81m高空现浇混凝土箱形屋盖施工技术

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81m高空现浇混凝土箱形屋盖施工技术

某工程为一大型工业建筑，平面呈“山”字形，建筑总高约94m。整个结构由9个现浇简体和

框架联合组成（图3-13-1）。筒体和框架共14层，层高6.8m。单个简体平面尺寸7m×7m，筒体壁

厚500mm；框架位于简体之间，柱截面1.2m×1.2m和1.0m×1.0m，梁截面有350mm×750mm等数种

。混凝土强度等级C30。

该工程屋盖为现浇双跨非封闭式混凝土箱形屋盖，局部双层双跨。每跨净长26.8m，坐落在

81m高空上（箱底标高+81.6m，箱顶+88.4m）。箱体两壁为通长深梁，梁宽500mm，高7.8m；箱顶

和箱底为主次梁楼面，板厚400mm。混凝土强度等级C35。该单层单跨箱形屋盖重量达723t，混凝

土体积300余m3，构成了一组超高、超重、大跨的屋盖结构。

另外，该工程地处北方地区，气候干燥，冬季时间长，气温低，最低气温达-33℃，而箱形

屋盖施工正处冬季。

在81m高空进行如此大型屋盖施工，突出的难点有二：一是必须解决好高空支模的支撑体系

，二是如何保证混凝土在高空的冬期施工质量。

第1章箱形屋盖模板支撑方案选择

该工程箱形屋盖支模的特点是一“高”二“重”。选择好高空支模方案具有重要的技术经济

意义。在调研和论证过程中，曾考虑以下3种方案。

第1节满堂脚手架方案

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80m

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

脚手器材，但投入大。经测算，需用ø48钢管约2000t，投入劳力多，占用场地大，且受力不够明

确，稳定性难以控制，在技术上经济上都不尽合理。

第2节斜拉悬索方案

参照斜拉悬索大桥的受力模式，在筒体上方架立钢架，采用斜拉悬索将支模工作平台吊起，

把箱形屋盖混凝土自重、模板自重和施工荷载通过悬索传给简体结构。这样可不必自地面搭设高

空支架，理论上较合理。但该方案要求结构设计作一定变动和修改，技术难度较大，加上工期紧

迫，该方案难以实施。

第3节塔架支撑方案

在每跨内部设2个塔架作为箱形屋盖的中央支座，高78m。该塔架与两侧筒体相互拉结，两个

塔架之间也要拉结，以增加稳定性。塔架可用钢结构或用现浇混凝土框架。采用钢塔架装卸方便

，施工速度快，但成本高、刚度小、弹性变形大；如用混凝土框架作塔架，自身刚度大，与主体

结构连结方便，型钢用量少，费用较省。

在塔架顶部再架设操作平台，在操作平台上搭设脚手支模。这种方案受力明确，安全可靠

。4座塔架在屋盖建成后拆除。

通过分析比较，经专家多次评审，最后选用第3方案-一混凝土塔架支撑方案。

第2章塔架设计市

塔架及支撑系统委托东南大学房屋加固与改造工程有限公司设计。单个混凝土塔架平面尺寸

6.0m×7.0m，层高6.8m。混凝土强度等级C30。根据箱形屋盖分层施工的实际情况，计算结构自

重、模板系统自重和施工荷载以确定竖向荷载，水平力考虑风载作用，基本风压取0.5kN/m2。按

刚性框架进行内力分析和截面配筋设计。塔架柱截面600mm×600mm，梁截面400mm×600mm，不设

各层楼板和楼梯。

混凝土塔架与简体、塔架与塔架之间采用3道钢支撑拉结以增加整体稳定。3道钢支撑分别位

于第4、第7和第10层标高。每道钢支撑高3.40m，跨度l0.4m。采用桁架形式。钢支撑与筒体和混

凝土塔架均按铰接考虑（图3-l3-2）。

混凝土塔架基础：位于A、B轴线的塔架坐落在地下室墙上，不另设基础，只将塔架柱筋锚入

地下室墙内；而E、F轴的室内塔架位于砂层夹砂板岩的地基上，需另设混凝土条形基础。地基允

许承载力按[R]=300kN/m2考虑。

第3章塔架施工.

4座塔架与主体结构同步施工，每7d左右完成一层，故混凝土塔架施工不占用控制工期。柱

、梁采用组合钢模，脚手架用ø48X3.5mm钢管。现场设自动化搅拌站拌制混凝土。用塔吊和料斗

运送混凝土分层浇筑，坍落度50~70mm。

根据设计位置，在混凝土塔架和筒体相应位置预埋钢板，拆模后焊上钢牛腿，待混凝土强度

达到90%后，将拉结用的钢支撑吊装到钢牛腿上临时固定，然后焊接使支撑与塔架、筒体连成一

体。

钢支撑用型钢焊接而成，工地上设临时钢结构加工场，加工装配成桁架后运到预定位置，由

120t·m的塔吊在跨外整体吊装。

第4章塔架顶部操作平台

在混凝土塔架顶部78m高空处架设操作平台。操作平台由跨在塔架与结构之间的钢桁架和45

号工字钢大梁、l6号槽钢次梁和搁栅组成。在操作平台上，架立钢管扣件式脚手架，箱形大梁下

的脚手应加密。模板按2‰起拱。箱形底板的支模方法与一般楼面相同。操作平台中的钢桁架和

工字钢大梁等同样要进行强度和挠度验算。图3-13-3为高空支模示意。

第5章塔架拆除

待箱形屋盖混凝土强度达到100%后，先拆去操作平台上梁板模板和脚手架。为吊运这些材料

下到地面，先在箱形屋盖的底板上留洞，安装滑轮组，通过设在楼面上的卷扬机，逐一将模板、

脚手钢管、工字钢大梁卸到室内地面，再分批卸钢俯架和钢支撑。

混凝土塔架拆除采用分层松动爆破法。自上而下，将塔架梁柱分为若干节，每节重2t左右，

爆破前用钢丝绳先捆住构件，两端爆开后切割钢筋，然后将混凝土块体卸下。

工程实践表明，该工程所采用的高空支模体系取得了良好的效果。由于混凝土塔架与主体结

构同步施工，未增加工程的有效工期。采用混凝土塔架高空支模，刚度大，稳定性好，施工操作

十分安全，保证了箱形屋盖支模的精度要求。这套支撑体系共用混凝土790m3，钢材110t，耗资

约320万元，其中钢桁架、钢支撑、钢梁均可回收利用，初步测算，比原计划开支节省100万元左

右。

第6章箱形屋盖高空冬期施工

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摘要：

81m高空现浇混凝土箱形屋盖施工技术某工程为一大型工业建筑，平面呈“山”字形，建筑总高约94m。整个结构由9个现浇简体和框架联合组成（图3-13-1）。筒体和框架共14层，层高6.8m。单个简体平面尺寸7m×7m，筒体壁厚500mm；框架位于简体之间，柱截面1.2m×1.2m和1.0m×1.0m，梁截面有350mm×750mm等数种。混凝土强度等级C30。该工程屋盖为现浇双跨非封闭式混凝土箱形屋盖，局部双层双跨。每跨净长26.8m，坐落在81m高空上（箱底标高+81.6m，箱顶+88.4m）。箱体两壁为通长深梁，梁宽500mm，高7.8m；箱顶和箱底为主次梁楼面，板厚400mm。混凝土强度等级...

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