钢框架核心筒结构外框边缘悬挑处理技术

刘民曾，徐嘉晖，邹宝玉

（中建铁路投资建设集团有限公司，辽宁大连116000）

近年来，随着社会生产力日益发展，超高层建筑高度不断刷新人们的认知。筒体结构作为抵抗水平荷载最有效的结构体系，因而在超高层建筑中应用极广。对于钢框架核心筒结构，为保证受力合理，框架边缘钢梁设计基本为居于钢柱中心位置，其余框架钢梁通过外框钢柱与核心筒剪力墙相连，因此外框压型钢板的板肋则平行于钢柱轴线，导致外框边缘存在一定范围的悬挑结构。

图1 外框悬挑结构

对于悬挑结构普遍采用悬挑工字钢搭设脚手架[1]进行施工，然而对上文所述的悬挑结构：①悬挑范围小，宽度≤500mm；②外框边缘均存在悬挑结构，面积较广，若采用悬挑架体施工，需投入大量人材机，且施工工序烦琐并存在一定的安全隐患。综合上述施工问题，本文基于钢框架核心筒结构，对于外框边缘小悬挑板，利用加劲板及角钢将框架边梁与悬挑压型钢板有效连接，作为悬挑结构支撑体系，有效保证施工质量及安全，节约生产工期，降低成本投入，同时也可保证后期幕墙预埋件等荷载要求，本悬挑结构处理技术可为类似小悬挑结构提供施工经验。

1 悬挑结构处理施工工艺

1.1 加劲板优化设计

外框边梁深化设计时于腹板外侧增加12mm厚加劲板（间距2000mm）作为悬挑结构支撑主要受力构件，同时提高边梁的稳定性及抗扭性能[2]。该加劲板提前在钢梁深化设计时加入，可减少后期二次焊接施工，具体加劲板的厚度及间距、位置等提前与设计院沟通，计算通过后方可实施。

1.2 横向角钢增设

随着外框边梁、加劲肋板的安装，利用10#角钢将边梁同跨内加劲板连接成整体构件，扩大受力面积的同时可提高悬挑结构支撑体系稳定性，并可满足压型钢板的铺设，焊接施工时应保证角钢与加劲板及两侧钢柱接触面焊接质量，后期与钢结构主体结构同时进行探伤。

1.3 压型钢板铺设及侧向边模施工

目前超高层建筑外部围护结构大多为幕墙，幕墙预埋件在主体结构外边缘预埋，对于类似悬挑结构需增加混凝土暗梁以保证幕墙埋件受力，如此悬挑范围内混凝土底模则可改为无肋钢板，以便暗梁钢筋绑扎。结构外侧同样利用钢板作为楼板边模，待压型钢板铺设后进行焊接，若改为无肋钢板则可连同侧模一同制作安装，无肋钢板及侧模钢板厚度均为1mm。

1.4 悬挑结构钢筋绑扎及混凝土浇筑

悬挑结构钢筋工程按照图纸及相关规范施工，如悬挑结构作为幕墙埋件受力构件，提前与建设单位及设计单位确认钢筋绑扎要求等。结构底模及边模均采用钢板，混凝土施工需满足相关规范要求，浇筑后及时养护，见图2、图3。

图2 悬挑结构支撑体系平面

图3 悬挑结构支撑体系侧视图

2 悬挑结构支撑体系特点及应用

对于结构边缘悬挑结构传统采用型钢作为支撑系统挑梁，首先需要将锚环预埋在下一层结构楼板中，提前计算悬挑钢梁锚固长度、悬挑长度及间距等参数。施工过程中需注意将悬挑钢梁与锚环塞紧固定，保证悬挑架体基础稳固，随后在悬挑钢梁上搭设悬挑架作为施工架体，钢梁间缝隙需封闭以防止掉落杂物，悬挑架搭设需满足相关规范要求，架体搭设完成后通过验收方可进行下一步施工。悬挑架体仅可作为施工操作架，不允许额外承重。采用传统悬挑架体施工悬挑结构时，需投入大量人材机，且施工工序烦琐并存在一定的安全隐患。

本文探讨的处理技术可为悬挑结构提供有效支撑，后期悬挑结构若作为受力构件（如作为幕墙埋件受理结构）可保证施工质量及安全，同时施工过程中简易便捷，可节约生产工期，降低成本投入。具体施工特点如下：

（1）本悬挑结构支撑体系施工简单，加劲板于钢梁深化设计时增加，角钢随钢梁安装时一同焊接，底模及侧模钢板随外框压型钢板一共铺设、固定，相对传统悬挑脚手架施工节约工期，减少人工、材料及垂直运输机械等投入，具有良好的经济效益。此外采用本支撑体系，可减少现场模板加工制作时的废渣污染及悬挑架搭设时的噪声污染，具有一定的环保效益。

（2）本悬挑结构支撑体系将悬挑构件与钢框架边梁有效连接，避免普通模板支设时与钢梁之间形成缝隙，造成混凝土质量问题。角钢与加劲板焊接部位应保证焊接质量，适量对焊缝进行探伤，底模钢板安装时及时利用栓钉将其与钢梁上翼缘固定。

（3）本悬挑结构支撑体系利用加劲钢板作为受力构件，同时利用角钢将加劲板连成整体，显著增加悬挑板的承载强度，后期幕墙单元板块安装时，预埋件相关荷载可通过加劲板、钢梁有效传递至钢柱，提高幕墙预埋件稳定性，保证幕墙施工安全。本悬挑结构支撑体系随主体钢结构安装时一同施工，减少搭设悬挑架时临边作业，避免安全事故发生。

（4）悬挑范围内若存在提高幕墙预埋件锚固的混凝土暗梁，暗梁纵筋可与两侧钢柱焊接，若无暗梁，悬挑板板筋也可适当与钢柱点焊连接，提高锚固力。

（5）悬挑范围内混凝土应与外框楼板混凝土一同浇筑，但应先浇筑外框内侧混凝土，完成之后再浇筑悬挑范围内混凝土，浇筑过程中专人观察支撑体系，保证悬挑结构混凝土质量[3]。本支撑体系外侧边模利用与底模同类型钢板，免除后期拆模工序。

本悬挑结构支撑体系已在大连某超高层综合体结构中实际应用，具体材料选取：加劲肋板厚度为12mm，间距为2m，连接构件为10#角钢，悬挑结构底模及竖向边模均为1mm钢板。实际施工过程简单，钢结构工人焊接钢框架边梁时即可同步施工，为悬挑板提供有效支撑的同时保证施工的质量与安全，施工后混凝土结构质量良好，有效作为幕墙预埋件支撑结构，得到建设单位及监理单位的认可。

3 结语

框架核心筒结构作为当前高层、超高层建筑主要形式，对于边缘悬挑结构选取合适的支撑体系可有效提高施工效率、降低施工成本，消除质量、安全隐患。本文对于超高层钢框架核心筒外框边缘悬挑结构进行研究，对小悬挑板支撑体系进行了优化，采用加劲板及角钢作为悬挑板支撑受力构件，免去传统搭设悬挑架施工工艺，且加劲板与角钢的支撑构件刚度大、稳定性好，现场施工也方便快捷，节约了工期并减少了施工成本及现场施工污染，具有一定的经济效益和社会效益。同时为后期幕墙单元板块安装提供良好的承载力，减少临边作业等，避免安全事故。经实际应用，该支撑体系可行性强，可为类似框架核心筒外框悬挑结构提供参考实例。