高層建筑屋面大型懸挑造型鋼結(jié)構(gòu)支護探討

張 強（深圳市恒浩建工程項目管理有限公司，廣東深圳518040）

高層建筑屋面大型懸挑造型鋼結(jié)構(gòu)支護探討

張 強（深圳市恒浩建工程項目管理有限公司，廣東深圳518040）

由于受到懸挑長度與高度等因素的限制，高層建筑懸挑鋼結(jié)構(gòu)屋面施工無法按照傳統(tǒng)滿堂腳手架搭設(shè)方式進行施工，存在的安全風(fēng)險非常大，質(zhì)量控制難度也很大，成為工程施工中的重點和難點。文章主要以工程實例作為主要背景，對高層懸挑鋼結(jié)構(gòu)屋面鋼結(jié)構(gòu)支護施工工藝及施工技術(shù)進行了分析，并提出了屋面懸挑鋼結(jié)構(gòu)施工中需要重點控制的施工工序，希望本文的分析可以為同行業(yè)人士的研究提供一些參考。

高層建筑屋面；大型懸挑造型；鋼結(jié)構(gòu)支護

近年來為了緩解城市人口居住壓力，高層建筑成為慣用設(shè)計，大大增加了建筑的綜合性，達到了整合城區(qū)美觀度的總體要求。為此，高層建筑構(gòu)架體系也呈現(xiàn)出一定的復(fù)雜性，大型懸挑鋼構(gòu)架逐漸替代了原有的建筑體型與框架，新穎的構(gòu)架類型為人們帶來了頗多新穎感，然而也增加了很多施工困難。下面結(jié)合筆者實際工作經(jīng)驗，具體談一談高層建筑屋面大型懸挑型鋼結(jié)構(gòu)支護的相關(guān)問題。

1 工程概況

某市工人體育館四期工程，其總建筑面積約為80000m2，總建筑高度為168m，地上地下分別為45層、2層，主要功能是客房和酒店，整體結(jié)構(gòu)上部為框架-筒體結(jié)構(gòu)，共需要10根鋼柱，屋面整體形狀呈梯形，四面外挑，其形狀就像一架待起飛的“隱形飛機”。左右、前后分別懸挑2m、6.75m，建筑主體施工完成以后出現(xiàn)了設(shè)計變更，將屋面后部拆除，實際上懸挑成了3m，前部增加到9.75m，四周、底面采用鋼骨架彩色鋁質(zhì)面裝飾層，屋蓋采用壓型鋼板混凝土樓面。

2 工程中的關(guān)鍵點

①懸挑構(gòu)架規(guī)模偏大的情況下，施工時段內(nèi)施工機械不能順暢進出。例如吊裝專用機械必須安裝在懸挑構(gòu)架下，完成地面拼裝之后，如果實施不帶支撐的安設(shè)方法，可以很快完成施工，大大縮短原有成本；同時施工機械的應(yīng)用使得原有回旋空間得到了延展，局部架構(gòu)之下的懸挑部分，如果選擇常見的分段懸臂，不可避免的會耗費掉很多措施費用，而選擇噸位較大的吊機，則可以有效應(yīng)付分段態(tài)勢以下的加長部分。②利用高空特有的節(jié)點拼焊，充分顧及范疇形狀更替，需要預(yù)設(shè)可用的焊接方案，按照從下到上的順序?qū)蛹扔泻缚p，如果不顧忌時段壓縮沉降，運算得到的起拱數(shù)值的精準性得不到保證。③45層四面都設(shè)有懸挑鋼結(jié)構(gòu)，注意防護腳手架的搭設(shè)高度保持在26～45m之間，這時當?shù)貫榕_風(fēng)季節(jié)，需要在14m以上進行滿堂排架的搭設(shè)，經(jīng)過主管部門專家論證，安裝與裝修鋼選調(diào)價必須搭設(shè)安全操作平臺，這樣才能保證施工安全性。還需要在鋼屋蓋外挑四周、吊頂，并對其進行精裝修，因此必須安設(shè)足夠的防護腳手架（圖1）。④完成第一次鋼結(jié)構(gòu)安裝工作之后，業(yè)主要求涉及變更，將屋面后部5m懸挑鋼結(jié)構(gòu)拆除，并在屋面前部增設(shè)2.5m增挑，從總體上來看嗎，前部懸挑的長度達到了9.75m，施工難度大大增加。

圖1 操作防護腳手架示意圖

3 大型懸挑造型鋼結(jié)構(gòu)支護施工方法

3.1 確定施工方案

變更之前屋面鋼結(jié)構(gòu)利用現(xiàn)場塔式起重機進行吊裝，按照設(shè)計圖紙，根據(jù)現(xiàn)場條件搭設(shè)落地式滿堂式腳手架，其最大高度是26.5m，屋面為懸挑型鋼和鋼絲繩斜拉結(jié)合的方式，每層鋼平臺和鋼主梁均按照軸線進行逐個吊裝，以保證安裝的穩(wěn)定性，架體必須和鋼結(jié)構(gòu)安裝同時進行，而懸挑操作腳手架與滿堂式腳手架均隨著作業(yè)層鋪設(shè)安全網(wǎng)、木模板等，以保證整體安全性。變更以后為解決屋面前部操作架問題，44層的位置上選用27號工字鋼向外懸挑，并搭設(shè)了斜拉懸挑式操作平臺架，同時搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)防護設(shè)施，保證吊裝均在防護架內(nèi)側(cè)，充分保證人員操作過程中的安全性。

3.2 變更后的主要施工技術(shù)

經(jīng)專家論證后43～44層鋼結(jié)構(gòu)、三面懸挑鋼結(jié)構(gòu)均按照常規(guī)方式搭設(shè)滿堂式腳手架，其高度在11～26.5m之間，18m以下高度均安裝雙立桿腳手架，將斜立面邊梁和周邊連接起來，嚴格按照規(guī)定水平設(shè)置垂直剪刀撐，并安裝安全網(wǎng)。44層選擇相應(yīng)位置利用27號工字鋼作為主梁向外懸挑，并搭設(shè)施工平臺。將14號槽鋼作為連系梁，利用焊接方式將槽鋼之間進行連接，利用φ48×3鋼管對懸挑區(qū)進行區(qū)間支撐。分段施工以減少懸挑鋼平臺的永久荷載，在最遠端裝修時以鋼平臺最不利受力狀態(tài)進行受力驗算。

3.3 大懸挑設(shè)計變更后的補充方案

由于發(fā)生了設(shè)計變更，取消了“隱形飛機”原來懸挑部位上的混凝土屋面板，這樣一來，原來施工操作平臺的總體長度就不能充分滿足施工需要，只能以原來操作平臺為基礎(chǔ)，增加一個懸挑操作平臺。在懸挑操作平臺安裝操作開始之前，需要按照設(shè)計要求對原懸挑鋼結(jié)構(gòu)梁進行必要的加固，同時將兩根18號工字鋼焊接在44層外鋼梁上，對鋼梁起到臨時反支撐的作用。該懸挑鋼平臺利用18號工字鋼（6m，2根）作為主梁，利用14號槽鋼作為連系梁和次梁，槽鋼之間的連接和工字鋼之間的連接都利用焊接方式進行。大懸挑鋼結(jié)構(gòu)梁操作完成后，利用直徑20mm鋼絲繩替換原來操作平臺上的鋼絲繩，同時利用14號工字鋼在懸挑平臺上將鋼結(jié)構(gòu)和懸挑平臺連接成一個整體。

因為原來的屋面懸挑混凝土屋面板被取消，懸挑鋼梁荷載大大減少，利用已經(jīng)施工完成的懸挑鋼梁承載增加的懸挑操作平臺，為了從最大程度上降低平臺施工荷載，同時還能使施工操作要求得到滿足，需要分階段對鋼平臺進行搭設(shè)。在腳手架上面鋪設(shè)腳手板，利用平網(wǎng)對鋼平臺和腳手架之間進行防護。

3.4 施工工藝

在設(shè)計變更之前，操作懸挑鋼平臺利用27號工字鋼（12m）制作，安裝完43～45層鋼框架結(jié)構(gòu)之后，利用塔式起重機將其運送到44層，并固定于框架梁柱節(jié)點的位置，臨時利用預(yù)制鋼抱箍進行固定，并利用φ28鋼環(huán)和φ20主拉鋼絲繩進行反拉固定，最后固定好懸挑工字鋼的根部。屋面鋼結(jié)構(gòu)與裝飾支架均利用塔式起重機施工，方案變更之后先在地面上進行大懸挑鋼平臺的制作，然后利用塔式起重機將屋面前部多余的鋼梁拆除，重新將變更之后的裝置構(gòu)架和懸挑結(jié)構(gòu)接長。注意應(yīng)先裝置變更以后的屋面2.5m長鋼構(gòu)架，然后再對變更之前的懸挑鋼結(jié)構(gòu)進行裝飾。

大懸挑鋼平臺搭設(shè)的步驟：首先加固已經(jīng)施工完成的鋼梁，然后在原鋼平臺基礎(chǔ)上增加反拉φ20鋼絲繩，第三利用18號工字鋼進行斜向支撐，完成焊接，第四，將大懸挑鋼平臺吊裝到位，第五將U形環(huán)卡緊、完成16號工字鋼焊接操作，最后完成φ16號鋼絲反拉、安裝維護鋼管及安全網(wǎng)。

3.5 大懸挑操作鋼平臺拆除

拆除大懸挑操作鋼平臺必須逐步進行，隨著施工進度的推進逐步將其拆除，具體拆除順序如下：裝修完成以后將平臺操作架拆除，然后將已裝修外側(cè)防護架、防護網(wǎng)拆除，將最遠處次梁反拉鋼絲繩拆除，拆除最遠處的連系梁，再將已裝修完成部位的防護網(wǎng)與竹腳手板拆除，拆除最遠處的次梁，這里需要注意的是，需要利用火焰切割的方式，利用焊接點將次梁與連系梁割除。重復(fù)以上各步驟一直到全部拆除鋼平臺上的所有構(gòu)件為止，最后利用倒鏈將主懸挑鋼梁拉倒樓層之中。

利用密目網(wǎng)、大眼網(wǎng)及竹腳手板設(shè)置水平防護，將一道水平大眼網(wǎng)設(shè)置在落地架中間位置上起到防護性作用，再在最上端操作平臺上設(shè)置密目網(wǎng)、大眼網(wǎng)，上面鋪上一層竹腳手板，并注意在懸挑位置上，在原有基礎(chǔ)之上設(shè)置一道密目網(wǎng)、大眼網(wǎng)，最后在上面鋪上一層竹笆片。

4 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合工程實例，對高層建筑懸挑鋼結(jié)構(gòu)屋面大型懸挑鋼結(jié)構(gòu)支護施工技術(shù)進行了詳細介紹和分析，具體包括施工方案的確定、變更后主要施工技術(shù)、大懸挑設(shè)計變更后的補充施工、主要施工工藝及大懸挑操作鋼平臺拆除等。結(jié)合工程現(xiàn)場具體情況，應(yīng)利用有效措施保證施工安全及施工質(zhì)量。注意施工過程中應(yīng)有效解決好施工機械進出問題、高空節(jié)點焊接問題、防護腳手架設(shè)置問題以及設(shè)計變更問題，在現(xiàn)場設(shè)置專職安全員監(jiān)督各項安全措施的落實，對現(xiàn)場施工人員、機械設(shè)備及用電等進行統(tǒng)一管理。

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TU758.11

A

2095-2066（2016）36-0209-02

2016-11-26

張 強（1967-），男，中級工程師，本科，主要從事工程監(jiān)理工作。