高層建筑消防連廊施工技術(shù)的研究分析與應(yīng)用

高層建筑消防連廊施工技術(shù)的研究分析與應(yīng)用[摘要]在項目施工過程中，為解決高空懸挑消防連廊施工問題，提出消防連廊結(jié)構(gòu)改型、搭設(shè)落地式支模體系及作業(yè)層下部搭設(shè)懸挑工字鋼支撐體系三種方案。經(jīng)計算分析和實踐應(yīng)用，采用懸挑工字鋼及輪扣式支模架作為支撐體系、鋼絲繩作為上拉構(gòu)件，可解決高空消防連廊無支撐點問題，保證消防連廊安全、質(zhì)量的同時縮短施工工期，經(jīng)濟(jì)效益顯著，可為后續(xù)類似結(jié)構(gòu)施工提供技術(shù)支撐。[關(guān)鍵詞]高空；消防連廊；工字鋼；支模體系；安全性ApplicationoffiniteelementanalysisintheconstructionofhighsupportedformworkMEIZezhou,DUANMengmeng,LIXiang,GAOQiang,NIEWenya（ChinaConstructionXinjiangConstructionEngineering(Group)Co.,Ltd.,Hangzhou311200）Abstract:Intheconstructionprocessoftheproject,inordertosolvetheproblemsintheconstructionofhigh-altitudeoverhangingfireconnectingcorridor,threeschemesareproposed,namely,thestructuralmodificationoffireconnectingcorridor,theinstallationoffloortypesupportsystemandtheinstallationofoverhangingI-beamsupportsystematthebottomoftheworkingfloor.Bythecalculationanalysisandpracticalapplication,usingthecantileverbeamsandthewheelbuttonshutteringshelfasthesupportingsystem,wireropeaspull-upcomponents,cansolvetheproblemofhighaltitudefirenestwithoutstrongpoint,atthesametimetoensurethequalityofnestfiresafety,shortentheconstructionperiod,economicbenefitisremarkable,andcanprovidetechnicalsupportforthesubsequentsimilarstructureconstructionKeywords:Highaltitude;Fireprotectioncorridor;Iiron;Shutteringsystem;security10引言隨著社會的發(fā)展，城市用地日益稀缺，越來越多的高層建筑出現(xiàn)在大眾視野，高層建筑的出現(xiàn)，極大程度上緩解了城市用地緊張的問題。為滿足高層建筑的消防及疏散要求，建筑中通常設(shè)置高空消防連廊將一棟樓的兩個單元或兩棟樓連接起來。消防連廊的設(shè)置，不僅滿足了消防疏散要求，也使得各單元之間的連通更加通暢。除此之外，消防連廊可以使建筑物外立面造型更加美觀，消防連廊良好的采光和廣闊的視野使得消防連廊具備休閑場所能力[1]。但是由于消防連廊設(shè)計為外部懸挑混凝土結(jié)構(gòu)，消防連廊與建筑物結(jié)構(gòu)邊緣存在一定距離，且消防連廊下部無支撐點，施工中存在一定困難。1消防連廊設(shè)計概況世茂云境項目位于南昌市青云譜區(qū)博文路以東、溪橋南路以北（控規(guī)CN205-A06地塊），該項目由7棟高層（1棟27層，6棟18層）住宅，2棟小高層住宅，1棟幼兒園，部分人防及非人防車庫組成。其中2#、3#、5#、6#、7#、8#樓在14層、15層設(shè)置消防連廊，消防連廊高度分別為37.65m及40.55m。懸挑梁截面尺寸為200mm×550mm，板厚度為120mm，混凝土標(biāo)號為C25。因各樓棟懸挑連廊結(jié)構(gòu)形式一致及做法基本相同，本文選取8#樓14層消防連廊作為主要研究對象進(jìn)行分析。2重難點分析高空外懸挑消防連廊支模架搭設(shè)屬于高空作業(yè)，消防連廊搭設(shè)既要簡單快捷、又要能保證高空作業(yè)施工的安全，需要對消防連廊支模架搭設(shè)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、安全合理的設(shè)計。主要施工難點有以下幾點：1）工字鋼懸挑體系的設(shè)計與計算；2）支模架如何搭設(shè)才能更加穩(wěn)定；3）如何保證施工人員的安全；4）如何搭設(shè)簡單、經(jīng)濟(jì)。3施工方案比選針對消防連廊施工問題，提出消防連廊結(jié)構(gòu)改型、搭設(shè)落地式支模體系及作業(yè)層下部搭設(shè)懸挑工字鋼支撐體系三種方案，供現(xiàn)場比較選擇。1、消防連廊結(jié)構(gòu)改型：由于本工程消防連廊設(shè)計為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)以往施工經(jīng)驗，該結(jié)構(gòu)曾與設(shè)計溝通將鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)改為鋼結(jié)構(gòu)，樓板采用壓型鋼板疊合樓板結(jié)構(gòu)?？紤]到消防的耐火性和結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的問題，此方案不滿足要求。2、搭設(shè)落地式支模體系：模板支撐架從地下室頂板開始搭設(shè)，搭設(shè)高度達(dá)37.65m，由于搭設(shè)范圍小，搭設(shè)高度大，存在整體穩(wěn)定性差的風(fēng)險。考慮到模板支撐架不能與主樓進(jìn)行有效拉結(jié)，且搭設(shè)此高度支模架應(yīng)考慮一定搭設(shè)寬度（此寬度搭設(shè)面積需比消防連廊面積大）要求同時地下室頂板需進(jìn)行加固，該方法搭設(shè)成本較高且安全性不能保障[2]。3、作業(yè)層下部搭設(shè)懸挑工字鋼支撐體系：在消防連廊下兩層位置搭設(shè)懸挑工字鋼及懸挑聯(lián)梁，工字鋼上部搭設(shè)支模架，采用雙鋼絲繩上拉方式進(jìn)行上拉，其中一道鋼絲繩參與受力另外一道鋼絲繩起保險作用。形成懸挑工字鋼支撐體系。落地式腳手架施工方便，鋼管可租賃使用，整個架體搭設(shè)高度較高，穩(wěn)定性較差，采用落地式滿堂鋼管支模架，搭設(shè)面積大，施工周期較長，施工成本較高，且安全系數(shù)低。除此之外，目前市面上能租賃到的鋼管質(zhì)量難以和計算模型相匹配，還要考慮地下室頂板加固問題。這些不利因素使得超高落地式滿堂鋼管支模架搭設(shè)的風(fēng)險大、成本高，施工安全性難以保障。采用懸挑工字鋼支撐體系，方案受力明確，安全系數(shù)和承載力均較好。懸挑工字鋼作為主要受力構(gòu)件，加工質(zhì)量必須嚴(yán)格控制，安裝過程中存在一定危險性，采用雙鋼絲繩上拉方式極大地增加了懸挑工字鋼支模體系的安全性。懸挑工字鋼支撐體系具有明顯的搭設(shè)速度快、可循環(huán)使用、安全性高等優(yōu)點。經(jīng)過以上方案比較，項目部最終選擇了懸挑工字鋼支撐體系進(jìn)行施工。4設(shè)計計算1）驗算思路消防連廊工字鋼安全性驗算，根據(jù)消防平面圖進(jìn)行布置工字鋼，將搭設(shè)在懸挑工字鋼上的鋼管簡化為集中力，集中力為上部荷載，主要包括鋼筋混凝土自重、支模架自重、模板自重、施工荷載等組合[2]。這些集中力作用在懸挑工字鋼上，再對工字鋼進(jìn)行力學(xué)分析，通過計算得出工字鋼的強(qiáng)度、抗剪及撓度。同時單根鋼絲繩作用下的懸挑聯(lián)梁進(jìn)行計算，驗算各項性能是否滿足要求。2）結(jié)果分析經(jīng)過計算，懸挑主梁及聯(lián)梁，強(qiáng)度、抗剪及撓度均能滿足要求。鋼絲繩、U型錨固螺栓、鋼筋吊環(huán)、支模架鋼管滿足各項性能均能滿足驗算要求。5施工方法5.1施工順序材料準(zhǔn)備→預(yù)埋U型錨固螺栓及鋼筋吊環(huán)→懸挑主梁焊接鋼筋拉環(huán)→安裝懸挑主梁→固定懸挑主梁→上拉雙鋼絲繩→搭設(shè)立面防護(hù)、鋪設(shè)作業(yè)面→搭設(shè)支模架。5.2作業(yè)面搭設(shè)1）在消防連廊下兩層位置，即12層梁、板混凝土澆筑時預(yù)埋3個U型錨固螺栓，前端為1個U形預(yù)埋支點，固定在框架梁或普通梁上，后端為2個U形預(yù)埋支點距離為200mm，離端部不小于200mm。U形錨固螺栓支點采用直徑16mm的HPB235圓鋼冷彎成型，預(yù)埋至混凝土梁、板底層鋼筋位置。2）按照計算距離在懸挑主梁上焊接直徑為20mm的鋼筋拉環(huán)，鋼筋拉環(huán)需采用HPB235的鋼筋冷彎成型，兩個鋼筋拉環(huán)之間距離不應(yīng)超過500mm，鋼筋拉環(huán)與懸挑主梁之間的焊縫應(yīng)焊接飽滿。3）混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后放入懸挑工字鋼，懸挑工字鋼布置如圖1所示，錨固螺栓與主梁之間的空隙應(yīng)用鋼楔或硬木楔楔緊。懸挑主梁固定好之后用鋼絲繩進(jìn)行上拉，外懸挑長度為4050mm處工字鋼采用22#鋼絲繩作為上拉構(gòu)件，鋼絲繩穿過拉環(huán)環(huán)繞一圈，接頭處采用搭接，搭接處不少于四個馬蹄扣，鋼絲繩繩卡如圖2所示。圖1工字鋼平面布置圖圖2鋼絲繩繩卡做法3）按照圖1平面布置圖，在懸挑主梁上依次焊接12#及14#工字鋼聯(lián)梁，從結(jié)構(gòu)最外邊梁位置開始按平行封口梁方向由內(nèi)往外焊接，焊縫長度為50cm，且焊縫需飽滿。聯(lián)梁焊接完成后在懸挑主梁最外端搭設(shè)單排立桿并掛設(shè)安全防護(hù)網(wǎng)作為單排防護(hù)，最外端單排立桿與內(nèi)側(cè)腳手架相連。4）懸挑主梁與結(jié)構(gòu)連接處，工字鋼底部焊接100×50×8的角鋼防止懸挑主梁滑動。5）在懸挑主梁下方掛設(shè)一道水平防護(hù)網(wǎng)，懸挑主梁上部鋪設(shè)木模板作為作業(yè)面。6支模架搭設(shè)在懸挑聯(lián)梁上焊接長度為100mm的鋼筋頭，將支模架立桿套在鋼筋頭上防止立桿滑動。1）消防連廊梁、板支撐均采用48mm×3.6mm鋼管。梁底鋼管采用垂直于梁方向布置，板底鋼管采用平行于板短邊方向布置。根據(jù)梁、板凈高進(jìn)行支模架安裝。2）應(yīng)用安全計算軟件計算出消防連廊施工過程中的各項荷載值，通過荷載值確定立桿搭設(shè)的縱、橫間距及步距。本項目支模架橫向距離為900mm，縱向距離為600mm及900mm。梁底步距為1200mm，板底步距為1800mm。3）支模架搭設(shè)流程如下：定位放線→搭設(shè)梁滿堂腳手架→調(diào)整標(biāo)高→鋪設(shè)梁底模板→安裝梁側(cè)模板→安裝龍骨→鋪設(shè)頂板模板→校正標(biāo)高。4）每搭完一步支撐架后，應(yīng)及時矯正水平桿步距、立桿的縱距和橫距、立桿的垂直度偏差和水平桿的水平偏差，做到橫平豎直。懸挑工字鋼支模體系立面圖如圖3、圖4所示：圖3外懸挑長度4050mm處立面圖圖4外懸挑長度2000mm處立面圖5）剪刀撐搭設(shè)①每道剪刀撐寬度不小于4跨，且不小于6m，斜桿與地面的傾角應(yīng)在45°~60°之間。②剪刀撐斜桿的接長采用搭接，搭接長度不小于1m，并采用不少于3個旋轉(zhuǎn)扣件固定。③剪刀撐斜桿應(yīng)用旋轉(zhuǎn)扣件固定在與之相交的橫向水平桿的伸出端或立桿上，旋轉(zhuǎn)扣件中心線至主節(jié)點的距離不應(yīng)大于150mm。④架體全立面設(shè)置剪刀撐。6）支模架安裝完成以后需認(rèn)真檢查架體的整