悬挑钢筋混凝土结构施工方案.pdf
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1、 1 中国建筑优秀施工方案奖申报资料 中国建筑优秀施工方案奖申报资料 悬挑钢筋混凝土施工方案 悬挑钢筋混凝土施工方案 中建八局第二建设有限公司 二 OO 九年四月 2 山东省高级人民法院审判综合楼 悬挑钢筋混凝土结构施工方案 悬挑钢筋混凝土结构施工方案 编制:韦永斌 毕 磊 张 峰 审核:程树标 审批:李忠卫 中建八局山东高法院审判综合楼项目部中建八局山东高法院审判综合楼项目部 2008 年 12 月 9 日 3 目 录 目 录 一、工程概况 二、方案整体架构及思路 三、屋面挑檐模板组立方案 四、屋顶挑檐施工一、工程概况 二、方案整体架构及思路 三、屋面挑檐模板组立方案 四、屋顶挑檐施工 五、
2、悬挑施工防护体系五、悬挑施工防护体系 六、施工计划安排六、施工计划安排 七、构造要求与施工七、构造要求与施工 八、支撑架体拆除 九、注意安全事项 附八、支撑架体拆除 九、注意安全事项 附 41 1 工程概况 工程概况 山东省高级人民法院新建审判综合楼工程,位于山东省济南市经十东路北侧,解放东路南侧,工程占地面积 68940 平方米,包括审判楼、档案图书阅卷楼、生活服务楼三个相对独立的单体,各单体间通过两侧通回廊相连接,形成“三进两院”式布局。总建筑面积 75783 平方米,是包括审判、阅卷、档案图书、法警训练、生活服务等多功能的大型综合性智能化建筑群。工程布局如图 1-1所示:图 1-1 工程
3、平面布局示意图 本工程档案楼屋面及屋顶构架周边檐口为悬挑结构,其中屋面层(22 层)悬挑结构,标高为 82.75 米(最高 82.9 米),悬挑长度为 2.35 米(最远挑出 3.50 米),悬挑梁截面350802580(h),根部竖向截面高 1500,悬挑端部封边梁截面 250580;屋顶构架悬挑结构,标高为 90.60 米,悬挑长度为 5.05 米,悬挑构架梁截面为 2501420595,最前端封口梁截面 250695(h),如图 1-2所示。5 图 1-2 屋面及屋顶檐口悬挑示意图 22 层屋面悬挑大样图如图1-3所示,本方案以下简称“屋面挑檐”;顶层构架悬挑大样如图 1-4 所示,本方
4、案以下简称“屋顶挑檐”。由于檐口悬挑长度大(最大 5050),现浇混凝土结构尺寸大、重量大(最大挑梁截面高 1420),悬挑构件临空高度大(约 90 米),给施工带来很大的难度。科学合理地进行模板组立体系设计及优化论证,制定安全高效的施工方案并严格组织实施,完成大挑檐结构施工任务,是本工程施工建设成败的关键之一。6在方案的编制、论证过程中,我们积极联系设计单位,提供施工荷载数据,请他们根据现场实际情况,对屋面层结构及悬挑结构进行复核。经设计单位复核后,整个屋面及构架层均做了较大程度的修改,使其能够满足施工安全。图 1-3 屋面檐口悬挑大样图 图 1-4 屋顶檐口悬挑大样图 72 方案整体思路
5、2 方案整体思路 2.1 方案比选方案比选 鉴于本次施工的特殊性和难度,我们先后制定多个方案,初步比选出较为适用的三个方案,再分析每个方案的优缺点及可行性,最终确定符合本工程实际情况的最优方案。2.1.1 方案一 首先确定的方案为悬挑部位下部斜支撑方案,该方案将悬挑部位分为两段施工,第一段施工时砼内预埋拉杆,待第一次施工砼强度达到要求后,进行第二部分的施工;施工防护屋面挑檐部分采用钢管斜挑,屋顶挑檐部分采用工字钢悬挑。如图 2.1.1 所示。图 2.1.1 模板支撑体系及防护体系图(第一次方案)按上述方案施工,造价较低,但施工周期较长,第二次施工需等到第一次浇筑的砼达到一定强度。由于本工程作为
6、奥体片区重点工程,十一届全运会前必须完成外装饰施工,工期比较紧张,于是我们便对方案进行调整。82.1.2 方案二 悬挑部分也是分为两次浇筑,但施工周期缩短,第二次悬挑部分的模板支撑采用 16号工字钢。第二种方案我们做了两种方式供选择:一种是预埋工字钢做上部拉杆;一种是构架部分满堂脚手架搭设出构架,形成空间整体体系作为支撑体系的拉结。如图 2.1.2所示。图 2.1.2 模板支撑体系图(第二次方案)按上述方案施工,造价较高,工期较第一种方案有所缩短,经仔细分析研究,该方案在模板及支撑体系拆除时难度较大,为保证施工安全做到万无一失,我们决定对施工方案进行进一步优化,进行方案确定。2.2 方案确定方
7、案确定 经过仔细研究、分析及验算,我们最终确定以下方案为我们本次悬挑结构施工的最终方案,该方案相对造价较高,但施工难度较小,安全性较强,施工工期短,相对最具可操作性。2.2.1 方案的整体架构 本方案分别对 22 层屋面悬挑结构施工及屋顶构架挑檐结构施工分层进行模板组立体系设计及施工部署阐述;从部位上,对局部结构悬挑增加部分在本层总体方案设计基础上进行局部调整;施工作业面安全防护体系做独立章节单独阐述。2.2.2 方案整体设计思路 9施工部署上,22 层屋面结构层、23 层屋顶构架层,这两层采用竖向结构墙柱与水平结构梁板分开施工浇灌砼,即在 21 层楼面到 22 层屋面间墙柱结构施工完成后再进
8、行22 层屋面梁板结构的施工,屋顶构架层同样。20、21 层支撑保留在屋顶构架施工完成并达到设计要求拆模时间后方可陆续对下部支撑的拆除。屋面挑檐采用斜立杆外挑支撑,挑檐砼竖向叠合浇灌施工;屋顶挑檐采用悬挑 40a工字钢挑梁,挑梁上搭设钢管支撑体系施工。示意如下图 2.2.2-1所示。图 2.2.2-1 模板支撑体系示意图 外围护采用脚手架全封闭体系,屋面层外架从下层用脚手架钢管自身斜拉挑升,屋顶层外防护架从屋面挑檐层型钢挑梁上搭设外挑脚手架,如图 2.2.2-2所示。模板面板采用 12 厚竹胶板,50 80 内楞,48 3.5 扣件式脚手架钢管作为外楞及支撑架体。10 图 2.2.2-2 外防
9、护脚手架体系示意图 2.3 验算验算 方案确立之后,我们对屋面悬挑、构架悬挑部分支撑体系进行分析,分析杆件受力,利用国际通用的计算软件 SAP2000 结构非线性有限元分析软件,对于支撑体系进行实体尺寸建模分析。2.3.1 22 层屋面挑檐 1)支撑体系计算单元如图2.3.1所示。11 图 2.3.1-1 支撑体系计算单元 图 2.3.1-2支撑体系计算单元 SAP2000 软件分析截图 12 2)变形分析 最大变形 X 向水平变形 1.9,Z 向竖向变形 1.2,在允许变形之内。图 2.3.1-3 架体变形 SAP2000 软件分析截图 3)轴力 图中黄色为拉应力表示,红色为压应力。计算分析
10、所得最大拉应力 11.5KN,最大压应力 11.72KN。图 2.3.1-4 轴力SAP2000 软件分析截图 13 图 2.3.1-5 轴力框架对象 SAP2000 软件截图 4)弯矩 最大弯矩 0.42KN。图 2.3.1-6 弯矩 SAP2000 软件分析截图 14 图 2.3.1-7 弯矩框架对象SAP2000 软件分析截图 5)剪力 最大剪力 4.313KN。图 2.3.1-8 剪力SAP2000 软件分析截图 15 图 2.3.1-9 剪力框架对象SAP2000 软件分析截图 6)支座反力 图 2.3.1-10 支座反力SAP2000 软件分析截图 支座反力竖向总计 37.31KN
11、,水平向总计 10.95KN。支座处总竖向力 7.5 吨,均传到下层 700 的小檐口,为此,需对此小檐口下部支撑向下再过度到下一层,形成三层总体支撑。2.3.2 23 层屋顶挑檐下悬挑工字钢 1)采用“工 40a”国标工字钢做悬挑梁,挑梁几何参数如下。16工字钢挑梁几何尺寸如下:图 2.3.2-1 工字钢挑梁几何尺寸 SAP2000 软件截图 工字钢截面特性如下:图 2.3.2-2 工字钢截面特性 SAP2000 软件截图 172)计算模型 图 2.3.2-3 工字钢计算模型 SAP2000 软件分析截图 3)剪力图 图 2.3.2-4 工字钢剪力 SAP2000 软件分析截图 4)弯矩图
12、图 2.3.2-5 工字钢弯矩 SAP2000 软件分析截图 翼缘拉应力 100MPa,界面剪应力 25Mpa。2.3.3 联系设计对原结构给予施工工抗承载能力的验算 经建设、监与单位协助,我们根据确定方案计算出施工工字钢对支承结构作用的分布及数据传给原设计单位,请设计人进行结构承载能力的核算。支承结构受力分布如下:边支座传给 22 层挑檐 L 轴纵向梁(12L53 等)作用点及大小。见图 2.3.3-1 18 图 2.3.3-1 边支座传给 22 层挑檐 L 轴纵向梁(12L53 等)作用点及大小示意图 工字钢内支座传给 K 轴、F 轴纵向梁(12KL23 等)作用位置大小。见图图 2.3.
13、3-2 图 2.3.3-2 工字钢内支座传给 K 轴、F 轴纵向梁(12KL23 等)作用位置大小示意图 上述荷载值均已进行分项系数组合,可作用设计值使用。经过设计复核,对相应支承部位进行了加变更强,以满足施工要求。3 屋面挑檐模板组立方案 3 屋面挑檐模板组立方案 3.1 主要挑檐在南北两侧,东西侧局部有挑檐,悬挑长度均小于南北两侧,故可参照南北侧挑檐施工。南北挑檐轴线外悬挑 2.35 米,其中 910 轴轴线外悬挑 3.50 米,因下层相应位置存在 700 宽挑檐结构,因此屋面挑檐净空挑出 1.65 米(910 轴为 2.80 米)。本层距下层层间高度 3.7 米。利用 21 层楼层面搭设
14、满堂脚手架整体相连、两端斜杆外挑,水平杆采用扣件式搭接锁定,并与己完成的竖向柱设抱箍,形成空间桁架体系进行支撑体系的构成。9-10 轴外挑支撑体系参照屋顶挑檐施工,悬挑 12 米 40a 工字钢搭设支撑,因其悬挑长度、构件截面均小于屋顶构架,故此方案对此处不做过多阐述,可参照屋顶挑檐施工。见图 3.1-1 和图 3.1-2 所示。19 图 3.1-1 屋面挑檐支撑体系示意图 图 3.1-2 9-10 轴挑檐支撑体系示意图 3.2 模板支撑立杆布置图如图 3.2 所示,悬挑主框架梁次梁两侧立杆间距 800500 布置,平板部位立杆间距 1000500,主梁中部增加一排立杆同梁侧立杆间距(500)
15、,立杆支撑在下层的 700 宽挑檐上,立杆布置时应充分考虑了竖向投影及空间布置走向问题,防止杆件相互“打架”排放不开。斜撑立杆根部着力在下层小挑檐上,考虑到根部存在一定的斜向滑移作用,为此,在浇注 21 层楼面时,小挑檐面上需按此图在每根斜立杆根部作用位置布置提前预留一根 150 长25 钢筋定位键,锚入板内 150,外露 100,斜立杆搭设时,根部按限位要求与钢筋键相互顶紧。20 图 3.2 屋面挑檐支撑体系平面布置图 3.3 施工顺序施工顺序-先行施工下部框架柱到本层框架梁底标高;-斜向挑梁及楼层梁板施工到屋面标高,柱子跟进上升,斜梁施工到梁顶部斜面叠合梁板底,斜挑梁其正交的纵向梁相交处用
16、钢板网留设梁窝(梁窝最大深度仅125);-挑梁面上叠合的梁板施工;-吊装工字钢时,在挑梁端部顶面预置 10 厚 250250 钢板,防止上部安装工字钢挑梁时造成局部破坏。附施工顺序示意图 图 3.3 屋面悬挑浇筑顺序 4 屋顶挑檐施工 4 屋顶挑檐施工 41 屋顶构架结构平面如图4.1 21 图 4.1 屋顶构架结构平面图 南北两侧外挑 5050,东西两端各设一雨棚外挑 3500。42 屋顶构架层施工部署屋顶构架层施工部署 施工程序按先墙柱竖向构件再水平构件的方式进行施工,在 22 层屋面梁板结构完成后,及时进行屋顶构架层的竖向结构施工,在此期间,屋面层 2.35 米的挑檐层处于强度增长养护期
17、。22由于屋面挑檐端部承受构架传下来的力较大,故在屋面挑梁端部、工字钢挑梁下放置 10 厚 250250 钢板。为保证工字钢的稳定性,增强工字钢抗倾覆性能,在工字钢悬挑部要加设水平支撑,考虑到工字钢间距较小(8501200mm),拟采用25 的级钢筋两道焊于工字钢上部。屋面悬挑结构施工完成后,在施工屋面构架柱的同时,可进行悬挑工字钢的加工与安装,然后进行屋面构架梁板的支撑体系搭设。整个支撑体系需与已施工完成的框架柱设抱箍连在一起,形成空间桁架体系。在屋顶构架施工时,下部两层模板支撑体系均完整保留不得拆除。43 支撑体系支撑体系图 4.3-1图 4.3-1 图 4.3-1 屋顶构架支撑体系图 施
18、工时,在屋面悬挑梁(2250mm)范围内,屋架梁底增加立杆一道。悬空部分模板支撑体系立杆间距 850,横距(沿跨度方向)500,搭设高度最高处 6.7m,步距不大于 1500。支撑体系平面布置图4.3-2。23 图 4.3-2 屋顶构架支撑体系平面布置图 44 东西两端东西两端 88.80 米标高雨棚悬挑件分析米标高雨棚悬挑件分析 因结构形式及位置特性与屋面挑梁相当,按屋面挑梁施工措施方案进行,相比之下更易保证。此不再赘述。5 悬挑施工防护体系悬挑施工防护体系 由于悬挑结构高度较大,顶标高为 90.60m,进行钢筋、模板及支撑体系施工属高空、临边作业,为保证安全,施工时的防护体系尤为重要。本工
19、程悬挑防护体系分为三部分:南北侧悬挑屋架防护、屋面悬挑部分防护、9-10轴屋面悬挑防护。屋面悬挑部分悬挑净长度为 1650,悬挑较小,且下部有结构外脚手架,故此处防护自下层利用钢管挑出,本方案不做过多阐述。屋面悬挑构架防护架,利用预埋的 12 米 40a 工字钢做挑梁,搭设双排脚手架,其中,脚手架外立杆距挑檐端部 300mm,出施工面 1200mm 高,立杆间距 1050mm,内立杆在挑檐下即收口。防护架悬挑高度约为 9m。9-10 轴屋面悬挑及东西两侧屋顶构架按屋面构架悬挑防护施工,相比之下更易保证。此处不再赘述。防护体系构造见图 5-13。24 图 5-1 悬挑防护体系 图 5-2 屋面悬
20、挑防护体系 25 图 5-3 屋架悬挑防护体系 6 施工计划安排施工计划安排 6.1 工期计划 6.1 工期计划 由于本工程作为十一届全运会主会场-奥体中心片区的重要组成部分,全运会前必须完成外装饰施工,工期非常紧张,项目部计划 2009 年春节前完成档案楼屋面构架的施工。经过精心策划,本次施工计划如下:2008 年 12 月 26 日完成屋面悬挑结构施工;2008 年 12 月 31 日完成工字钢挑梁的安装;2009 年 1 月 8 日完成支屋面构架撑体系施工;2009 年 1 月 15 日完成屋面构架钢筋、模板施工;2009 年 1 月 18 日完成屋面构架砼浇筑。6.2 劳动力计划 6.
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