超高凈空內(nèi)中庭鋼混組合斜屋面施工技術(shù)

劉俊杰

（廣州市恒盛建設工程有限公司 廣州 510010）

1 工程概況

廣州某兒童活動中心作為市兒童公園的配套服務設施，建筑風格為嶺南傳統(tǒng)風格五彩城堡造型，工程建設滿足少年兒童學習娛樂的多元化活動需求，解決了專業(yè)兒童活動場所嚴重不足、與中心城市地位不相匹配等問題，彌補原有活動場所功能定位和硬件設施配置的缺陷。

展示中心：室內(nèi)影劇院舞臺部分，屋面共4 層高——標高達23.8 m，屬超高凈空內(nèi)中庭。屋面為鋼-混組合結(jié)構(gòu)［1-2］，共684.6 m2，布設在（B-3）～（B-7）軸×（B-C）～（B-E）軸；屋面主梁、次梁均為焊接H 型鋼，主鋼梁有9 榀，單榀重9.8 t，主梁長21 m，為H1 000～1 315×500×25×30變截面H型鋼梁。

室內(nèi)影劇院觀眾席部分，室內(nèi)地面標高±0.000，共3 層高，高度為15.10～16.95 m，屋面板為鋼-混組合斜屋面［3-4］，共313 m2，布設在（B-4）～（B-6）軸×（B-E）～（B-G）軸，主鋼梁有8榀，單榀重8 t，主梁長20.6 m，為H1 100×500×18×30 截 面H 型 鋼 梁，以 上 樓 面 澆 筑130 mm 厚的鋼筋混凝土，底模板用鋼筋桁架樓承板。屋面下方局部布置有檢修馬道。所有鋼結(jié)構(gòu)均需涂刷防腐和防火涂料，如圖1所示。

圖1 影劇院觀眾席和舞臺剖面Fig.1 Section of the Audience and Stage of the Cinema （mm）

2 組合結(jié)構(gòu)精確安裝難點［5-6］

若桁架樓承板鋪設后，在沒有滿堂紅腳手架或高空車或移動腳手架的情況下，屋面下方主次鋼梁無法進行油漆作業(yè)。若搭設滿堂紅腳手架，則影響后續(xù)機電和裝修專業(yè)的工序安排，從而增加工期及成本，本工程內(nèi)中庭屬于超高凈空（達到23 m以上），加上門洞和通道的限制，無法投入高空車；移動腳手架受到階梯式觀眾席座位的影響而無法使用，另外斜屋面的鋼梁上翼緣如何確保精度，是需要解決的難題。

3 技術(shù)特點

⑴受影劇院門洞的限制和滿堂紅腳手架影響機電、裝修施工，更改了施工順序，提前在桁架樓承板鋪設前插入涂裝工序，縮短了工期，減少了施工費用。

⑵征得設計人員的同意，在H 型鋼主鋼梁下翼緣兩旁增加找平鋼板、限位夾板，最后板式橡膠支座、找平鋼板、限位板三者用B25 錨筋固定，既保障了施工的精度，又防止了H型鋼主鋼梁移位。

⑶為消除橡膠支座和混凝土結(jié)構(gòu)之間的不均勻沉降，采用分次澆筑的方式，先澆筑屋面板混凝土，待混凝土的自重和施工荷載對板式橡膠支座起作用后，再澆筑女兒墻與屋面板接駁處的混凝土，消除自重引起的不均勻沉降，避免混凝土的拉裂。

⑷創(chuàng)新“生命線”形式，做到“生命線”安全措施設置一步到位，各工序過程無需中途轉(zhuǎn)換，φ8 mm“生命線”順著φ12 mm 鋼絲繩方向自如移動，適用于吊裝、焊接、涂裝以及鋼筋桁架樓承板安裝等工序，既減少現(xiàn)場高空工作量，又減少安全隱患。

⑸ 室內(nèi)影劇院觀眾席上層是階梯式露天影劇院，該4 樓面板為斜屋面，與設計人員溝通，為方便后續(xù)桁架樓承板的鋪裝，消除施工空隙，將焊接H 型鋼主梁的上翼緣變更為斜面，如圖2 所示。無需增加數(shù)量較多的次梁，節(jié)約了工程投資。

圖2 H型鋼主梁上翼緣變更為斜面Fig.2 H-shaped Steel Main Beam Upper Flange Changed to Bevel

⑹鋼筋桁架樓承板與已完成混凝土梁交接處，增設支撐角鋼固定在混凝土梁上，作為鋼筋桁架樓承板的端部支撐，使該節(jié)點處的壓型鋼板承受鋼筋桁架及混凝土澆筑時產(chǎn)生的荷載，保證鋼筋桁架樓承板與已完成的混凝土梁密實連接，確保了施工過程的安全［7］。

4 施工方法

4.1 鋼構(gòu)件加工制作［8］

建筑部品生產(chǎn)廠家有固定的生產(chǎn)車間和自動化生產(chǎn)線設備，有深化設計運輸安裝一體化能力，建立技術(shù)標準體系及安全、質(zhì)量、環(huán)境管理體系。建筑構(gòu)件部品在工廠車間生產(chǎn)，生產(chǎn)過程及管理應用信息管理技術(shù)，生產(chǎn)工序形成流水作業(yè)。

建筑構(gòu)件部品生產(chǎn)前，根據(jù)設計要求和生產(chǎn)條件編制生產(chǎn)工藝方案，對構(gòu)造復雜的部品或構(gòu)件宜進行工藝性試驗。有經(jīng)批準的構(gòu)件深化設計圖，設計深度滿足生產(chǎn)、運輸和安裝等技術(shù)要求。H 型鋼梁采用自動焊接生產(chǎn)線加工，合理安排加工人員，必要時安排兩班制，提高加工效率，如圖3所示。

圖3 H型鋼梁加工完成Fig.3 H-shaped Steel Beam Processing Completion

4.2 施工圍蔽和防墜落措施

施工區(qū)域采用警示帶進行圍蔽，防止人員穿越，并派專人看護。

鋼梁吊裝、焊接、高強螺栓安裝、現(xiàn)場涂裝施工以及鋼筋桁架樓承板鋪設等工序整個施工過程均在高空進行，高空作業(yè)安全及防墜落特別重要。

創(chuàng)新設計了“生命線”形式，φ8 mm“生命線”鋼絲繩通過小型卸扣與φ12 mm 鋼絲繩連接，做到“生命線”能一步到位設置，通用于吊裝、焊接、涂裝以及鋼筋桁架樓承板安裝等一系列工序過程而無需中途轉(zhuǎn)換，既減少現(xiàn)場高空安全措施轉(zhuǎn)換的工作量，又能夠減少轉(zhuǎn)換安全措施帶來安全隱患，如圖4、圖5所示。

圖4 “生命線”設置方式Fig.4 The "Lifeline" Setup

圖5 φ 8 mm“生命線”平面布置Fig.5 φ 8 mm "Lifeline" Layout

4.3 構(gòu)件出廠時完成基本的涂裝（底漆和中間漆1/2）［9］

構(gòu)件出廠時完成基本的涂裝（底漆和中間漆1/2），免搭設滿堂紅腳手架。

4.4 橡膠支座的安裝

由于主鋼梁均坐在屋面邊框的混凝土梁上，為了消除鋼結(jié)構(gòu)梁與混凝土梁不同材質(zhì)之間的振動影響，主鋼梁與下方的混凝土梁之間設置了橡膠支座減震。

當工字主鋼梁吊放在混凝土牛腿上，為防止H 型鋼主鋼梁移位，在H 型鋼主鋼梁下翼緣兩旁增加設置了找平鋼板、限位夾板，最后板式橡膠支座、找平鋼板、限位板三者用B25 錨筋固定，保障施工精度。如圖6所示。

圖6 橡膠支座安裝完成Fig.6 Rubber Bearing Installation Completion

4.5 主次鋼梁吊裝

為加快完成室內(nèi)影劇院這二部分的屋面施工，為后續(xù)的機電施工、裝修施工創(chuàng)造條件，現(xiàn)場經(jīng)方案比選，選擇一臺QAY-450 t 汽車吊（帶塔式工況）協(xié)助吊裝，大噸位汽車吊在現(xiàn)場東邊站位，完成所有17 根主梁吊裝（舞臺部分和觀眾席）。其余次梁、馬道骨架、以及鋼筋桁架模板等，則使用現(xiàn)場現(xiàn)有的QTZ 塔吊輔助，順次安裝及鋪設。

⑴吊機站位時注意避開有地下線管，排水管、下水道的位置。

⑵吊機支好腿、配好配重后，先按最遠位置起桿（吊臂），回轉(zhuǎn)到主橋段安裝中心位置，測試吊機安全起重是否滿足構(gòu)件重量吊裝要求。

⑶鋼梁離開地面200 mm 高時，吊機按最遠安裝半徑回旋，約停留10 min 時間，觀測吊車作業(yè)情況，支腿、鋼絲繩，吊耳受力情況，一切無異常后開始提升。

⑷鋼梁在離支點100 mm 高時，吊機停止下降，安裝人員在操作架上將鋼梁擺直，鋼梁中軸線與支座中軸線基本重合后，再緩慢下降，如圖7所示。

圖7 主鋼梁吊裝完成Fig.7 Main Steel Beam Hoisting Completion

⑸鋼梁就位后，復查中軸線及安裝情況合格后，焊接固定。觀察梁受力狀態(tài)無異動后，吊機才可以完全松鉤。

4.6 鋼梁余下的中間漆1/2+面漆+防火漆施工

當主梁、次梁以及馬道骨架安裝完畢后，馬上進行鋼結(jié)構(gòu)補涂裝，并及時插入防腐的面漆和防火涂料施工。各道涂裝經(jīng)厚度檢測和現(xiàn)場質(zhì)量驗收合格后，才開始鋪設鋼筋桁架樓承板。

鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場涂裝時要符合下列規(guī)定［10］：

⑴構(gòu)件在運輸、存放和安裝過程中損壞的涂層以及安裝連接部位的涂層應進行現(xiàn)場補漆，并符合原涂裝工藝要求。

⑵構(gòu)件表面的涂裝系統(tǒng)應相互兼容。

4.7 鋼筋桁架組合樓板施工

屋面混凝土的底模板為鋼桁架樓承板，在其上需要綁扎鋼筋，澆筑混凝土，作業(yè)人員必須站在鋼桁架樓承板施工，為確保鋼桁架樓承板與混凝土梁的搭接安全，在混凝土梁側(cè)預設置角鋼埋件，以作為鋼筋桁架樓承板的端部支撐，如圖8所示。

圖8 ∠100角鋼支撐鋼筋桁架樓承板Fig.8 ∠100 Angle Steel Bracing Steel Truss Floor Bearing Plate

天面女兒墻與屋面板接駁處采用分次澆筑的方式，先澆筑屋面板混凝土，待屋面板混凝土的荷載對板式橡膠支座起作用后再澆筑女兒墻與屋面板接駁處的混凝土，以消除自重引起的不均勻沉降，避免混凝土的拉裂。

⑴現(xiàn)場混凝土澆筑增加設置厚度的探測儀，有效控制混凝土板的厚度與平整度。

⑵焊釘連接采用栓焊設備進行焊接，焊機必須聯(lián)在獨立電源上，應保證栓焊點所需的電流量；直接焊在母材上或穿透壓型鋼板后焊到母材上的焊釘，應配用不同的陶瓷環(huán)，陶瓷環(huán)應干燥，焊后瓷環(huán)應去除；在焊接端處不應涂漆，鍍鋅或鍍鎘等；母材在焊釘施焊處不得有氧化皮、銹蝕、受潮或其它污垢。

⑶組合樓蓋焊釘施工完畢澆混凝土前，按施工圖和有關規(guī)范進行隱蔽工程驗收，驗收合格后方能進入下一道工序。

⑷樓承板制作、儲存、運輸過程避免損害與污染。

⑸樓承板鋪設之前，必須將梁頂面雜物清掃干凈，并對有彎曲或扭曲的樓承板進行矯正。封口板、邊模、邊模補強等工作應在澆注混凝土前及時完成。

⑹安裝樓承板時，在支承梁上彈設基準線。

⑺樓面澆筑混凝土時，需在樓面鋼次梁及樓板下設臨時支撐，支撐間距3 m。

⑻澆搗混凝土前必須清除樓承板上的雜物、灰塵和油脂等。

⑼樓板施工時避免板上混凝土堆載。

⑽混凝土強度未達到75%設計強度前，不得在樓層面上附加任何其他荷載，也不得拆除臨時支撐。

⑾在澆筑鋼筋較密的位置時采用φ30 棒振搗，并加密振點。

⑿振搗完畢后按50 cm控制線拉通線用1.5～2.0 m刮杠刮平，用木抹子抹平，并拉線檢查板頂平面標高，嚴格控制平整度。

⒀振搗棒要快插慢拔，插點呈梅花型布置，按順序進行，不得遺漏。50捧移動間距不得大于50 cm，振搗時間以混凝土表面出現(xiàn)浮漿及不出現(xiàn)氣泡、下沉來控制。斜屋面板混凝土自下而上澆筑。

5 施工效果

對超高凈空內(nèi)中庭上方的鋼屋面施工，遇到無法使用移動式腳手架、滿堂紅腳手架、高空車等措施的難題，本施工技術(shù)通過“H 型鋼主梁的上翼緣變更為斜面”、“防腐和防火涂裝工序提前在桁架樓承板鋪設前完成”、創(chuàng)新設計一步到位的“生命線”安全繩、“主鋼梁下翼緣兩旁增加找平鋼板、限位夾板”，實現(xiàn)超高凈空內(nèi)中庭鋼混組合斜屋面精準施工，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、搭拆方便、便于回收、連接穩(wěn)固等特點，安全、質(zhì)量均有保證，取得良好的經(jīng)濟效益。