1、.超高、超大跨懸空混凝土結構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；結構形式為框架和剪力墻結構；D座為商業裙房，商業裙房為三層、局部為四層，結構形式為框架結構，商業屋面為空中景觀花園；A、B、C高層住宅為剪力墻結構，總層數為32層,標準層層高為2.9m，外架采用爬升腳手架。在B座1-H1-F/1-61-10、C座2-G2-J/2-92-13范圍內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

2、至頂層均設置了該通道，該通道尺寸為3000*12000mm，兩側為梁，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構施工方案，為保證工程質量及施工生產的安全，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構支撐體系的施工。二、施工方案總體思路首先對超高、超大跨空中混凝土結構的荷載進行計算分析，根據荷載的計算，選擇工字鋼梁的規格型號，確定牛腿及錨筋的布置，設計鋼梁承載平臺系統，混凝土結構的荷載通過單層架體傳至鋼梁承載平臺系統，而鋼梁承載

3、平臺的受力通過牛腿傳遞給主體結構本身的縱向受力結構。這樣使得超高、超大跨懸空混凝土結構支撐體系僅需考慮鋼梁承載平臺即可，改進傳統的高空混凝土結構的支撐體系，即有過去的搭設滿堂紅腳手架架體作為支撐體系改為采用鋼結構鋼梁支撐平臺，創新鋼結構作為施工措施在建筑施工中的使用，減少繁瑣的架體搭設，增加支撐架體的安全，較大的降低周轉材料鋼管的用量、縮短施工工期、提高結構的施工質量，從而達到降低工程建設成本的目的。三、施工工藝流程鋼梁選型驗算錨件設計荷載計算預埋錨件焊接牛腿安裝鋼梁鋼梁使用活載計算靜載計算測量鋼梁拆除四、荷載計算1、相關參數取值，a、混凝土比重：24 KN /m3b、鋼筋比重：梁：1.5KN

4、/m3，板：1.1KN/m3c、腳手架：模板：2.5KN/m2，支撐：1.0KN/m2d、振動荷載：2 KN/m32、混凝土荷載：N1=N梁+N板=（0.3*0.65*8.8 +0.25*0.65*8.8+0.12*2. 7*8.8）*24 KN/m3 =41.18 KN +34.32 KN +68.43 KN=143.93 KN3、鋼筋荷載：N2=N梁+N板=（0.3*0.77*8.8+0.25*0.77*8.8）*1.5KN/m3+ 0.12*2. 7*8.8*1.1 KN/m3 =8.726 KN4、腳手架荷載：N3 =2.7*8.8*（2.5+1.0）KN=83.16KN5、振動荷載：

5、N4=（0.3*0.65*8.8+0.25*0.65*8.8+0.12*2. 7*8.8）*2KN/m3 =11.99 KN6、單層組合荷載，載系數取1.2N=（143.93 KN+8.726 KN+83.16 KN+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=594 KN（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（預設四根鋼梁組成受力支撐平臺）q=600KN÷8.8m÷4=17.05

6、 KN/m五、支撐體系形式選擇根據荷載計算及查型鋼力學表，支撐形式選擇布設如下：在49.05m標高處設置牛腿，牛腿材料為I40c工字鋼，牛腿長度為20cm。在該標高兩側剪力墻、暗柱處分別預埋4塊16*500*200鋼板，與工字鋼牛腿焊接連接，在牛腿上設置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。鋼梁架設完畢之后，在上面滿鋪跳板，然后在跳板上搭設滿堂紅腳手架，這樣就能利用鋼梁架設的平臺進行消防通道結構部分的施工。I40c

7、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=23847 cm4，截面抵抗矩Wx=1192.4cm3，半截面面積矩Sx=711.2 cm3。鋼梁受力簡圖如下：1、抗彎應力驗算I40c的截面抵抗距Wx=1192.4cm3，抗彎強度設計值為=215 N/ mm2。M=1/8×q×l2=1/8×17. 05 KN/ m×（8.8m）2=165.044 KN m= M/Wx=165.044 KN m/1192.4cm3

8、=138.413 N/ mm2 所以，工字鋼彎應力小于抗彎強度設計值，抗彎符合要求。2、工字鋼梁的整體穩定性，為了保證不喪失整體穩定性，應使梁的翼緣具有較大的寬度，或在梁的側向增設支承點采取其他構造要求，以提高梁的側向抗彎和抗扭的能力，規范明確在梁的設計中，符合下列條件情況之一時 ，不計算梁的整體穩定性即可：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定性，工

9、字鋼梁的整體穩定性符合要求。3、撓度驗算I40c的彈性模量Ex=2.1×106Kg/cm2，截面慣性矩I=23847cm4簡支梁的最大撓度計算公式為fmax=5ql4/384EI =5×17.05 KN/ m×（8.8m）4 /（384×2.1×106Kg/cm2×23847cm4） =2.66cmfmaxL/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，=125 N/ mm2Q=ql/2=（17.05 KN/ m×8.8m）÷2 = 75.02 KN剪=QS

10、/Id=75.02 KN×711.2cm3/（23847cm4×1.45cm） =15.43N/mm2所以，抗剪滿足要求。經過對工字鋼梁抗彎、抗剪、撓度的計算，均滿足工字鋼各強度系數的設計標準值，所以工字鋼的型號規格是可行的。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

11、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，考慮施工現場施焊條件，計算時有效焊縫厚度系數降低為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= 75.02 KN Mf=75.02 KN×10cm=750 KN·cm焊縫的截面慣性矩：If=2*b1h13/12+Sf*a2+ b2h23/12 =2×12mm×1463 mm3/12+12mm×146

12、mm×（200-8.25）2mm3+12mm×（400-2×16.5）3mm3/12=1.2×108mm4Wf=y/ If （y為h/2）角焊縫抗彎、抗剪、抗壓強度設計值fwt=160 N/mm21、焊縫的彎應力驗算f=M/Wf = M*y/ If = 750 KN ·cm×20cm/1.2×108mm4 =12.5 N/mm2所以ffwt，焊縫的抗彎能力滿足受力要求。2、焊縫的組合剪應力驗算Af=12mm×（400-2×16.5）mm=4404 mm2 ，A f為腹板鏈接焊縫截面面積，t =Q/Af=7

13、5.02 KN/4404 mm2=17.03N/ mm2f= 21.125 N/ mm2所以ffwt，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 錨筋擬采用二級鋼16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錨筋層數的影響系數，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計值fc=1

14、5 N/ mm2，二級鋼16鋼筋的fy=310 N/ mm2，剪力V=Q= 75.02 KN，M=75.02 KN×10cm=750.2 KN .cm。法向拉、壓力可以近似認為是零。aV=（4.0-0.08d）=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、ASV/araVfy+N/0.8abfy+M/1.3arabfy z =75.02×10 3N/（0.9×0.6×310 N/ mm2） +750×104N .mm/（1.3×0.9×0.85×

15、310 N/ mm2×300mm） =561 mm2 b、ASN/0.8abfy+M/0.4arabfy z =750×10 4N .mm/（0.4×0.9×0.85×310 N/ mm2×300mm） =280 mm2所以按照計算得出所需錨筋的總截面面積為561 mm2，即三根16鋼筋即可，實際施工時埋件上的錨筋按照構造要求布設為兩排三層共八根16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，剪力墻縱橫加設附加筋，豎向兩排共

16、八根16鋼筋，橫向兩排共四根16鋼筋，間距均為200mm，長度都為1000mm。九操作要點9.1根據以上計算確定相關參數后，首先應根據實際情況在懸空結構下一樓層位置確定牛腿的埋設位置，并對該位置縱向剪力墻配筋按照構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，澆筑時留置數組試塊待用。9.2待混凝土強度達到設計強度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，牛腿按照控制線統一標高焊接，標高誤差控制在5mm范圍之內。牛腿的焊接及其重要，在整個實施過程中技術要求最為嚴格，必須高標準

17、的要求執行，系統的進行焊接技術工人的交底，憑證上崗。9.3 安裝鋼梁，利用施工現場現有的垂直運輸機械，加強塔吊司機、指揮及安裝人員的溝通配合，提前制定相應的安裝規程，安全、準確的安裝鋼梁。9.4 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，以及做好支撐系統上的安全防護工作，拆除利用連廊結構梁板上預留孔，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結構、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置好的牛腿上，然后焊接固定。10.1 鋼梁在預制廠依據結構跨距下料，下料長度按照跨度縮尺50mm，鋼梁材質必須是通長無焊縫。10.2

18、所采用鋼梁、鋼板、焊劑等材料均需出場材質證明，經外觀檢查驗收合格后方可采用，嚴禁采用“三無”產品。10.3 錨板上錨筋規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。10.4 錨板與錨筋組件埋件在綁扎結構鋼筋時核對位置及標高無誤后固定，合模澆注混凝土前應校核，澆注混凝土時應安排專人看守，出現挪位時應及時調整；10.5 牛腿加工按照設計尺寸在加工場加工完畢后在現場與錨板焊接連接，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。10.6 牛腿焊接固定后，在其上焊接16mm厚100

19、*200mm鋼墊板，與牛腿滿焊固定。10.7 鋼梁的安裝必須在承力主體結構強度達到25MPa以上才能進行，安裝時作業半徑內暫停其他工種作業施工，并設置禁行警示標志，同時安排專人負責。10.8 起吊安裝順序按照由遠及近原則，設立一名指揮長，指揮長施工前對操作人員進行全面的技術安全較低，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，發現問題馬上解決，使人人都做到有底有數，明白自己的操作全過程和吊裝的安全要求。10.9 待鋼梁構件被吊到安裝高度時，指揮者發出停止信號，塔吊停止上升起動，吊在空中的構件由兩頭的繩索穩定，塔吊水平轉動吊至牛腿上，然后緩慢調節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固后，拆卸捆扎鋼絲繩，把吊桿與鋼梁構件全脫離，再進行下一支梁梁吊裝的順序和安全注意事項的作業中去。以上過程循環起吊安裝至鋼梁平臺均吊裝完成后，在兩端垂直鋼梁方向靠近牛腿處焊接L40*5角鋼，長度與鋼梁平臺寬度一致。10.10 安裝完成后對鋼梁平臺水平度進行