应用于核心筒+钢框架结构体系的花篮悬挑外架体系之探讨
李航宇 刘澄 廖水文 孙洋 成建虎
中国建筑一局(集团)有限公司 上海 201103
1.核心筒+钢框架结构体系在施工中存在的主要问题
1.1 悬挑工字钢与楼承板埋件冲突
在核心筒 + 钢框架结构体系中,楼承板与核心筒之间的连接往往采用在核心筒中预埋连接板件的方式,连接板的尺寸为 130mm 高, 6mm 厚,沿着核心筒外围一圈设置,竖向范围位于楼承板底部向上 20mm 到楼承板底部向下 110mm 的范围内,因此该范围无法安装悬挑工字钢,在进行悬挑架设计的时候应避开该标高范围。
1.2 悬挑工字钢与牛腿冲突
在核心筒 + 钢框架体系中,框架梁与核心筒的连接往往采用在核心筒中预留牛腿的连接方式,牛腿高度一般同梁高,一般为 550mm , 600mm 等尺寸,悬挑工字钢一般设置于核心筒连梁标高范围内,连梁的高度一般为700mm~3000mm ,应让悬挑工字钢的位置避开牛腿,避免牛腿与悬挑工字钢的位置产生冲突。
1.3 框架梁与外架竖向立杆冲突
在核心筒 + 钢框架体系中,钢框架一般会与核心筒连接,大多数情况下是通过框架主梁进行连接,少部分采用框架次梁连接,而核心筒外架体系,一般采用盘扣架进行搭设,在进行盘扣架设计时,须考虑在外架未拆除的情况下,进行框架梁与核心筒连接的工况,因此就必须重视框架梁与外架立杆冲突的问题,因为外架立杆是连续设置的,一旦在空间上发生冲突,则导致从上到下的框架梁无法与核心筒连接,对钢结构体系的整体稳定性不利。
1.4 其它常见问题
在进行核心筒+钢框架体系施工中,基于该体系的结构特点以及外架体系的自身特点,往往还会遇到以下问题:
(1)在采用半预埋或全预埋的方式进行悬挑工字钢与核心筒进行连接、花篮拉杆与核心筒进行连接,必须保证每一个连接点的准确有效,一旦有连接点缺失,整个外架体系将不完整,而预埋套管置于混凝土构件中,在混凝土构件浇筑过程中,不排除有一小部分预埋套管发生堵塞,在发生堵塞的情况下,须采取有效的应对措施,方可保障整个外架体系的安全应用。
(2)在核心筒 + 钢框架体系中,核心筒内外围混凝土连梁的设计往往较高,但是宽度往往较窄,而在采用花篮拉杆的上拉杆件的荷载会产生较大的水平向拉力,导致混凝土连梁在宽度方向上首弯,不利于整个体系的安全可靠,因此必须在进行悬挑架设计时就对该情况进行充分考虑,采取减少受力,或者增强承载力的两个方面考虑,确保外架体系的安全可靠。
2.针对上述问题的处理措施
2.1 针对悬挑工字钢与楼承板埋件冲突的处理措施
针对悬挑工字钢与楼承板预埋件冲突的处理措施,主要是将花篮悬挑脚手架的连接点避开楼承板预埋件。
例如楼承板预埋件的范围一般为 130mm ,标高范围是楼承板设计标高底部向下 120mm ,向上 10mm 的范围,而悬挑主梁的尺寸一般采用 16 号工字钢,投影面尺寸为 160mm×88mm ,端板尺寸为 180mm×108mm ,因此在进行预埋件位置的设计时,须考虑悬挑梁端板避开楼承板预埋件的原则,因此悬挑梁预埋套管的预埋高度应在楼承板面底标高以下至少保证如下尺寸: 120mm+60mm+20mm=200mm ,其中 120mm 是楼承板底部以下预埋件的范围, 60mm 是预埋套管以上悬挑工字钢端板的范围, 20mm 是预留的尺寸偏差范围。
该数值的取值可以适当偏大,但不宜偏小,一旦取值偏小,极有可能造成悬挑工字钢预埋端板与楼承板预埋件冲突的问题。
2.2 悬挑工字钢与牛腿冲突的处理措施
针对悬挑工字钢与牛腿冲突的问题,可采取的处理措施主要包括:直接利用、间接利用、调整竖向高度避开牛腿三种办法。
直接利用法,就是在进行悬挑梁外架设计时,同步考虑核心筒牛腿的位置,直接采用牛腿作为悬挑工字钢的一部分布置考虑,需要在牛腿的长度上考虑与与悬挑工字钢匹配,一般为 1400mm ,考虑外架与建筑物的距离 300mm+ 外架的横向截面宽度 900mm+ 悬挑工字钢外伸 20mm. 。直接利用法须在钢结构深化设计的时候与外架同步设计。
间接利用法:可以采用增加横梁的方式,内侧横梁可搁置于牛腿顶部,采用该方式进行施工时,须重点关注衡量的稳定性,确保衡量不发生侧移或者侧翻,充分保障架体的整体稳定性,通常采用的做法是横梁与悬挑主梁现场焊接连接。
调整竖向高度法:在竖向的方向调整悬挑主梁预埋件的高度,降低预埋件高度,降低至牛腿以下,但是该方式的局限性比较大,第一个局限性是受到核心筒连系梁的高度的限制,若连系梁的高度较小,为了避开牛腿的高度范围,悬挑主梁的高度须调整至连系梁以下,无法满足要求,第二个局限是受到核心筒钢骨柱的影响,若悬挑主梁的位置布置在钢骨柱范围以内,钢骨柱可能导致悬挑主梁的预埋件无法预埋,此种情况下预埋件须与钢骨柱联合设计。
2.3 框架梁与外架竖向立杆冲突的处理措施
避免框架梁与外架竖向立杆冲突的处理措施为:在进行外架设计时,提前考虑到相关的冲突情况,提前避开,主要考虑框架主梁的情况,一般在进行钢结构主体设计时,框架次梁一般是平行于核心筒的方向,若框架次梁采用了垂直于核心筒的方向布置,建议在图纸会审阶段,就提出建议修改。
2.4 其它常见问题的处理措施
(1)针对全预埋或者半预埋情况下的,小部分预埋套管被混凝土堵塞的情况,一般采取三种措施,第一种是原位穿墙,在预埋的部位将剪力墙或者连系梁打通。第二种是移位穿墙,但是上述两种措施对主体结构会造成一定的破坏,不建议使用,第三种是提层预埋,一般用于花篮拉杆的预埋套管的处理,一般预埋套管是预埋在本层的顶部,在有剪力墙的工况下,可以选择预埋在上一层的底部,也可以达到同样的效果。
(2)针对花篮拉杆水平荷载施加于连系梁的情况,可在外架设计时尽量避开连系梁,在连系梁内部做传力拉杆,着力点向剪力墙便宜等措施。
3.总结
对于核心筒 + 钢框架体系的建筑施工中,采用花篮悬挑脚手架的工况,需要再钢结构体系深化设计以及花篮脚手架设计阶段,就结合二者自身的结构特点,合理考虑二者的协调统一和配合,方可保障施工方案的顺利和有效实施。
参考文献
[1] 孔艳萍.花篮拉杆工具式型钢悬挑脚手架施工技术[J].中国建筑金属结构,2022,(03):76-77.
[2] 许志,李宁.花篮拉杆式悬挑脚手架施工技术[J].建筑技术开发,2021,(11):67-69: