員的溝通配合，提前制定相應(yīng)的安裝規(guī)程，安全、準確的安裝鋼梁。使用及拆除，使用過程中加強對牛腿及鋼梁之間的檢查維護，以及做好支撐系統(tǒng)上的安全防護工作，拆除利用連廊結(jié)構(gòu)梁板上預(yù)留孔，垂直運輸機械塔吊從孔洞中將鋼梁運送至地面上，完成施工措施使命。十．鋼梁平臺安裝鋼梁吊裝方法根據(jù)結(jié)構(gòu)、場地等具體情況靈活采用，較為常見的是采用塔吊吊至事先設(shè)置好的牛腿上，然后焊接固定。10.1鋼梁在預(yù)制廠依據(jù)結(jié)構(gòu)跨距下料，下料長度按照跨度縮尺50mm，鋼梁材質(zhì)必須是通長無焊縫。所采用鋼梁、鋼板、焊劑等材料均需出場材質(zhì)證明，經(jīng)外觀檢查驗收合格后方可采用，嚴禁采用“三無”產(chǎn)品。錨板上錨筋規(guī)格型號按照抗拉拔受力原則計算確定，焊接形式采用人工穿孔塞焊。錨板與錨筋組件埋件在綁扎結(jié)構(gòu)鋼筋時核對位置及標高無誤后固定，合模澆注混凝土前應(yīng)校核，澆注混凝土?xí)r應(yīng)安排專人看守，出現(xiàn)挪位時應(yīng)及時調(diào)整；牛腿加工按照設(shè)計尺寸在加工場加工完畢后在現(xiàn)場與錨板焊接連接，焊接前在錨板上測繪出中心線及控制線,要求中心線在同一標高位置，誤差±5mm,焊接焊縫飽滿均勻，焊縫的鏈接形式為貼角焊縫，焊縫高度不小于12mm。牛腿焊接固定后,在其上焊接16mm厚100*200mm鋼墊板,與牛腿滿焊固定。鋼梁的安裝必須在承力主體結(jié)構(gòu)強度達到25MPa以上才能進行,安裝時作業(yè)半徑內(nèi)暫停其他工種作業(yè)施工,并設(shè)置禁行警示標志,同時安排專人負責。起吊安裝順序按照由遠及近原則,設(shè)立一名指揮長,指揮長施工前對操作人員進行全面的技術(shù)安全較低,所有操作人員起吊過程中聽從指揮長指揮,按照分工要求各自對自己的崗位范圍進行安全檢查,對各種情況都必須向指揮者匯報,發(fā)現(xiàn)問題馬上解決,使人人都做到有底有數(shù),明白自己的操作全過程和吊裝的安全要求。待鋼梁構(gòu)件被吊到安裝高度時,指揮者發(fā)出停止信號,塔吊停止上升起動,吊在空中的構(gòu)件由兩頭的繩索穩(wěn)定,塔吊水平轉(zhuǎn)動吊至牛腿上,然后緩慢調(diào)節(jié)挪至將鋼梁兩端均落在牛腿中心位置,位置正確后即刻進行鋼梁水平方向的限位施工,即在牛腿兩側(cè)分別用兩根直徑為20mm的鋼筋緊貼鋼梁焊接,待鋼梁水平限位筋焊接穩(wěn)固后,拆卸捆扎鋼絲繩,把吊桿與鋼梁構(gòu)件全脫離,再進行下一支梁梁吊裝的順序和安全注意事項的作業(yè)中去。以上過程循環(huán)起吊安裝至鋼梁平臺均吊裝完成后