高层建筑消防连廊施工技术的研究分析与应用

高层建筑消防连廊施工技术的研究分析与应用[摘要]在项目施工过程中，为解决高空悬挑消防连廊施工问题，提出消防连廊结构改型、搭设落地式支模体系及作业层下部搭设悬挑工字钢支撑体系三种方案。经计算分析和实践应用，采用悬挑工字钢及轮扣式支模架作为支撑体系、钢丝绳作为上拉构件，可解决高空消防连廊无支撑点问题，保证消防连廊安全、质量的同时缩短施工工期，经济效益显著，可为后续类似结构施工提供技术支撑。[关键词]高空；消防连廊；工字钢；支模体系；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引言随着社会的发展，城市用地日益稀缺，越来越多的高层建筑出现在大众视野，高层建筑的出现，极大程度上缓解了城市用地紧张的问题。为满足高层建筑的消防及疏散要求，建筑中通常设置高空消防连廊将一栋楼的两个单元或两栋楼连接起来。消防连廊的设置，不仅满足了消防疏散要求，也使得各单元之间的连通更加通畅。除此之外，消防连廊可以使建筑物外立面造型更加美观，消防连廊良好的采光和广阔的视野使得消防连廊具备休闲场所能力[1]。但是由于消防连廊设计为外部悬挑混凝土结构，消防连廊与建筑物结构边缘存在一定距离，且消防连廊下部无支撑点，施工中存在一定困难。1消防连廊设计概况世茂云境项目位于南昌市青云谱区博文路以东、溪桥南路以北（控规CN205-A06地块），该项目由7栋高层（1栋27层，6栋18层）住宅，2栋小高层住宅，1栋幼儿园，部分人防及非人防车库组成。其中2#、3#、5#、6#、7#、8#楼在14层、15层设置消防连廊，消防连廊高度分别为37.65m及40.55m。悬挑梁截面尺寸为200mm×550mm，板厚度为120mm，混凝土标号为C25。因各楼栋悬挑连廊结构形式一致及做法基本相同，本文选取8#楼14层消防连廊作为主要研究对象进行分析。2重难点分析高空外悬挑消防连廊支模架搭设属于高空作业，消防连廊搭设既要简单快捷、又要能保证高空作业施工的安全，需要对消防连廊支模架搭设进行经济、安全合理的设计。主要施工难点有以下几点：1）工字钢悬挑体系的设计与计算；2）支模架如何搭设才能更加稳定；3）如何保证施工人员的安全；4）如何搭设简单、经济。3施工方案比选针对消防连廊施工问题，提出消防连廊结构改型、搭设落地式支模体系及作业层下部搭设悬挑工字钢支撑体系三种方案，供现场比较选择。1、消防连廊结构改型：由于本工程消防连廊设计为钢筋混凝土结构，根据以往施工经验，该结构曾与设计沟通将钢筋混凝土结构改为钢结构，楼板采用压型钢板叠合楼板结构。考虑到消防的耐火性和结构整体稳定性的问题，此方案不满足要求。2、搭设落地式支模体系：模板支撑架从地下室顶板开始搭设，搭设高度达37.65m，由于搭设范围小，搭设高度大，存在整体稳定性差的风险。考虑到模板支撑架不能与主楼进行有效拉结，且搭设此高度支模架应考虑一定搭设宽度（此宽度搭设面积需比消防连廊面积大）要求同时地下室顶板需进行加固，该方法搭设成本较高且安全性不能保障[2]。3、作业层下部搭设悬挑工字钢支撑体系：在消防连廊下两层位置搭设悬挑工字钢及悬挑联梁，工字钢上部搭设支模架，采用双钢丝绳上拉方式进行上拉，其中一道钢丝绳参与受力另外一道钢丝绳起保险作用。形成悬挑工字钢支撑体系。落地式脚手架施工方便，钢管可租赁使用，整个架体搭设高度较高，稳定性较差，采用落地式满堂钢管支模架，搭设面积大，施工周期较长，施工成本较高，且安全系数低。除此之外，目前市面上能租赁到的钢管质量难以和计算模型相匹配，还要考虑地下室顶板加固问题。这些不利因素使得超高落地式满堂钢管支模架搭设的风险大、成本高，施工安全性难以保障。采用悬挑工字钢支撑体系，方案受力明确，安全系数和承载力均较好。悬挑工字钢作为主要受力构件，加工质量必须严格控制，安装过程中存在一定危险性，采用双钢丝绳上拉方式极大地增加了悬挑工字钢支模体系的安全性。悬挑工字钢支撑体系具有明显的搭设速度快、可循环使用、安全性高等优点。经过以上方案比较，项目部最终选择了悬挑工字钢支撑体系进行施工。4设计计算1）验算思路消防连廊工字钢安全性验算，根据消防平面图进行布置工字钢，将搭设在悬挑工字钢上的钢管简化为集中力，集中力为上部荷载，主要包括钢筋混凝土自重、支模架自重、模板自重、施工荷载等组合[2]。这些集中力作用在悬挑工字钢上，再对工字钢进行力学分析，通过计算得出工字钢的强度、抗剪及挠度。同时单根钢丝绳作用下的悬挑联梁进行计算，验算各项性能是否满足要求。2）结果分析经过计算，悬挑主梁及联梁，强度、抗剪及挠度均能满足要求。钢丝绳、U型锚固螺栓、钢筋吊环、支模架钢管满足各项性能均能满足验算要求。5施工方法5.1施工顺序材料准备→预埋U型锚固螺栓及钢筋吊环→悬挑主梁焊接钢筋拉环→安装悬挑主梁→固定悬挑主梁→上拉双钢丝绳→搭设立面防护、铺设作业面→搭设支模架。5.2作业面搭设1）在消防连廊下两层位置，即12层梁、板混凝土浇筑时预埋3个U型锚固螺栓，前端为1个U形预埋支点，固定在框架梁或普通梁上，后端为2个U形预埋支点距离为200mm，离端部不小于200mm。U形锚固螺栓支点采用直径16mm的HPB235圆钢冷弯成型，预埋至混凝土梁、板底层钢筋位置。2）按照计算距离在悬挑主梁上焊接直径为20mm的钢筋拉环，钢筋拉环需采用HPB235的钢筋冷弯成型，两个钢筋拉环之间距离不应超过500mm，钢筋拉环与悬挑主梁之间的焊缝应焊接饱满。3）混凝土强度达到100%后放入悬挑工字钢，悬挑工字钢布置如图1所示，锚固螺栓与主梁之间的空隙应用钢楔或硬木楔楔紧。悬挑主梁固定好之后用钢丝绳进行上拉，外悬挑长度为4050mm处工字钢采用22#钢丝绳作为上拉构件，钢丝绳穿过拉环环绕一圈，接头处采用搭接，搭接处不少于四个马蹄扣，钢丝绳绳卡如图2所示。图1工字钢平面布置图图2钢丝绳绳卡做法3）按照图1平面布置图，在悬挑主梁上依次焊接12#及14#工字钢联梁，从结构最外边梁位置开始按平行封口梁方向由内往外焊接，焊缝长度为50cm，且焊缝需饱满。联梁焊接完成后在悬挑主梁最外端搭设单排立杆并挂设安全防护网作为单排防护，最外端单排立杆与内侧脚手架相连。4）悬挑主梁与结构连接处，工字钢底部焊接100×50×8的角钢防止悬挑主梁滑动。5）在悬挑主梁下方挂设一道水平防护网，悬挑主梁上部铺设木模板作为作业面。6支模架搭设在悬挑联梁上焊接长度为100mm的钢筋头，将支模架立杆套在钢筋头上防止立杆滑动。1）消防连廊梁、板支撑均采用48mm×3.6mm钢管。梁底钢管采用垂直于梁方向布置，板底钢管采用平行于板短边方向布置。根据梁、板净高进行支模架安装。2）应用安全计算软件计算出消防连廊施工过程中的各项荷载值，通过荷载值确定立杆搭设的纵、横间距及步距。本项目支模架横向距离为900mm，纵向距离为600mm及900mm。梁底步距为1200mm，板底步距为1800mm。3）支模架搭设流程如下：定位放线→搭设梁满堂脚手架→调整标高→铺设梁底模板→安装梁侧模板→安装龙骨→铺设顶板模板→校正标高。4）每搭完一步支撑架后，应及时矫正水平杆步距、立杆的纵距和横距、立杆的垂直度偏差和水平杆的水平偏差，做到横平竖直。悬挑工字钢支模体系立面图如图3、图4所示：图3外悬挑长度4050mm处立面图图4外悬挑长度2000mm处立面图5）剪刀撑搭设①每道剪刀撑宽度不小于4跨，且不小于6m，斜杆与地面的倾角应在45°~60°之间。②剪刀撑斜杆的接长采用搭接，搭接长度不小于1m，并采用不少于3个旋转扣件固定。③剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不应大于150mm。④架体全立面设置剪刀撑。6）支模架安装完成以后需认真检查架体的整