高層建筑懸挑結構施工技術及質量控制

梁韜

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摘要：懸挑結構是高層建筑施工中常見的一種結構形式，并以其多種優勢受到人們的青睞。但由于懸挑結構施工難度較大，技術含量高，如果沒掌握好相關施工技術和做好質量安全控制措施，很容易發生質量安全事故，造成人員財產損失。本文對高層建筑懸挑結構的分段施工技術進行了詳細的介紹，并提出了相關的質量安全控制措施，以望能為有關需要提供幫助。

關鍵詞：高層建筑；懸挑結構；施工技術；控制措施

隨著我國社會經濟的快速發展，建筑業也取得了巨大的進步，高層建筑工程的建設越來越多。懸挑結構作為高層建筑中的一種常見的結構式，以其獨特的優勢深受人們青睞。但是由于懸挑結構需要在高空作業，并且建筑支撐面積相對較小，如果稍有不慎，很容易發生安全事故，造成嚴重的人員財產損失。因此，研究高層建筑懸挑結構的施工技術及質量控制十分必要。對此，筆者進行了相關介紹。

1 技術原理

混凝土外挑結構沿橫向設置多條施工縫，由內而外分段施工。在懸挑結構下一層樓板，搭設外挑的型鋼支撐平臺作為模板支架的支撐面，隨著結構逐步往外施工，型鋼支撐平臺逐步增加吊桿（繩），增加的吊桿（繩）懸吊在已形成的結構上，如圖1所示。已成型的結構一般可以承擔吊桿（繩）斜拉荷載，如果局部不能承擔，可對結構進行局部加固。

圖1 大懸挑結構分段施工示意

2 技術特點

（1）利用先成型結構作為吊點逐段設置吊桿（繩），型鋼挑梁內力大大減少，可以采用工地上通用周轉材料，無需特別購置。

（2）型鋼平臺結構簡單，搭拆方便靈活，對工人要求不高，施工速度快，成本低，易推廣。

（3）該技術不受懸臂長度影響。

（4）模板支撐架采用型鋼外挑平臺作為支撐面，無需落到地面，支撐架僅需搭設1層。

（5）混凝土結構分段施工，所受的荷載分階段施加，減少了型鋼平臺所受荷載。

3 設計計算

（1）按各段施工工況對支撐平臺型鋼挑梁、吊桿（繩）、撐桿、錨固件等進行驗算。

（2）設計荷載分段考慮，對前段已成型并達到強度的結構，不考慮其對支撐平臺的作用。需考慮風荷載作用。

（3）型鋼平臺挑梁宜與懸吊結構整體進行計算。

（4）應對型鋼平臺搭設樓層、吊點設置樓層的結構承載力進行驗算，當增加加固構件時，應對其進行驗算。

（5）采用鋼絲繩作懸吊結構時，應考慮鋼絲繩初應力、非線性本構關系對平臺型鋼、吊繩內力的影響。宜通過試驗確定鋼絲繩本構關系，當條件限制時應提高鋼絲繩安全系數，并加強施工過程的監測。

4 施工技術

4.1 工藝流程

施工準備→支撐平臺初步安裝→首段結構施工→混凝土養護→結構加固（必要時）→加設懸吊結構→下段結構施工（重復混凝土養護流程）→結構完成、養護、拆模→裝飾工程施工→逐段拆腳手架、懸吊結構→拆支撐平臺。

4.2 施工準備

（1）對混凝土懸挑結構進行分段，確定各施工段的范圍。

（2）確立分段方案后，進行型鋼平臺設計驗算，并編寫專項方案。

（3）在型鋼平臺搭設層，對型鋼挑梁的位置進行放樣，確定錨固點位置，在梁板鋼筋綁扎完后預埋型鋼梁的U形鋼筋拉環或錨固螺栓。

4.3 支撐平臺初步安裝

（1）支撐平臺搭設在外挑結構以下1層的樓板上。屋面構架平臺搭在屋面層；屋面挑板、女兒墻挑檐搭在屋面以下1層樓板上。

（2）通長出挑型鋼梁規格采用I16，型鋼梁長6～12m，自內向外按1%坡度順直抬高，其固定端錨于樓板上，設3個錨固點，其中2個設在型鋼梁端部，一個設在樓板邊梁上。固定端長度根據計算確定，一般≥1.5m。型鋼梁與錨固埋件在兩側、上部要可靠固定。

（3）特殊情況下，如果首段施工結構懸挑部分較長，型鋼挑梁需設置斜撐，斜撐采用型鋼，也可采用鋼管。

（4）支撐平臺的型鋼挑梁宜采用縱向水平拉桿拉接成整體，拉桿可采用角鋼或鋼筋，拉桿與型鋼挑梁點焊即可，拉桿隨結構向外施工逐步布設，也可以利用支撐架掃地桿兼作拉桿。

4.4 首段結構施工

首段結構建筑邊緣以內的部分，模板支架按常規樓板做法即可。首段結構施工時，懸挑主梁主筋一般通長設置，板筋可在施工縫附近斷開，在挑梁施工縫處，如果剪力較大，可設置胡須筋。混凝土澆筑按先內部結構后懸挑部分的順序施工，對屋面構架，梁柱不得同時澆筑。

4.5 結構加固

已澆筑成型的結構，受懸吊拉桿（繩）豎向及水平向拉力，很多情況下結構本身不能承擔這一荷載，特別是水平方向的荷載，需對承擔懸吊拉力的結構梁或板進行局部加固，加固可采用以下幾種方案。

（1）增加梁板配筋，但增加配筋量不宜過多，否則可能影響原結構的性能。

（2）保留受力梁板及其下若干層梁板的模板支撐，必要時增設支撐。

（3）單梁一般不能承擔懸吊拉桿（繩）斜拉水平分力，可在單梁上設置水平拉桿，把所受的水平分力傳到其他部位，如構架的梁柱節點區或有板的樓蓋，如圖2所示。

圖2 單梁采用水平拉桿加固的做法

（4）當拉桿（繩）沒有可懸吊的次結構（如次梁），可加設鋼梁，通過鋼梁把所受的懸吊拉力傳給主結構（如主梁、柱）。

4.6 加設懸吊結構

后續段施工前，先在懸挑型鋼平臺上加設懸吊結構。懸吊結構可采用鋼絲繩、鋼筋或型鋼。采用鋼筋吊桿時，吊桿直接錨入混凝土梁內，施工時先在混凝土梁內預埋短鋼筋，余段鋼筋通過焊接或機械連接與短鋼筋連成整體吊桿；采用型鋼吊桿時，在混凝土梁內預埋鋼板，預埋板上焊接耳板，吊桿與預埋板耳板、型鋼挑梁上的連接板采用栓接、銷接或焊接；采用鋼絲繩懸吊時，吊繩采用繩卡做成套環與吊環和型鋼挑梁套接，并適當預緊。安裝吊桿（繩）前，型鋼挑梁如已下垂，采用倒鏈將其拉到位后再固定吊桿（繩）。

4.7 下段結構施工

懸吊結構安裝完后開始安裝下段結構的模板支撐架，此時上段已完工的結構支撐架不得拆除，新搭設的支撐架應與前段支撐架連成整體。支撐架宜設置斜向內側的斜撐。當懸吊結構采用鋼絲繩時，挑梁模板在末端適當增加起拱，起拱量按0.5%L（L為懸挑梁懸挑長度）。當上段結構強度達到設計強度80%以上時開始澆筑混凝土。所有分段結構澆筑完后，當末段混凝土強度達到設計強度100%以后，可拆除梁板模板。

4.8 裝飾工程施工

裝飾工程腳手架可對結構支撐架進行改造，當改造困難時，拆除原支架并重新搭設。

當懸吊桿件與外裝修的主要構件沖突時，適當調整吊桿下拉點的位置，但施工時應在新吊桿（繩）安裝完后方可拆除原吊桿（繩）。

4.9 拆除腳手架及平臺

按腳手架→防護設施→懸吊結構→裝飾收尾→縱向拉桿→型鋼懸挑梁→型鋼主梁的順序自外向內拆除。拆除型鋼懸挑梁時，可采用塔式起重機、倒鏈等機具輔助實施。

拆架過程中，自外向內對裝飾工程進行收尾工作，主要是對吊桿、預埋件等影響裝修的部位進行補裝。補裝時，先拆除補裝點外側腳手架，再拆除補裝點處的吊桿（繩），隨后立即進行修補。修補時，修補點以外支撐平臺不得站人或施加其他荷載。

5 質量控制措施

（1）采用鋼絲繩作為吊繩時，應采用倒鏈或花籃螺栓預緊，并指定專人對鋼絲繩松緊程度進行檢查。

（2）采用鋼筋作為吊桿時，預埋鋼筋伸出的角度應與吊桿吊拉角度一致。

（3）當支撐架的水平桿與吊桿（繩）位置沖突時，適當調整水平桿高度，確保吊桿順直受力。

（4）在支撐樓板外緣處，型鋼挑梁底部應加焊限位擋塊，防止受吊桿斜拉力時型鋼挑梁向內滑移。

6 效益分析

（1）模板支撐架及裝飾工程腳手架搭設簡單，高度低，搭架成本不到落地架10%，比傳統型鋼挑架成本降低50%～70%。

（2）型鋼采用普通懸挑腳手架通用規格，不須另外購置，可向專業公司租賃，型鋼成本可降50%以上。

（3）型鋼平臺結構合理簡單，安裝方便，對工人技術要求不高，人工成本比同類結構的懸挑型鋼平臺人工成本降40%以上。

7 工程應用實例

7.1 工程概況

圖3外挑構架平面

某綜合樓工程地下2層，地上6層和9層。其6層東西入口屋面構架外挑長度6.9m，離地高度35m，在入口處有數根獨立柱從地面延伸至構架層，具體部位如圖3a所示。其9層南北入口屋面構架外挑長度6.9m，高度45m，具體部位如圖3b所示。

7.2施工情況

東西入口型鋼挑梁采用I16，鋼管支架搭設高度4.2m，構架混凝土結構分2段施工，首段為內部構架及外挑3.9m的結構，第2段為其余3.9～6.9m的外挑結構。首段施工時，型鋼挑梁下支設I22主梁，主梁支撐在入口的獨立圓柱上，主梁下設有八字撐。第2段施工時，增設2道吊繩，吊繩吊掛在獨立圓柱頂的拉梁上，拉梁采用內拉鋼絲繩加固，具體做法如圖4所示。南北入口支架搭設高度4.5m，構架分3段施工，首段為內部構架及懸挑1m的結構，第2段為外挑1～4m的結構，第3段為外挑4～6.9m的結構。首段施工支撐平臺的型鋼挑梁不設吊繩。第2段施工時，增設1道吊繩，吊點設在建筑外墻緣（軸）的構架梁上，第3段施工時，再增設1道吊繩，并在第2段已澆筑的構架外挑主梁上架設400mm×400mm格構式鋼梁，作為增設吊繩的承力結構，具體做法如圖5示。

圖4東西入口構架分段施工

圖5南北入口構架分段施工

7.3 應用效果

因東西入口外挑結構以下有地下室車道，尚未施工，外側還未回填土方，雖只有35m高，但不能采用落地架。南北入口外挑結構如采用傳統懸挑支撐平臺，平臺需設在第7層，所用的型鋼、吊繩規格都很大，搭設時操作難度大，成本很高。采用此技術進行施工克服了施工難題，節約成本90多萬元。

8 結語

綜上所述，高層建筑懸挑結構分段施工技術具有操作方便、安全可靠、經濟效益良好等優點，在高層建筑懸挑結構施工中被廣泛應用。在高層建筑懸挑結構施工時，工作人員要熟練掌握高層建筑懸挑結構分段施工技術，嚴格按照相關的施工規范進行施工，同時還要采取相關的質量安全控制措施對施工進行控制，從而保證施工的經濟性與安全性。

參考文獻：

[1]呂建星.高空鋼筋混凝土懸挑結構分段施工技術[J].施工技術.2015（08）

[2]范賢飛.淺談高層建筑中懸挑結構施工[J].福建建材.2014（03）