高層建筑消防連廊施工技術的研究分析與應用[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，提出消防連廊結構改型、搭設落地式支模體系及作業層下部搭設懸挑工字鋼支撐體系三種方案。經計算分析和實踐應用，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、質量的同時縮短施工工期，經濟效益顯著，可為后續類似結構施工提供技術支撐。[關鍵詞]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引言隨著社會的發展，城市用地日益稀缺，越來越多的高層建筑出現在大眾視野，高層建筑的出現，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計為外部懸挑混凝土結構，消防連廊與建筑物結構邊緣存在一定距離，且消防連廊下部無支撐點，施工中存在一定困難。1消防連廊設計概況世茂云境項目位于南昌市青云譜區博文路以東、溪橋南路以北（控規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，混凝土標號為C25。因各樓棟懸挑連廊結構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行分析。2重難點分析高空外懸挑消防連廊支模架搭設屬于高空作業，消防連廊搭設既要簡單快捷、又要能保證高空作業施工的安全，需要對消防連廊支模架搭設進行經濟、安全合理的設計。主要施工難點有以下幾點：1）工字鋼懸挑體系的設計與計算；2）支模架如何搭設才能更加穩定；3）如何保證施工人員的安全；4）如何搭設簡單、經濟。3施工方案比選針對消防連廊施工問題，提出消防連廊結構改型、搭設落地式支模體系及作業層下部搭設懸挑工字鋼支撐體系三種方案，供現場比較選擇。1、消防連廊結構改型：由于本工程消防連廊設計為鋼筋混凝土結構，根據以往施工經驗，該結構曾與設計溝通將鋼筋混凝土結構改為鋼結構，樓板采用壓型鋼板疊合樓板結構。考慮到消防的耐火性和結構整體穩定性的問題，此方案不滿足要求。2、搭設落地式支模體系：模板支撐架從地下室頂板開始搭設，搭設高度達37.65m，由于搭設范圍小，搭設高度大，存在整體穩定性差的風險。考慮到模板支撐架不能與主樓進行有效拉結，且搭設此高度支模架應考慮一定搭設寬度（此寬度搭設面積需比消防連廊面積大）要求同時地下室頂板需進行加固，該方法搭設成本較高且安全性不能保障[2]。3、作業層下部搭設懸挑工字鋼支撐體系：在消防連廊下兩層位置搭設懸挑工字鋼及懸挑聯梁，工字鋼上部搭設支模架，采用雙鋼絲繩上拉方式進行上拉，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，整個架體搭設高度較高，穩定性較差，采用落地式滿堂鋼管支模架，搭設面積大，施工周期較長，施工成本較高，且安全系數低。除此之外，目前市面上能租賃到的鋼管質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的風險大、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，安全系數和承載力均較好。懸挑工字鋼作為主要受力構件，加工質量必須嚴格控制，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速度快、可循環使用、安全性高等優點。經過以上方案比較，項目部最終選擇了懸挑工字鋼支撐體系進行施工。4設計計算1）驗算思路消防連廊工字鋼安全性驗算，根據消防平面圖進行布置工字鋼，將搭設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，再對工字鋼進行力學分析，通過計算得出工字鋼的強度、抗剪及撓度。同時單根鋼絲繩作用下的懸挑聯梁進行計算，驗算各項性能是否滿足要求。2）結果分析經過計算，懸挑主梁及聯梁，強度、抗剪及撓度均能滿足要求。鋼絲繩、U型錨固螺栓、鋼筋吊環、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施工順序材料準備→預埋U型錨固螺栓及鋼筋吊環→懸挑主梁焊接鋼筋拉環→安裝懸挑主梁→固定懸挑主梁→上拉雙鋼絲繩→搭設立面防護、鋪設作業面→搭設支模架。5.2作業面搭設1）在消防連廊下兩層位置，即12層梁、板混凝土澆筑時預埋3個U型錨固螺栓，前端為1個U形預埋支點，固定在框架梁或普通梁上，后端為2個U形預埋支點距離為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，鋼筋拉環需采用HPB235的鋼筋冷彎成型，兩個鋼筋拉環之間距離不應超過500mm，鋼筋拉環與懸挑主梁之間的焊縫應焊接飽滿。3）混凝土強度達到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用鋼楔或硬木楔楔緊。懸挑主梁固定好之后用鋼絲繩進行上拉，外懸挑長度為4050mm處工字鋼采用22#鋼絲繩作為上拉構件，鋼絲繩穿過拉環環繞一圈，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#工字鋼聯梁，從結構最外邊梁位置開始按平行封口梁方向由內往外焊接，焊縫長度為50cm，且焊縫需飽滿。聯梁焊接完成后在懸挑主梁最外端搭設單排立桿并掛設安全防護網作為單排防護，最外端單排立桿與內側腳手架相連。4）懸挑主梁與結構連接處，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一道水平防護網，懸挑主梁上部鋪設木模板作為作業面。6支模架搭設在懸挑聯梁上焊接長度為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。根據梁、板凈高進行支模架安裝。2）應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）支模架搭設流程如下：定位放線→搭設梁滿堂腳手架→調整標高→鋪設梁底模板→安裝梁側模板→安裝龍骨→鋪設頂板模板→校正標高。4）每搭完一步支撐架后，應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個旋轉扣件固定。③剪刀撐斜桿應用旋轉扣件固定在與之相交的橫向水平桿的伸出端或立桿上，旋轉扣件中心線至主節點的距離不應大于150mm。④架體全立面設置剪刀撐。6）支模架安裝完成以后需認真檢查架體的整