钢结构连廊设计

钢结构连廊设计（精选6篇）

钢结构连廊设计 篇1

1 工程概况

河南郑州永和国际广场工程, 总建筑面积14万m2, 框架剪力墙结构, 地下1层, 地上21层, 层高3.5 m, 建筑高度85.7 m。工程整体设计在平面上呈H形布局, 在两主楼19层中间设置连廊结构, 跨度约17 m, 2层高, 约12 m。

根据连廊结构特点可知其跨度大、高度高以及工程量大, 这样在支模施工中就面临严峻考验, 如何在安全、质量、工期以及造价方面找到平衡点, 模板支撑系统的合理选择就显得尤为重要。

2 支撑方案初定

工程中高模支架支撑体系一般采用落地钢管承重架, 但若在本项目中采用, 搭设高度从地面到顶部达70 m, 不仅需要大量钢管、扣件等材料, 耗资巨大, 而且架体高度大, 垂直度不易保证, 容易失稳, 安全隐患较多。此外, 业主工期紧迫, 要求2个月完成, 传统做法搭拆时间长。因此, 必须设计新型的支撑系统。

借鉴型钢悬挑脚手架结构, 支撑系统初定钢桁架形式, 其具有施工简洁、结构自重轻、经济性好等特点。在钢桁架结构设计中, 可应用ANSYS有限元软件进行数值建模, 通过应力应变分析进行各组成构件的优化设计, 支撑系统能够控制安全性和经济性。

3 支撑方案优化设计

钢桁架支撑模板方案共有三种:1) 钢桁架 (T形截面) +工字钢支撑体系;2) 钢桁架 (管形截面) +工字钢支撑体系;3) 斜拉钢桁架支撑体系。各方案做法如下:

方案1施工做法:在18层 (标高65.82 m) 架设7榀平弦钢桁架, 在桁架梁上平铺工字钢梁, 再在工字钢梁架设混凝土结构支模架。该支撑系统剖面如图1所示。

方案2施工做法:在18层 (标高65.82 m) 架设7榀平弦钢桁架, 在桁架梁上沿横向平铺工字钢梁, 再在工字钢梁架设混凝土结构支模架。该支撑系统平面图及桁架剖面图如图2所示。

方案3施工做法:两根钢桁架呈两端支撑形式设置在18层混凝土柱上, 在各组钢桁架之间设置联系钢支撑, 至少4根桁架斜拉吊筋, 两边对称地斜吊拉在钢桁架和建筑物主体之间;工字钢固定在钢桁架上方, 钢管脚手架模板支撑则搭设在钢平台上, 支撑系统平面如图3所示。

将三种方案的优缺点进行汇总, 如表1所示。

经对上述三种方案的分析论证与评估打分, 方案1得最高分21分, 因此优选其为支撑系统方案。

4 支撑体系施工控制

支撑体系设计与施工流程如下:

有限元软件建模→加载分析→初步设计→结构验算→深化设计→钢桁架放样制作→各构件拼焊→型钢平台组装→钢管承重支模架搭设→上部结构混凝土浇筑→承重架拆除→钢平台拆解。

在上述流程中, 施工阶段尤为关键, 其主要环节控制如下:

1) 钢桁架放样制作。考虑制作场地的平整性, 首先地面上按照钢桁架施工图放出大样图, 在钢桁架铁板节点处先找平并焊上一块铁板, 以保证钢桁架制作时, 桁架上、下弦在同一水平位置, 钢桁架角铁材料、长度、起拱要求严格按照大样图尺寸施工。焊接及焊缝质量标准必须符合设计要求和有关标准的规定, 并在焊接完成后进行验收。2) 吊装及拼焊。首先钢桁架用塔吊吊装就位、安装第一榀钢桁架时, 在松开吊钩前初步校正;对准屋架支座中心线或定位轴线就位, 调整屋架垂直度, 并检查钢架侧向弯曲, 将钢架一端与牛腿预埋铁电焊, 另一端用槽钢临时固定, 第二榀屋架用同样方法吊装就位后, 不要松钩, 用千斤顶与第一榀钢架固定、校正, 使第一榀屋架与第二榀屋架形成一个具有空间刚度和稳定的整体;重复上述步骤将三组双肢角钢桁架组成JL钢桁架, 安装JL钢桁架侧板, 安装牛腿预埋铁板M2, M3的角铁与JL支座侧板焊牢, 待7榀JL钢桁架全部安装完成后, 安装钢桁架的下弦水平支撑及最外两榀钢桁架的斜撑, 钢桁架安装、焊接完成 (见图4) 。3) 钢平台拆解。拆除应在梁板混凝土强度达到100%时方可进行;拆除顺序是先拆承重结构支模架及外脚手架, 再进行钢平台面层拆除, 最后气割钢桁架。在整个拆除过程中, 工作人员必须系好安全带及其他安全防护措施。

5 结语

本工程高空大跨连廊结构采用钢桁架支撑体系, 在混凝土浇筑施工过程中定期观测其竖向与侧向变形, 变形量均满足设计要求。此外, 工期提前15 d, 实际造价53万元, 较传统高支模费用节省35万元, 综合效益较显著。

参考文献

[1]GB 50017-2003, 钢结构设计规范[S].

[2]JGJ 162-2008, 建筑施工模板安全技术规范[S].

[3]JGJ 81-2002, 建筑钢结构焊接技术规程[S].

[4]GB 50205-2001, 钢结构工程施工质量验收规范[S].

钢结构连廊吊装技术应用探讨 篇2

关键词：钢结构,吊装,连廊,计算

0 引言

商务办公区场地如建在丘陵山脚地带, 不同建筑物之间的室外地面如设在同一标高处, 室外土方开按量较大, 经济上不合理, 同时会减少办公区内山地起伏的美景。现有开发的山脚地带的不同建筑物的室外标高大多数不在同一平面, 高差少则3~5m, 多则15~20m。同时, 由于办公区建筑物特殊功能要求, 为了方便办公与使用, 两个建筑物之间需要连接在一起, 相比于混凝土结构, 钢结构优势明显, 往往被建设单位与设计单位作为首选。

1 项目钢结构概况

本文以厦门××商务办公区域开发项目1#~2#连廊钢结构工程为例。钢结构连廊连接1#-2#楼, 总标高25.93m, 实际离地17.93m, 总长23.179m, 廊宽3m, 廊高5m, 连廊从1#楼四层连接到2#楼二层, 连廊立柱两端高差11.4m, 1#楼连廊底部离地15.7m, 2#楼连廊底部离地4.3m, 总用钢量54.212t。吊装作业在地下室顶板上进行施工。

2 钢结构连廊吊装前预埋件检查

复查预埋件与结构安装有关尺寸, 其结果应符合支承表面标高允许偏差±1.5mm、不水平度允许偏差1/1500;预埋钢梁 (任意) 在支座范围内允许偏差±1.5mm、在支座范围外允许偏差1/1500[1]。

如与图纸不符或偏差值过高, 应及时与监理单位、建设单位沟通, 最后由设计单位出具变更图纸或设计变更单才开始施工。

3 钢结构连廊加工及运输进场

(1) 主钢构件在工厂下料、分段预制、抛丸除锈Sa2.5级、刷车间底漆成半成品后运至安装现场拼装。

(2) 其余构件在工厂制作检验合格后依据安装顺序分单元成套供应, 构件运输时根据长度、重量选用车辆, 构件在运输车上要垫平, 超长要设标志, 绑扎要稳固, 还要注意两端伸出长度、绑扎方法、构件与构件之间垫块, 保证构件运输不产生变形, 不损伤涂层。装卸及吊装工作中, 钢丝绳与构件之间均须垫块加以保护。受场地影响, 构件无法直接卸到吊装现场, 暂放在施工现场其他空闲的场地上, 用吊车卸车, 再二次转运至组装吊装现场。

(3) 依据现场平面图, 将构件堆放到指定位置。构件存放场地须平整坚实, 无积水, 构件堆放底层垫无油枕木, 各层钢构件支点须在同一垂直线上, 以防钢构件被压坏和变形。构件堆放后, 设有明显标牌, 标明构件的型号、规格、数量以便安装。

(4) 构件运至现场后, 应按施工图进行分类、清点、复核尺寸、标识, 核查质量证明书、设计更改文件、构件交工所必需的技术资料。

(5) 构件运至现场后, 项目部应及时对每段构件进行验收, 并按规范填写验收单。

(6) 梁段二次转运、货物堆放及吊车摆位如图1。

4 钢构件现场吊装

4.1 吊装顺序

根据现场施工环境, 第一步:先用25t吊车在1#吊位将所有材料卸至平台空地;第二步:用25t吊车在2#吊位吊装1#楼左右立柱、链接杆;第三步:用25t吊车在3#吊位吊装2#楼左右立柱及连接杆;第四步:将连廊主结构吊至现场拼装;第五步:用70t吊车将连廊结构单侧分开起吊, 并安装至左右两边立柱上;第六步:用25t小吊车拼装左右小型连接件, 吊装楼承板及顶部结构。

4.2 吊装构件参数

连廊单侧结构构件重9t, 计划采用70t吊车。1#楼立柱上下段重2.5t、2#楼立柱重2t、上下部斜撑杆件重1.5t, 计划采用25t吊车。

5 起重机吊重计算书

5.1 70t吊车计算

采用70t吊车吊装构件时, 取最重构件连廊单侧结构进行计算。

(1) 起重力计算。

取构件自重9t, 即Q1=9t, 考虑索具重量Q2=0.5t。即:Q≥9.5t。

(2) 起重高度计算。

式中:H———起重机的起重高度 (m) , 停机面至吊钩的距离;

H1———安装支座表面高度 (m) , 停机面至安装支座表面的距离;

H2———安装间隙, 视具体情况而定, 一般取0.2~0.3m;

H3———绑扎点至构件起吊后底面的距离 (m) ;

H4———索具高度 (m) , 绑扎点至吊钩的距离, 视具体情况而定。

取H1=20m, H2=0.2m, H3=3m, H4=5m。选用起重机的起重高度H≥29.2m, 起重高度取30m。

(3) 起重臂长度计算。

式中:L———起重臂长度 (m) ;

H———起重高度 (m) ;

h0——起重臂顶至吊钩底面的距离 (m) , 取5m;

h——起重臂底铰至停机面距离 (m) , 本工程取1m;

α——起重臂仰角, 一般取70~77°, 本工程取70°。

吊车工作半径取12m, 综合考虑 (1) 、 (2) 、 (3) 及起重机的工作幅度, 参考70t吊车性能参数表, 70t吊车可起吊11t>9.5t, 选用70t汽车吊满足施工要求。

5.2 索具、卡环等工具的选择

(1) 板梁重量计算。

计算以9t单侧钢结构连廊为验算对象。

(2) 钢丝绳拉力计算。

式中:N———每根钢丝绳索具的受拉力;

G———构件质量;

n———吊索根数;

α———吊索钢丝绳与板梁水平夹角;

P———吊索钢丝绳的破断拉力;

K1———吊装时动载系数, 取1.2;

K2———吊索钢丝绳的安全系数, 取6。

梁板质量G=90k N, α取45°

拟选用6×37丝, 钢丝绳φ43mm, 公称抗拉强度1700N/mm2, 破断拉力总和1185k N。

式中:SP———钢丝绳的破断拉力, k N;

ΣSi———钢丝丝绳规格表中提供的钢丝破断拉力的总和, k N;

Ψ———钢丝捻制不均折减系数, 对6×37绳, Ψ=0.82。SP=0.82×1185=971.7k N

∵N=155.9k N<P/K=971.7/6=161.95k N

∴选用6×37丝, 钢丝绳φ43mm, 公称抗拉强度1700N/mm2, 破断拉力总和1185k N, 故钢丝绳满足要求。

(3) 卡环的选择计算。

吊装质量最大支撑时拉力N=38.1k N, 卡环的允许荷载[FK]=40d2, 拟选用17.5型卡环, 查手册【2】15-15表得知d=64mm

因此, 采用汽车吊时选用17.5型卡环。

5.3 抗倾覆验算

为保证汽车吊在吊装过程中的稳定, 需进行抗倾覆验算, 即需使稳定力矩大于倾覆力矩。以9t单侧连廊为验算对象, 查规范【3】可知:

式中:KG———自重加权系数, 取1;

KQ———起升荷载加权系数, 取1.15;

KW———风动载加权系数, 取1;

MG、MQ、MW为汽车吊自重、起升荷载、风动荷载对倾覆边的力矩, N.m, 覆边的力矩, N·m;

汽车吊工作时受力如图2。

5.4 支承点承载力验算

(1) 最不利情况下单根支腿荷载。

汽车吊工作时最不利的情况是3点着地, 也就是3个支腿支持着整台吊车的重量 (包括自重和荷重) ,

即单个支腿最大承载力=1/3 (G+Q) =1/3 (44.8+9.5) =18.1t

式中:G——汽车吊自重, 取70t吊车验算, 为44.8t;

Q——汽车吊最大荷重 (额定荷重) , 为9.5t。

(2) 受力计算及楼板承载力符合计算。

根据设计图纸总说明, 1#地下室顶板活荷载70k N/m2, 汽车吊作业时每个支腿下垫0.2m×0.2m×1.5m长枕木3根, 所以单根支腿受力面积为0.2×3×1.5=0.9m2。

汽车吊最不利状态为支腿位于板跨中间, 板跨度为6m, 则最大弯矩为:

1.3为活荷载系数。

根据规范【4】中附录B--楼面等效均布活荷载的确定方法, 可知楼板上局部荷载 (包括集中荷载) 的等效均布荷载qe=8Mmax/bl2。

l———板的跨度, b———板上荷载的有效分布宽度, Mmax——剪支板的最大弯矩。

其中Mmax=352.95k N·m, l=6m, b=6.4m (根据附录B中B.0.5的第2种情况取值) 。所以楼面等效均布荷载qe=8×352.95/6.4×36=12.26k N/m2<结构设计的楼板活荷载70k N/m2。

结论:70t汽车吊在首层楼板上进行钢结构安装作业时地下室顶板受力满足要求。为了增加安全保险系数, 在地下室顶板吊车支腿处, 采用钢管支撑进行回顶加强。

5.5 构件吊点计算

当两吊点对称布置在结构中心的两侧时, 由于构件自身的重量, 将使吊点处产生负弯矩 (构件上缘受拉) , 跨中部分产生正弯矩 (构件下缘受拉) , 通过对称移动两吊点位置, 就可使吊点处的正弯矩等于负弯矩, 构件相对稳定。

设构件长度为L, 构件自身的均布荷载为q, 两侧端悬臂部分长为a, 两吊点及跨中位置为A、B、O, 如图3所示:

吊点处的弯矩MA=qa2/2,

构件跨中弯矩MO=q L2/8-q La/2,

取MA=MO, 则a=0.207L。

本工程单侧连廊长度为23.17m, 故吊点位置为距构件两端4.8m处, 其他小构件参照0.207L确定吊点。

6 吊装注意事项

(1) 工程中所使用的吊装设备、桅杆、滑轮、钢丝绳等应严格按照《钢结构工程施工验收规范》 (GB50755-2012) 进行工厂预制、验收, 并在进入施工现场使用前作负载试验。

(2) 进场的机械起重设备使用前, 经有关人员审核, 查证合格后方可允许使用, 严禁使用证照不全、年检不合格的机械设备。

(3) 桅杆作业时对地倾角保证为大于15°。

(4) 对于关键受力部位, 例如锚点、绑扎点与导向滑轮, 必须明确专人负责。

(5) 每件梁段必须试吊, 将工件吊离地面200~500mm, 检查各受力部位, 确认正常后方可以正式起吊。

(6) 现场设电工、钳工各一名维护现场机械设备与电气设备正常运转。现场设专职安全员一名, 检查督促施工操作。

7 结束语

钢结构连廊合理解决了两个建筑物之间室外不同高差的连接, 使两栋楼之间的交流变得紧密。通过对吊车、索具选择、吊点、抗倾覆、支承点承载力、吊点等进行计算, 合理确定钢结构吊装技术要点, 即做到经济合理, 又能确保工程施工安全。

参考文献

[1]GB50755-2012, 钢结构工程施工规范[S].

[2]周水兴.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社

[3]GB/T3811-2008, 起重机设计规范[S].

钢结构连廊设计 篇3

昆山浦东软件园总部办公大楼工程位于昆山市巴城镇,西邻阳澄湖,东邻巴城湖,拟建场地位于昆山浦东软件园内,属昆山浦东软件园第一幢标志性建筑,抗震设防烈度为6度;建筑由南北两个主楼及1层地下室组成,建筑使用功能为综合办公楼,南、北塔楼在13层(标高46.25 m)处设置廊桥相连,钢连廊长32 m,宽5.7 m,高50 m(钢梁梁顶标高),由北京时空筑诚建筑设计有限公司设计,中国建筑第八工程局有限公司承建。钢连廊平面位置图见图1。

2钢连廊施工方案

大跨度钢结构安装大体上分为两大类:高空散装和地面拼装后吊装。对于本工程而言,钢连廊位于高空46.3 m,单个构件重量大,若采用高空散装,则需要搭设高大的脚手架,成本较大;且连廊高空组装、焊接工作量大,难以保证质量,而且存在较大的安全隐患,还会对后续专业的施工带来一定的不利影响。综合考虑后,决定采用地面拼装再利用大吨位吊车整体吊装的施工方案。

3吊装机械设备选择

钢桁架由加工厂拼装,利用300 t汽车吊进行安装,汽车吊停放于已施工地下室顶板区,300 t汽车吊主臂半径16 m,吊重27 t。因所有钢梁为均匀梁,重心与中心重叠,采用两点吊装法,吊索夹角为45°,见图2。1)起重重量:20(单拼桁架重量)×1.1(不均匀系数)×1.2(荷载系数)=26.4 t;2)起升高度:0.5 m(地面高差)+50.25 m+3.5 m(索具高度)+1.5 m(吊钩安全距离)=55.75 m;3)根据吊机性能表选用300 t汽车吊,当工作幅度16 m、臂长60 m,起升高度58 m大于55.75 m、起重重量29 t(提供数据出处查吊车参数表)大于26.4 t时,满足吊装要求;4)吊装时两根吊索受力,每根吊索受力为1.32÷(2sin45°)×9.8=9.15 kN,选用6×37+1,D=19.5 mm、抗拉强度为1 667 N/mm2的钢丝绳时,允许拉力[Fg]=aFg/k=0.82×218.5÷8=22.4 kN>9.15 kN,满足要求。

4行走路线及结构加固

钢连廊的吊装位置在垂直下方的混凝土结构顶板上进行,吊车需在结构板上行走及吊装,行走时12个轮子每个轮压为60 kN,顶板设计荷载为55 kN/m2,无法满足300 t吊车工作荷载,因此地下室顶板、梁需要加固处理:

1)事先确定吊车行走路线及打腿位置,在其行走路线上满铺16 mm钢板,吊车在地下室行走须以低于2 km的速度行驶;因吊车四个支座处反力为350 kN,梁板承载力无法满足要求,吊装时考虑将吊车起吊位置时支腿放于地下室柱头处(支腿下设置4 m×2 m的路基箱),柱子承载力为168 kN,满足要求,见图3～图5。

2)在吊车行走路线上主次梁下,采用36c工字钢顶紧,工字钢上下均采用16 mm(600×600)钢板焊接封口,立柱间剪刀撑采用114 mm×4 mm圆管每隔3 m焊接相连(焊缝高度不小于10 mm),如图6～图9所示。

5施工工艺

施工流程图见图10。

6施工注意事项

1)本工程单榀桁架重20 t,根据起重机械性能,采用绑扎两点起吊,为避免起吊时吊索磨损构件表面,在吊索与构件垫以麻袋或木板,绑点位于桁架中心点向两边5 m的地方。2)吊车起吊前必须进行试吊,试吊时距离地面1 m,静止10 min后,检查钢丝绳与扣件有无松动,无松动方可进行吊装。3)吊车把钢梁吊装就位后,放在减震器上,测量好垂直和水平度后,与预埋件焊接,墙面用阻尼器连接固定。4)必须让有经验的工人进行安装,工人必须有高空作业证,电焊工证等,安装前安装工人必须先用安全带与混凝土结构可靠连接,先安装左侧弦(重量约20 t),再安装右侧弦(重量约20 t),最后安装上下弦间连接杆件。 5)在46 m的楼层南北处各有4名安装工人,由2人拉好固定绳索,防止钢梁位移,钢梁定位平稳后,进行固定和穿高强螺栓;连接时,高强螺栓应穿入自由,不得强行打入和气割扩孔,穿入方向在便于扭矩扳手操作的基础上应保持一致。6)预埋件应在混凝土浇筑及吊装前由技术、质检部门会同业主、监理共同进行验收,对不符合要求或超出规范要求的,整改完成后方可吊装作业。两边基础高低差应小于10 mm,轴线偏差小于10 mm。7)当起重机吊放重物时,现场指挥者不得离岗,严禁现场吊钩吊着东西而现场无人;风力超过五级、雨天、雾天禁止高空吊装及安装作业。

7结语

针对昆山软件园总部办公大楼高空钢连廊的大跨度、单构件重量大等结构特点,通过工厂拼装、局部结构加固、大吨位吊车高空整体吊装等施工方法,很好的解决了大吨位吊车行走及整体吊装时地下室顶板承载力不足和搭设满堂脚手架操作平台施工周期长、材料投入大等的问题,既满足了施工荷载要求,完成高空钢连廊的施工,又简化了工艺,加快了施工速度,降低了一次性投入。另外通过施工过程的严格组织与实施,确保工程质量和施工安全,同时也为今后类似高空大跨度钢连廊的施工提供借鉴意义。

参考文献

[1]GB 50205-2001,钢结构工程施工质量验收规范[S].

[2]罗永锋,遇瑞.长沙中天广场钢结构连廊整体吊装[J].施工技术,2007(10):8.

[3]赵大鹏,陆春.上海虹桥综合交通枢纽西航站楼高空连廊安装技术[J].建筑施工,2010(8):2-5.

钢结构连廊设计 篇4

淮北矿业办公中心主楼工程钢结构连廊, 由于业主要求空间利用率大, 所有结构不能采用纯钢结构体系, 固设计将结构设计成东西向30 m采用型钢混凝土组合结构, 南北跨度33 m采用钢筋混凝土与东西向型钢混凝土梁组合空间结构, 这种结构形式减少了桁架结构的受力杆件, 大大增加了空间利用率。连廊底层距地73 m, 连廊檐口距地93.5 m, 型钢梁截面成工字型, 钢材等级为Q345C与Q345GJC, 连廊型钢总重量约为400吨, 该工程创优目标是确保“鲁班奖”。由于该工程结构形式独特, 与国内传统纯钢结构连廊施工有别, 本工程高空型钢混凝土梁模板施工无成功经验借鉴, 经项目策划采用高空反吊模施工可解决施工困难。

2 工艺流程

H型钢安装→测量放线→安装吊杆及主次龙骨→安装梁底模→梁模起拱→绑扎钢筋与垫块→安装两侧模板→固定梁夹→安装梁柱节点模板及楼板模板→检查校正→安梁口卡→吊模固定。

3 吊模施工技术

本工程17层主梁梁底离地72.75 m, 如此大的高差, 采用落地脚手架体系极不合理, 故决定采用高空吊支模方法, 利用17~19层钢结构桁架体系作为受力载体, 在各层钢桁架上布设间距1500 mm的600×200×9×14热轧H型钢, 利用各层安装的热轧H型钢进行吊模安装及钢筋绑扎、混凝土浇筑, 使每层荷载作用在各层型钢梁上, 避免上部荷载集中传递到下层结构。17结构施工操作平台与上部钢结构在首层楼面拼装完成后, 采用整体同步提升。

3.1 吊模设计

整个过程中施工的难点是架空平台面板及梁的混凝土施工, 首先板面距地面高差大, 同时梁之间跨度大, 结构设计桁架为空腹桁架结构。根据现场的实际情况, 针对面板施工的具体条件, 我部拟订了吊模施工方案。利用17~19层钢结构桁架体系作为受力载体, 在各层钢桁架上垂直于型钢框架梁布设间距1500 mm的600×200×9×14热轧H型钢, 利用H型钢作为吊模支点, 吊杆采用φ18钢筋, 吊点间距为1000 mm×1500 mm, 吊模主龙骨选用12槽钢间距1000 mm, 模板背楞选用40 mm×90 mm木方间距150 mm, 模板选用17厚覆膜木模板, 底模标高通过紧松螺帽调节, 拉杆要用25的PVC管套住, 这样拉杆可以重复使用, 也便于拆除底模。

吊杆分别进行验算:

单根主龙骨所受总重力为:G=1.0×1.2×0.7×25=21 k N

施工荷载及浇注砼冲击荷载:P=10 k N

单根吊带总荷载:Q=G+P=31 k N

均布荷载:q=Q/3=10.3 k N/M

跨中弯距:M A B中=1/8Q l 2-1/2qa2=2.588 k N

而12槽钢WX=62.137>7.825

故12槽钢按照上述布置能满足使用要求。

Φ1 8拉杆的验算, 单根拉杆承重为15.5 k N。

故选用φ18拉杆能满足使用要求。

4 质量控制要点

4.1 保证项目

(1) 吊模支点桁架必须有足够的刚度, 能确保支撑混凝土重量, 模板及其吊杆必须有足够的强度, 刚度和稳定性。

4.2 基本项目

(1) 吊杆加工采用一级20圆钢现场套丝, 且套丝长度不小于200 mm, 确保附加型钢安装误差可调节模板标高, 确保符合设计要求。 (2) 附加型钢定位必须与混凝土结构梁分布确保一致, 保证U型吊杆安装在结构梁正中, 避免混凝土浇筑时对附加型钢产生偏心受压。 (3) 吊杆安装时在穿楼板处加设PVC套管, 可保证吊杆拆卸方便, 可周转使用, 选用槽钢作模板支撑龙骨, 需再槽钢凹槽内设木方, 避免次龙骨木方被槽钢槽口剪断。 (4) 底模安装时需进行现场放样, 根据U型吊杆布置的间距对模板进行开孔, 模板加固时设置双防滑螺帽, 并用钢管将所有吊模连接成整体。 (5) 为确保模板能拆除, 需在吊模底部, 搭设反吊操作架。为确保附加型钢在受力时不发生倾覆, 在附加梁顶部设置拉杆。 (6) 模板与混凝土的接触面应清理干净, 并涂刷脱模剂措施。

5 吊模施工效果

淮北矿业办公中心 (主楼) 型钢混凝土高空连廊反吊模施工技术经实践证明, 此技术施工操作安全, 能大大降低施工成本, 采用此模板施工技术混凝土成型质量好。

6 结语

实践证明:型钢混凝土高空连廊反吊模施工技术是解决超高型钢混凝土结构支模难的最有效方法。反吊模施工可利用型钢混凝土组合结构钢骨作为吊模支点, 替代了落地式满堂脚手架钢管支模, 工艺简单、操作方便、劳动强度低、施工质量、安全有保障。吊杆安装与拆除极为方便, 不仅节约了大量的模板支撑体系的用工用料, 而且大大加快了施工进度, 经济效益和社会效益显著。由于节约大量周转料具的投入, 有利于文明施工和各种资源较好的利用, 节约了不少额外费用。

参考文献

[1]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010.

[2]钢结构工程施工质量验收规范[Z].GB5025-2001[Z].

钢结构连廊设计 篇5

某大型中药材交易大厅总建筑面积166 174.22m2(其中地上建筑面积98 178.82m2,地下建筑面积67 995.4m2),地下1层、地上4层,建筑高度26.5m,地下1层设计为汽车库(设有2 160个停车位,属Ⅰ类汽车库)及设备用房,地上1层、2层为商业大厅(其中1层沿街部分设置带夹层小型商业铺面),3层、4层为商业辅助办公,整体建筑分为3个独立区域,并通过宽度为13m的连廊相互连通(见图1、图2),主体属二类高层建筑,地上建筑耐火等级二级,地下建筑耐火等级一级。

2 防火设计

2.1 总平面布置

交易大厅四周设置环形消防车道,消防车道最小宽度为4m,道路最小转弯半径为12m。消防扑救登高面设在建筑南北两长轴外侧,登高面均大于其周长的四分之一,且不小于一个长边的长度,结合消防扑救登高面布置有消防登高车操作场地,操作场地最小宽度为6m。

2.2 平面布置

1)防火分区:交易大厅共划分了26个防火分区,均设有自动灭火系统,1层、2层为商业,每个防火分区建筑面积均小于4 000m2;3层、4层为商业配套办公,每个防火分区建筑面积均小于3 000m2。

2)安全疏散:交易大厅设有20部封闭楼梯间作为主要疏散出口,2部室外楼梯和东西两侧设有2部室外大台阶作为辅助疏散出口。每个防火分区分别设置不少于2部封闭楼梯间,均满足自然通风和天然采光要求,安全疏散总宽度参照GB 50016-2006《建筑设计防火规范》的计算公式,并按照GB 50045-95《高层民用建筑防火设计规范》关于高层民用建筑安全疏散楼梯净宽以通过人数每100人不小于1.00m的要求计算确定。所有通向疏散楼梯的门均采用乙级防火门,均开向疏散方向。

2.3 其他

本工程消防负荷设计为一级,并设有火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统、室内外消火栓系统等消防设施,其他特殊用房按照规范要求设置有气体灭火系统等。

3 防火设计难点

针对此类的大型连廊式商业综合体,其防火设计难点主要有以下几方面。

1)针对有顶的商业综合体(即便屋顶全部抬高,四周无任何围护结构),如果将连廊之间的共享空间部位视为室内受限的空间形态,按照现行消防设计规范建筑物围成的围合空间应符合有关中庭的规定,建筑防火分区面积应按上、下层连通的面积叠加计算。如果利用防火卷帘或实体墙进行防火分区划分,无疑会极大地破坏建筑设计的效果,但是如果不分隔将导致建筑防火分区面积过大,超过规范要求。

2)如本文所举例,本项目整体建筑东西长243.96m、南北宽196.56m,整体呈椭圆形,首层步行内街人员到达室外安全地点的疏散距离往往超过了规范规定的安全疏散距离30m。且中间部位的独立区域沿椭圆四角设置4部封闭楼梯间,但其安全疏散出口设置在连廊内,在首层无法直接对室外,必须借助商业步行街进行疏散。

3)现行国家消防规范的防排烟设计不适应有顶的连廊式商业综合体。设计单位往往参照现行消防规范中庭自然排烟的规定设计连廊式建筑的自然排烟,但是存在一些问题不可忽视:一是由于“层化”现象,对净空高度大于12m的顶棚自然排烟窗能否真正起到排烟的效果;二是很多情况下,连廊还担负着商铺的安全疏散要求,满足了现行消防规范对中庭排烟的设计要求,能否确保连廊内人员的安全疏散。

4)虽然商业连廊是用于人员通行的,但是在商业建筑的经营过程中带来一些难题:一是商业连廊设置各种摊位,即增加火灾荷载,又影响安全疏散;二是一些商业综合体为了使购物环境免受外界气候条件的影响,在经营过程中将连廊出入口和顶部敞开排烟口设置门窗,形成封闭的室内商业街,改变安全疏散和防排烟等条件,造成火灾隐患。

4 防火设计要求

4.1 相关标准条文

针对以上防火设计中存在的难点,国内消防设计规范对此类建筑防火设计还没有具体的条文。JGJ 48-88《商店建筑设计规范》及重庆、江苏地方标准中有一些相关的条文,具体规定如下:

1)《商店建筑设计规范》第2.2.3条,步行商业街的宽度,根据不同情况,应符合下列规定:一是改、扩建两边建筑与道路成为步行商业街的红线宽度不宜小于10m;二是新建步行商业街可按街内有无设施和人行流量确定其宽度,并应留出不小于5m的宽度供消防车通行。

2)《商店建筑设计规范》第2.2.4条、2.2.5条,步行商业街长度不宜大于500m,并在每间距不大于160m处宜设横穿该街区的消防车道;步行商业街上空如设有顶盖时,净高不宜小于5.50m,其构造应符合防火规范的规定,并采用安全的采光材料。

3)《商店建筑设计规范》第4.1.6条,大中型商业建筑中有屋盖的通廊或中庭(共享空间)及其两边建筑,各成防火分区时,应符合下列规定:一是当两边建筑高度小于24m则通廊或中庭的最狭处宽度不应小于6m,当建筑高度大于24m则该处宽度不应小于13m;二是通廊或中庭的屋盖应采用非燃烧体和防碎的透光材料,在两边建筑物支承处应为防火构造;三是通廊或中庭的自然通风要求应符合第3.1.10条的规定,当为封闭中庭时应设自动排烟装置;四是通廊或中庭的消防设施应符合防火规范的规定。

4)重庆市工程建设标准DBJ 50-054-2006《大型商业建筑设计防火规范》第5.1.4条,当通过天桥将两栋及以上的大型商业建筑连为一体,建筑之间的最小距离小于本规范4.3.2的规定时,其防火分区应将天桥相连的数座建筑按一座建筑确定,超过一个防火分区的允许最大建筑面积时,必须进行防火分隔,且每个防火分区面积必须符合本规范5.1.2条的规定,当围合区域加盖时,应符合现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》中有关中庭的规定。

5)江苏省工程建设标准DGJ 32/J67-2008《商业建筑设计防火规范》第4.4.8条,通过有顶的步行街连接组成一个商业建筑群时,其防火设计应符合下列规定:一是步行街不应用于人员通行外的其他用途,其宽度应满足步行街两侧建筑之间的防火间距要求,且不应小于8m。步行街长度不宜大于300m,当长度大于300m时,应在不大于300m处设置宽度不小于8m的人行(车行)露天横通道。步行街自地面到顶棚最低点的高度不应低于6m;二是步行街顶棚材料应采用不燃烧或难燃材料,其屋顶承重构件的耐火极限应满足表3.2.4的要求。三是商业建筑中面向步行街一侧的店铺外围护构件的耐火极限不应低于1.00h;当步行街的宽度不小于12m时,可采用不燃材料;商业建筑中面向步行街的店铺之间均应采用耐火极限不低于2.00h的墙体分隔,商铺的疏散门可直接通至步行街,但通过步行街到达室外安全地点的的步行距离不应大于60m;四是步行街应设置自然排烟设施,自然排烟口的总面积不应小于步行街地面面积的20%;五是步行街周围应设置环形消防车道,当确有困难时,可在其一个长边设置宽度不小于6m的消防车道。当该建筑群的外边界长度或宽度超过160m时,应设置穿过建筑物的消防车道。

4.2 防火设计要点

1)对于有顶的连廊式商业建筑,其两边建筑各成防火分区时,需要满足《商店建筑设计规范》第4.1.6条的规定,但是不应适用于周围完全封闭的通廊或中庭(共享空间)。当连廊建筑的围合区域完全封闭,形成室内商业步行街时,应当符合现行国家标准《高层民用建筑设计防火规范》和《建筑设计防火规范》中有关中庭的规定,严格划分防火分区和设置防火分隔设施。

2)尽量加宽连廊宽度,控制火灾荷载,形成防火隔离带,利于安全疏散。为阻止连廊两侧店铺或连廊内发生的火灾沿着连廊蔓延,确保人员疏散时连廊不垮塌,对连廊的宽度、高度、横通道、材料的燃烧性能及构件的耐火极限做严格的规定十分必要的。加宽的连廊可以提高空间的可识别性,可以成为畅通的安全疏散通道。商业连廊两侧建筑各成防火分区时,建筑之间最狭处宽度不小于国家规范规定的间距的要求。且应严格控制连廊的使用管理,不得设置任何摊位和用于人员通行以外的其他用途,使连廊能够真正起到防火隔离带的作用,成为疏散的准安全区域,这样连廊两侧店铺通至连廊内的出口可作为安全出口设计,但连廊由于不是疏散最终的安全地带,所以该店铺的安全出口到连廊露天出口之间的步行距离不能太长,建议要控制在60m以内。

3)确保店铺内和连廊共享空间防烟排烟的实际效果。一旦发生火灾,要限制烟气通过连廊蔓延,有顶的连廊要设置自然排烟设施,尽量加大连廊共享空间可开启的排烟窗面积,最低开口面积要求不小于共享空间地面面积的20%。两侧商铺发生火灾时,应防止烟气向连廊部位蔓延,商铺空间应设置排烟设置,将烟气直接排出室外。有顶的连廊商业建筑中,烟气如果沿顶棚下水平长距离蔓延,烟温冷却会向地面沉降,顶盖受热,上部热空气层产生热降现象都影响自然排烟,因此,有顶盖的连廊建筑应采用突出屋面的储烟池构造设计,池深应能储存1m以上的烟气,出烟口两侧应设挡风板,顶面应有隔热措施,防止产生热障。

4)与连廊相连的商业建筑要采取防火分隔措施控制火灾蔓延。与连廊相连的商业建筑一旦发生火灾,要采取防火分隔措施尽量把火灾控制在商业建筑内,限制火势向连廊蔓延。主要设计措施有:一是店铺面向连廊一侧的外围护构件要有一定的耐火极限,连廊两侧的店铺之间采用耐火墙体分隔;二是连廊商业建筑的占地面积超过一定规模时,建筑内要设置火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统;三是商业建筑仓储区集中设置,采取防火高耐火性的墙体和楼板进行分隔,营业部位的疏散楼梯和业主到仓储层的取货交通楼梯分开设置,商铺与仓储层之间可设简易提升机存取商品,提升口应设置与火灾自动报警系统联动的自行关闭装置。

5)要为消防队外部救援创造有利条件

连廊式商业建筑如果发生大火,要为消防队外部救援创造有利条件,周围要设置环形消防车道。当建筑长度或宽度超过160m时,还要设置穿过建筑物的消防车道。内部商业街要满足消防车通行的需要,不得设置诸如座椅、景观等影响消防车通行的障碍物。如建筑长度大于300m时,要求在不大于300m处设置宽度不小于8m的人行(车行)露天横通道,以利于人员疏散,并起到防火隔离带的作用。

5 结论

连廊式商业综合体建筑防火设计是亟待研究解决的难题,控制火灾荷载,提高防排烟设施的实际效果,尽量加宽步行街宽度,形成防火隔离带,设置消防应急照明、疏散指示标志和消防应急广播系统,才能使内部商业街成为疏散的准安全区域。

摘要：以某大型中药材交易大厅工程消防设计为例,重点探讨大型连廊式商业综合体建筑的防火设计难点和设计要求。

关键词：连廊,商业综合体,设计要点

参考文献

[1]GB50016-2006建筑设计防火规范[S].

[2]GB50045-95高层民用建筑设计防火规范[S].

[3]JGJ48-88商店建筑设计规范[S].

[4]重庆市工程建设标准DBJ50-054-2006大型商业建筑设计防火规范[S].

钢结构连廊设计 篇6

1 工程概况

广西梧州华洋花园项目共4栋28层, 框剪结构, 总造价7 788万元。由湖南省第一工程公司承建。其中3号、5号楼地下3层, 地上25层, 两栋之间在结构标高69.60 m, 72.60 m, 75.60 m处各悬挑出梯形楼面连廊, 连廊板厚110 mm, 悬挑梁断面为300 mm×1 000 mm, 最大悬挑长度为4.719 m。第一层连廊板位于23层楼面结构标高+69.60 m。结构受荷最不利部位轴间门洞连梁, 门洞连梁LL6 (标高+60.60) , b×h=250 mm×500 mm, 梁正、负弯矩筋均为3ϕ16, 箍筋为ϕ8@100。平面结构布置见图1。

2 工程难点

此施工过程属于危险性较大的高空重载支模施工。存在以下施工难点:1) 施工处位于高空, 如采用传统落地架搭设难度大、工期长、费用高;2) 连廊悬挑跨度大, 单板最大悬挑距离达4.719 m, 传统单段型钢悬挑难以满足承载要求;3) 连廊自重等施工荷载大, 设计要求高;4) 垂直方向连廊板相对一般情况多, 达到三块, 施工方法、过程控制要求严格;5) 连廊施工直接影响标准层施工进度, 工期紧、任务重, 业主要求项目完善方案并组织专家论证后方能施工。

3 方案的选择

3.1 采用满堂脚手架方案

参考市政工程中高架桥和高层建筑中高空连廊的施工经验, 采用满堂钢管脚手架搭设到69.6 m高空, 相互拉结形成群柱。然后在上面架设操作平台, 进行支模。该方案施工简便, 不需要专门脚手架器材, 但投入大, 且受力不够明确, 稳定性较难控制, 技术上经济上均不尽合理。

3.2 采用斜拉悬空挑平台方案

该方案需要在69.6 m的高空上搭设悬空平台, 平台由工字钢和钢丝绳吊索组成, 钢丝绳斜拉在建筑结构上, 把大梁混凝土自重、模板自重和施工荷载通过斜拉钢丝绳传给建筑结构。此方案理论上较为合理。相对满堂架成本较低, 安装方便, 节省工期, 但受力体系为柔性结构, 势必引起模板变形, 同时, 该方案要求工程结构设计作一定变动和修改, 技术难度较大, 加上工期紧, 该方案实施难度较大。

3.3 采用高空悬挑支模钢平台方案

采用基于普通悬挑外脚手架的型钢搭设形式与方法, 在挑板、连廊施工层下部相邻三层梁板上分别设置两次型钢悬挑与斜撑钢梁, 将其焊接成悬挑三角架式支模钢平台。支模脚手架搭设后, 可进行钢筋混凝土、型钢—钢筋混凝土的梁、板模板制作与混凝土的浇捣, 完成高层外挑、空中连廊结构的施工方案。该方案装拆方便、施工速度快、稳定性高、刚度大、受力明确、安全可靠、费用省, 方案可行。本工程最后选用此方案施工。

4 支模钢平台设计

4.1 方案设计

利用挑板、连廊施工层下部相邻三层梁板 (标高+66.60 m, +63.60 m, +60.60 m处) 分别设置两次型钢悬挑与斜撑钢梁, 将其焊接成悬挑三角架式支模钢平台。两次悬挑型钢均采用16号普通热轧工字钢, 斜撑钢梁采用16号普通热轧槽钢, 支撑杆采用14号普通热轧槽钢, 抗水平力钢丝绳选用ϕ16 mm。钢平台立面布置见图2。

4.2 设计计算

4.2.1 荷载取值

鉴于连廊板为梯形, 悬挑跨度逐渐变化, 对于4.719 m的一榀连廊挑梁及连廊板计算单元, 整体钢梁平台仍然具有刚度、强度储备, 从充分利用材料的角度考虑, 受荷最大的一榀计算单元可按下面取值:1) 按一层连廊板计算;2) 活荷载取3.0 kN/m2;3) 钢梁平台自重转化为集中荷载;4) 施工完第一层连廊后, 必须达到100%的强度后方能进入第二层板施工。第二层板达到80%以上的强度后可进入第三层施工;5) 根据设计院建议的每层连廊梁竖向变形控制在10 mm以内要求, 第一层连廊的变形应控制在3 mm以内。

4.2.2 计算简图

根据现场工况对钢平台进行力学计算模型简化, 对钢平台各杆件的弹性模量、抗弯刚度、抗剪刚度计算确定后, 计算简图见图3。

4.2.3 计算与验算

利用结构有限元计算软件计算结果可知, 节点8处弯矩与剪力最大, 其最大弯矩Mmax=8.985 kN·m;最大剪力Vmax=34.37 kN;节点7处轴力最大, 最大受压轴力为100.09 kN。其中最大受压轴力水平分力64 kN (由楼板约束, 不对其验算) , 竖向分力77 kN。节点3处位移最大值约为1.9 mm。

通过下列部位验算证明该钢平台符合施工安全与质量要求:1) 经计算8号节点最大抗弯、抗剪计算, 7号杆强度、稳定性验算均满足要求;2) 支模平台焊缝宽度均按10 mm四面围焊施工, 按6 mm计算均满足要求;3) 节点3的竖向位移为1.9 mm, 小于3 mm控制值, 符合要求;4) 支模脚手架计算满足要求;5) 结构混凝土梁LL6抗弯、抗剪、箍筋配筋率、变形验算符合要求。

5 支模钢平台施工

5.1 施工顺序

构件预留、预埋及处理→悬挑钢梁、斜撑杆件 (1号件) 制作安装→斜拉钢丝绳安装→第一施工操作防护层搭设→型钢连梁 (2号件) 安装→支撑钢柱 (3号件) 安装→型钢连梁 (4号件) 安装→悬挑钢梁 (5号件) 安装→斜撑杆 (6号件) 安装→第二施工操作防护层搭设→支模架搭设→梁、板底模安装→内包型钢、钢筋安装→模板封闭→浇捣第一层连廊梁、板→拆除。

5.2 施工要点

1) 型钢锚固段钢筋布置点数不少于3处, 锚固段中部与两端均应埋设, 两端埋点应尽量设置于板梁上及靠近有梁处, 悬挑梁远端锚固点钢筋与该处型钢端头距离不小于250 mm。2) 悬挑钢梁、斜撑杆 (1号件) 安装前, 斜撑杆 (1号件) 底端支座安设层的楼、墙面应预留预埋方形钢垫板, 钢垫板长度为斜撑杆型钢加工后斜面长度L1+50 mm, 宽度取3.0倍斜撑杆 (1号件) 型钢翼缘宽度, 厚度不小于15 mm。如楼面钢垫板事前未进行预埋, 垫板可先与斜撑杆焊接成一体, 待凿除楼、墙表面混凝土后再与其钢筋网焊接, 并采用比原楼面结构高一个等级快硬性细石混凝土补强。3) 利用焊接操作悬挑段搭设临时操作脚手架, 悬挑长度不大于2 000 mm, 待悬挑钢梁 (5号件) 、斜撑杆 (6号件) 安装后截断, 截断点至第二段斜撑杆下端外缘不小于500 mm。4) 临时操作脚手架搭设高度宜大于1.5 m且不大于2.0 m, 并需设纵横向扫地杆与剪刀撑。人员操作时, 焊接操作悬挑段上应满布脚手板。5) 操作防护层主钢管应与建筑物墙体或梁可靠刚性拉结, 水平沿墙间距不大于300 mm。分布钢管水平间距不大于500 mm。6) 防护层分布钢管上应满铺竹夹板, 板长方向垂直于分布钢管, 竹夹板两端用8号镀锌铁线捆紧, 并在四周设一竹夹板高的踢脚板。7) 竹夹板层上满铺双层密目式安全网, 焊渣溅落处可加铺一层湿麻袋防止热焊渣损坏安全网。8) 当浇捣完首层连廊板混凝土后, 必须待首层混凝土强度达到100%后, 方能进行第二层连廊板混凝土施工。9) 当混凝土强度达到拆模强度时, 悬挑梁板模板架体拆除应自上而下, 如遇多层悬挑梁板施工时, 应先浇捣的梁板模架后拆, 后浇捣的梁板模架先拆, 严禁先拆最先浇捣的梁板模架。

6 结语

2009年7月连廊施工全部顺利完成, 主体圆满封顶, 梁、板结构无损坏, 连廊施工质量达到要求, 保证了工期, 获得业主、监理方的高度好评, 收到了预期效果。该方案与传统方案相比, 具有整体性好, 质量、安全容易控制, 工期短, 成本低等优点, 缺点是钢平台材料周转率低。

摘要：通过对华洋花园项目施工难点的分析, 选择了高空悬挑支模钢平台方案, 对支模钢平台设计与施工进行了重点阐述, 并总结了该方案的特点, 以期在类似工程中进一步推广应用。

关键词：悬挑连廊,支模,钢平台,设计,施工

参考文献

[1]钱春芳.高空连廊施工技术及安全措施[J].建筑安全, 1998 (9) :15-16.

[2]姚晓东.高空连廊模板支撑架比选及设计[J].中国建筑金属结构, 2007 (3) :35.