一种超高层高空大跨度悬挑混凝土结构的施工方法与流程

本发明属于建筑工程施工，特别涉及一种超高层高空大跨度悬挑混凝土结构的施工方法。

背景技术：

1、随着社会经济的飞速发展，人们在建筑设计过程中对建筑的外观效果、造型、使用功能的要求越来越高，导致结构设计中频频出现超高大支模结构、大跨度悬挑结构、异形外立面等一些现场施工工艺复杂、施工工期长的结构形式。

2、本项目即为带加强层的巨型框架-核心筒混合结构，地下4层、地上37层（含机房层及机房屋面层），标准层层高4.35m，总高度158.2m。项目核心筒两侧外观为异形混凝土结构，塔楼奇数层两侧存在悬挑弧形砼梁，梁截面为500mm*1200mm，梁侧无板，梁长约10m，梁端部距离主体结构5m，该悬挑弧形梁相对于±0.00最大施工高度为158.2m。对于此种结构施工时面临的主要困难是如何在保证安全、质量的前提下选择施工简捷、节约工期的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种超高层高空大跨度悬挑混凝土结构的施工方法，要解决大跨度悬挑结构施工工艺复杂、施工工期长以及施工危险性大的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

3、一种高层高空大跨度悬挑混凝土结构的施工方法，高层高空大跨度悬挑混凝土结构包括有悬挑弧形梁、上拉杆和下撑杆；所述悬挑弧形梁呈弧形，悬挑弧形梁的一端与主体结构连接，悬挑弧形梁的另一端与主体结构之间留有间距；该悬挑弧形梁包括有预制混凝土梁段和现浇混凝土段；所述预制混凝土梁段通过上拉杆和下撑杆与主体结构相连，并且预制混凝土梁段的两端与主体结构之间均留有间距；所述现浇混凝土段连接在预制混凝土梁段的一端与主体结构之间，该现浇混凝土段包括有劲性钢骨和现浇混凝土层；所述劲性钢骨设置在现浇混凝土层内，且劲性钢骨的一端与主体结构固定连接；所述主体结构中、对应悬挑弧形梁的连接位置处设置有钢骨柱；在钢骨柱上设置有钢牛腿；所述劲性钢骨与钢牛腿焊接连接；所述劲性钢骨的另一端超出现浇混凝土层外、伸入预制混凝土梁段中；在预制混凝土梁段面向主体结构一侧的侧面上、靠近端部位置处预埋有预埋组件；在主体结构的外墙上、位于悬挑弧形梁上方设置有上连接板，在主体结构的外墙上、位于悬挑弧形梁下方设置有下连接板；所述上拉杆拉设在上连接板与预埋组件之间，下撑杆支撑在下连接板与预埋组件之间；所述预埋组件上设置有固定板，固定板上开设有纵条孔。

4、该施工方法包括步骤如下。

5、步骤一，悬挑混凝土结构的结构优化及施工图设计：根据结构整体受力要求计算主体结构内预埋的钢骨柱 及外伸钢牛腿的规格、现浇混凝土段的内置劲性钢骨及锚固长度，另外确定预制混凝土梁段和现浇混凝土段的范围划分，确保满足结构受力要求及现场施工条件要求。

6、步骤二，措施支撑的深化设计，措施支撑包括有支撑架和吊篮；为保证预制混凝土梁段安装稳定、安全，采用支撑架作为预制混凝土梁段的支撑及作业平台；支撑架采用三角架结构形式，分别在立面及平面方向设置双向斜撑；该支撑架包括有竖支撑单元和水平支撑单元；所述竖支撑单元包括有纵杆、竖杆和竖斜杆；所述竖斜杆倾斜设置在纵杆的顶部上方，并且竖斜杆的下端连接在纵杆顶部、靠近外端位置处，竖斜杆的上端与纵杆的内端竖向平齐；所述纵杆的顶部、位于竖斜杆的外侧部位上设置有侧向限位板；所述侧向限位板的板面上间隔开设有纵条孔；所述竖杆支撑在纵杆与竖斜杆之间、靠近纵杆和竖斜杆的内端位置处，竖杆与纵杆、竖斜杆围成直角三角形；所述水平支撑单元设置在竖支撑单元一侧，包括有横杆和横斜杆；所述横杆连接在纵杆的下部；所述横斜杆连接在横杆的端部，横斜杆的外端与竖斜杆的下部连接；所述吊篮有一组，安装在靠近支撑架与主体结构外墙的节点位置处，并且吊篮通过挂接组件与主体结构外墙连接。

7、步骤三，主体先行施工，悬挑弧形梁施工所需的钢骨柱、钢牛腿以及连接组件随同主体结构一起施工，并进行预埋，预埋时保证预埋件的定位、尺寸、平整度及垂直度符合设计要求。

8、步骤四，预制混凝土梁段现场预制：在制作预制混凝土梁段时将劲性钢骨的一端预埋在预制混凝土梁段中。

9、步骤五，支撑架的制作与安装：支撑架在施工现场进行拼装，在横斜杆的两侧和横杆的两侧分别设置第一护栏形成通道；在竖斜杆的上表面上、靠近上端位置处，纵杆的顶部、靠近外端位置处以及横斜杆的顶部、靠近内端位置处均设置吊环；支撑架与第一护栏焊接成整体后通过现场塔吊采用三点吊装的方式进行安装就位，将纵杆、竖斜杆的上端以及横斜杆的内端分别通过连接组件与主体结构的外墙连接；横斜杆顶部的通道与楼层上的预留洞口连通。

10、步骤六：预制混凝土梁段的吊装：吊装前在预制混凝土梁段的顶面两侧分别设置第二护栏，然后将预制混凝土梁段吊起放置在支撑架上；使侧向限位板与固定板面接触，将螺栓穿设在纵条孔中将侧向限位板与固定板连接；同时将劲性钢骨与预留钢牛腿通过水平及竖向马板进行临时固定。

11、步骤七：现浇混凝土段的施工，具体包括如下步骤。

12、步骤1，预制混凝土梁段安装完成后，在待施工的现浇混凝土段位置处挂设吊挂平台，作为现浇段施工的作业及防护平台。

13、该吊挂平台包括有平台架单元和连接架；所述平台架单元有两个，分别布置在劲性钢骨的左右两侧，并且平台架单元的前后两端分别超出现浇混凝土段的两端；所述平台架单元包括有挂篮和围栏；所述围栏呈卧置的u形，连接在挂篮的三面顶部；在两侧围栏之间、位于靠近在预制混凝土梁段一侧设置有可开关的平台门；两个第二护栏分别与平台门两侧的围栏连接；所述平台架单元的前后端面处分别设置有托架；所述托架上安装有水平撑；所述水平撑的长度可调，且水平撑的外端固定在托架上，水平撑的内端顶在主体结构或者预制混凝土梁段上；所述连接架位于劲性钢骨的上方，将两个平台架单元固定连接；该连接架的一端支撑在预制混凝土梁段顶部，连接架的另一端支撑在主体结构上设置的支撑顶部；在连接架上间隔设置有竖向支撑；所述竖向支撑竖向可调连接在连接架上，用以对吊挂平台结构进行调平，竖向支撑的下端支撑在连接架下方的结构上。

14、步骤2，绑扎现浇混凝土段的钢筋，并且将现浇混凝土段的钢筋与主体结构预留钢筋采用单面焊或者双面焊接。

15、步骤3，采用吊模法进行模板支设。

16、步骤4，进行混凝土浇筑、养护。

17、步骤八：上拉杆和下撑杆的安装：将上拉杆安装在上连接板与预埋组件之间，同时将下撑杆支撑在下连接板与预埋组件之间。

18、步骤九：依次拆除吊篮、吊挂平台和支撑架：支撑架在上拉杆和下撑杆及现浇混凝土段的混凝土强度达到设计要求后进行拆除，拆除时先采用塔吊先拆除吊篮、吊挂平台，然后拆除支撑架与主体结构的连接节点，最后塔吊吊住支撑架，通过调整支撑架的角度及空间位置将其吊出。

19、优选的，所述连接组件包括有侧板和埋杆；所述侧板有两块，分别贴设在主体结构外墙的内外侧面上；所述埋杆有一组，间隔埋设在主体结构外墙中，且埋杆的两端分别与两侧的侧板固定连接；所述纵杆与主体结构外墙外侧面上的侧板焊接连接；所述预埋组件包括有锚板和锚杆；所述锚板有两块，分别锚固在预制混凝土梁段的两侧；所述锚杆有一组，间隔拉设在两块锚板之间。

20、优选的，所述挂接组件在每个吊篮的顶部间隔设置有至少两个；所述挂接组件包括有横向连接板和纵向连接板；所述横向连接板贴设在外墙上，且与外墙固定连接；所述纵向连接板有两个，沿横向间隔连接在横向连接板上；在纵向连接板的板面顶部开设有卡槽；所述吊篮顶部的顶杆对应卡在一组纵向连接板的卡槽中。

21、优选的，所述挂篮包括有底框、立杆、横向连接杆和纵向连接杆；所述底框为矩形框格结构；所述立杆有一组，沿着底框的四周边缘连接在底框的顶部；所述横向连接杆连接在底框前后两端横向相邻的立杆之间；所述纵向连接杆连接在纵向相邻的立杆之间；在挂篮的顶部、沿纵向间隔设置有三角撑架；所述连接架的左右侧边分别与对应一侧的三角撑架固定连接。

22、优选的，所述托架包括有托板和反力板；所述托板水平固定在平台架单元的前后端面上，靠近平台架单元内侧面位置处；所述反力板固定连接在托板的顶部、靠近中间位置处；所述水平撑采用水平设置的千斤顶，且千斤顶的固定端与反力板的内侧面固定连接，千斤顶的自由端顶在主体结构或者预制混凝土梁段上；在反力板的外侧面与托板之间设置有加劲板。

23、优选的，所述连接架为矩形框格结构，在底框上铺设有平台板；所述竖向支撑沿着连接架的前后侧边布置和横轴布置；在连接架上、对应竖向支撑的位置处设置有螺纹套筒；所述竖向支撑的外表面上设置有外螺纹，且与螺纹套筒螺纹连接；在竖向支撑的底部设置有水平支撑板。

24、优选的，步骤六中吊装预制混凝土梁段时，预制混凝土梁段采用三点式吊装，将中间吊点上的吊索与手拉葫芦连接；先将预制混凝土梁段吊离地面10~20cm，采用手拉葫芦将预制混凝土梁段调平，吊装静止至少5分钟并观察吊点及预制混凝土梁段，若吊点牢固且预制混凝土梁段处于稳定状态，方可继续起吊。

25、优选的，步骤九中，拆除支撑架的具体过程为：

26、步骤1，支撑架上的吊装索具连接完毕后，拆除安装区域的吊篮，通过塔吊将支撑架垂直下放1.5米~2米；施工人员在洞口区域通过缆风绳或钢管辅助调整支撑架的方向；

27、步骤2，在支撑架的方向调整完毕后，通过塔吊将支撑架垂直上升至悬挑弧形梁上部200mm~250 mm的位置；

28、步骤3，支撑架底部超过悬挑弧形梁的上表面后，通过现场塔吊将支撑架平移出悬挑弧形梁安装区域下方至地面，至此支撑架拆除完毕。

29、与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果。

30、1、本发明施工方法将现浇混凝土悬挑弧形梁优化为“预制混凝土梁段+现浇混凝土段”，减少了高空中钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑等作业，大大降低了高空作业的安全隐患；预制混凝土梁段在施工现场预制，然后进行预制混凝土梁段整体吊装，减少了支撑体系的搭设，缩短了工期，节省了材料及费用；同时，在预制混凝土梁段吊装后预制混凝土梁段的一端通过劲性钢骨与主体结构的钢柱连接，预制混凝土梁段的另一侧通过支撑架对将预制混凝土梁段进行临时支撑，从而有效的保证了下撑杆和上拉杆在安装前的预制混凝土梁段稳定性和安全性。

31、2、本发明的吊挂平台结构吊挂在待施工的现浇劲性连接段位置处，减少了高空中钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑等作业，大大降低了高空作业的安全隐患，在保证安全、质量的前提下选择施工简捷、节约工期的方法；吊挂平台结构一端支设在安装完成的预制梁段上，吊挂平台结构一端支设主体结构预设的支撑上，减少了支撑体系的搭设，缩短了工期，节省了材料及费用，同时发明的吊挂平台结构上设置可调的竖向支撑，能够对吊挂平台结构的平衡进行调节，保证了后期施工人员平稳施工。

32、3、本发明在平台架单元的前后两端分别设置水平支撑，在安装时将水平支撑顶在主体结构或者已安装完成的预制梁段上，避免了施工过程中平台架单元晃动、不稳定，保证了施工人员在施工时的安全性。

33、4、本发明在支撑架的横斜杆的两侧和横杆的两侧分别设置第一护栏形成通道，同时在预制混凝土梁段的顶部两侧分别设置第二护栏，采用现有结构作为施工通道或者平台，减少了支撑体系的搭设，节省了材料及费用。