高空超長外懸大挑檐結(jié)構(gòu)在混凝土屋面施工中的研究與應(yīng)用

宋健

（山西三建集團有限公司，山西 長治 046000）

1 工程概況

本文以上黨區(qū)新建高中項目綜合教學(xué)樓工程作為研究對象，項目位于長治市上黨區(qū)柳林莊村南側(cè)，柳林北街北側(cè)。該建筑物東西方向長度為90.86m，南北方向?qū)挾葹?4.4m，挑檐外伸3m。該工程懸挑構(gòu)件跨度大，離地較高建筑高度為29.36m。

2 屋面挑檐結(jié)構(gòu)設(shè)計

本項目結(jié)構(gòu)屬于典型的全現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，為了提升建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，項目單位還在2 棟塔樓的機房層上方專門安設(shè)了弧形斜屋面、外懸挑天溝，結(jié)構(gòu)整體南北、東西走向的設(shè)置各不相同，南北懸挑設(shè)為3700mm，東西方向則設(shè)計為不規(guī)則形狀，兩端中間局部懸挑長度能夠達到5230mm。

3 技術(shù)難點

項目屋面結(jié)構(gòu)主要設(shè)計為懸挑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，測量發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)內(nèi)檐口高度達到24m 以上，寬度較大。若是將滿堂落地腳手架用于本項目的施工之中，則難以保障項目安全性能，加之項目本就受到空間等因素的限制，最終決定在建筑17 層樓面搭建懸挑式支撐鋼平臺系統(tǒng)，在“一撐一拉”的受力作用下輔助施工。需要注意的是，該平臺的搭建、拆除同樣被視為施工的重難點。

4 懸挑支撐系統(tǒng)施工工藝

4.1 施工工藝流程

項目單位應(yīng)嚴(yán)格參照“立桿直接作用于主懸挑梁、梁底部斜支撐、梁端部斜拉索?！钡牧鞒虒姨糁蜗到y(tǒng)進行施工。即在“一拉一撐”的雙重受力作用下開展施工，并在其表面鋪設(shè)相應(yīng)的鋼板、防護架，有效保障施工環(huán)境的安全。圖1 為懸挑鋼平臺的具體結(jié)構(gòu)。

圖1 懸挑工字鋼立面

懸挑支撐鋼平臺建造的目的是為了輔助工作人員進行屋面天溝結(jié)構(gòu)的施工以及配合后續(xù)二次裝修的開展。工作人員在進行施工之前，首先需要保障施工環(huán)境的安全，具體施工流程如下：①提前準(zhǔn)備好所有構(gòu)件、預(yù)埋好鋼板、貓環(huán)。②固定住主梁、斜撐。③鋪設(shè)次梁、鋼板，完成機房層的加工。④搭設(shè)腳手架，檢查最終施工質(zhì)量。

4.2 操作要點

4.2.1 構(gòu)配件加工配備

該環(huán)節(jié)要求工作人員提前配備好所有的主梁、斜撐，并將其擺放至指定區(qū)域，并提前將塔式起重機、機械設(shè)備等全部準(zhǔn)備在施工現(xiàn)場。待所有構(gòu)配件加工結(jié)束之后，工作人員應(yīng)對其外觀、質(zhì)量進行檢查，確保符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)后，對其進行防腐處理，保障其品質(zhì)。

4.2.2 錨環(huán)、鋼板預(yù)埋

工作人員需要參照支模內(nèi)架體立桿縱距來確定相鄰懸挑梁之間的間距，確保所有縱距相等[1]。與此同時，施工過程中所有使用到的鋼板、錨環(huán)都應(yīng)該在施工之前準(zhǔn)備好，并參照設(shè)計規(guī)定放樣預(yù)埋，確定其水平、垂直位置，后續(xù)澆筑的時候還需選派專人全程從旁看護。

4.2.3 主梁安裝固定

工作人員可在塔式起重機的作用下起吊工字鋼，將其吊放到相應(yīng)的位置，施工時選派專人測量懸挑長度，確保不出現(xiàn)歪斜，懸挑起點位置可根據(jù)實際情況安設(shè)50mm×100mm 木方，目的是為了抬高其位置，令外口高度適當(dāng)超過內(nèi)口。與此同時，施工人員應(yīng)在懸挑梁尾部挑選3 處位置，借助鋼筋將其連接至混凝土結(jié)構(gòu)上，所有鋼筋錨環(huán)和型鋼之間的間隙需要借助木楔進行填滿，其目的是為了提升內(nèi)部結(jié)構(gòu)的緊密度，提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

4.2.4 斜撐安裝固定

工作人員需在離懸挑端部2～2.2m 安置一道斜撐鋼柱，并借助Ⅰ16 鋼固定其位置，這一流程需要同時選派兩位工人共同完成，待點焊工序全部結(jié)束后，即可開始后續(xù)的安裝作業(yè)。為了降低施工難度、有效保障斜撐整體施工質(zhì)量以及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，工作人員還可以在斜撐與主梁相連的部位安設(shè)焊接托板。結(jié)構(gòu)內(nèi)若是懸挑長度超出5m，則需要專門對鋼梁底部進行加強處理，例如可以將兩道斜撐焊接在結(jié)構(gòu)上，是指成為一個整體。此外，斜撐底端、預(yù)埋鋼板都應(yīng)緊密焊接在一起，并專門做好防銹處置。

4.2.5 次梁、鋼板鋪設(shè)

（1）本項目主要選用了└50×5 的角鋼次梁，將其兩大角口與主梁連接起來，維持1.2m 左右的間距。同時，為了使整個結(jié)構(gòu)形成一個整體，工作人員可在底部的斜撐工字鋼安設(shè)一道通長└50×5 的角鋼次梁，以此提升整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保障施工環(huán)境的安全；不僅如此，角鋼次梁還能夠充當(dāng)上部鋪設(shè)鋼板的次梁，在其作用下，結(jié)構(gòu)的受力將會變得更加均勻。

（2）工作人員須嚴(yán)格參照鋼板尺寸大小開展各項鋪設(shè)工作，且需確保其搭接處設(shè)計在主梁、次梁表面，提前留有足夠的搭接長度，確保所有點位焊接牢固。需要注意的是，所有擺放立桿的區(qū)域都應(yīng)該提前預(yù)留出孔洞并做好放樣工作。

（3）待鋼平臺制作完成后，項目單位應(yīng)選派專業(yè)人員進行驗收，確保其符合設(shè)計規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)之后，才能開始外腳手架的安裝工作。其中，立桿底端必須焊接鋼筋頭，確保其間距和懸挑鋼梁的縱向間距倍數(shù)維持一直，步距大小控制在1.5m。

4.2.6 機房層結(jié)構(gòu)施工

在開始進行機房層施工之前，應(yīng)參照鋼梁位置進行放線，提前預(yù)埋好所有的鋼吊環(huán)?？紤]到鋼拉索受力梁充當(dāng)了懸挑梁的作用，因此在進行施工的時候尤其需要對這一部位進行加固。混凝土澆筑結(jié)束后需靜置72h 之后才能開始后續(xù)施工，所有安設(shè)在底部的支撐都不可以擅自拆除。

4.2.7 鋼拉索施工

項目所有的鋼拉索主要由φ25 圓鋼制成，施工時需加以30 號花籃螺栓進行輔助。在進行該環(huán)節(jié)的施工之前，施工人員必須重點關(guān)注鋼拉索的受力問題，即必須保證預(yù)埋的鋼板位置精準(zhǔn)無誤。后續(xù)鋼索安裝的時候，則要密切關(guān)注鋼索和預(yù)埋鋼板連接片、花籃螺栓等構(gòu)件是否連接牢固，避免出現(xiàn)脫落等問題。整個施工開展過程中，項目單位應(yīng)定期選派專業(yè)人員進行檢修，如實填寫記錄。

4.3 架體的搭設(shè)

（1）待懸挑鋼梁安設(shè)結(jié)束后即可開始架設(shè)架體，工作人員需注意確保立桿與外墻之間間隔30mm 以上的距離，而軸線方向同樣需要和建筑物外墻切線方向維持平行。

（2）在這一環(huán)節(jié)之中，工作人員首先需要完成架體的安裝，需嚴(yán)格觀察其水平、垂直狀況以及與外墻的距離大小。

（3）所有立桿需借助對接扣件進行連接，且所有構(gòu)件必須交錯布置在一起，相鄰立桿的接頭禁止安設(shè)在同步之中，同步內(nèi)立桿的兩個接頭在統(tǒng)一高度水平之間的距離必須超出500mm；每個接頭的中心和主節(jié)點之間的距離必須控制在整體步局的1/3 以內(nèi)。

（4）若腳手架立桿基礎(chǔ)的高度不一致，此時可將高處的縱向掃地桿朝著低處進行延伸，以便固定其位置。

（5）相同橫桿兩端之間的高度需維持在5mm 以內(nèi)，橫桿累計高度差則需維持在20mm 以內(nèi)。

（6）所有施工操作必須嚴(yán)格參照設(shè)計規(guī)定進行，只有這樣才能保證最終施工質(zhì)量。

4.4 連墻件設(shè)置

（1）工作人員需根據(jù)連墻件設(shè)置的要求，在腳手架、連接墻處安設(shè)拉結(jié)點，但需要注意對其轉(zhuǎn)角和頂部區(qū)域進行加密處理[2]。其中，連墻件的連墻桿必須水平擺放，一旦發(fā)現(xiàn)其水平位置出現(xiàn)偏移，此時必須向腳手架一側(cè)下斜連接；所有連墻件都應(yīng)該自底部首個縱向水平桿的位置開始安設(shè)。

（2）工作人員必須保證拉結(jié)點位置牢固，不會出現(xiàn)位置偏移或者變形，應(yīng)盡可能將其設(shè)置在外架縱橫向水平桿接點周邊。所有的拉結(jié)點應(yīng)盡量靠近主節(jié)點，最多不能超出主節(jié)點300mm 以外的范圍。

（3）對于外墻部分拉結(jié)點的設(shè)置同樣需要嚴(yán)格參照上述標(biāo)準(zhǔn)進行，若施工過程中必須暫時撤銷掉原來的拉結(jié)點，此時則必須根據(jù)當(dāng)前情況進行補設(shè)，其目的是為了確保外架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保障施工安全。

（4）需要注意的是，對于東西兩側(cè)的剪力墻而言，普通的鋼管連墻件并不能滿足其設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，此時需要使用配備了預(yù)埋螺且連接了鋼板的鋼管進行施工。其中，最好選用100mm×100mm×8mm 規(guī)格的鋼板、而螺栓尺寸則可選用M12 螺栓。

（5）連接件應(yīng)置于腳手架內(nèi)外立桿處，可選用φ48×2.7 鋼管進行施工，以“二步三跨”的形式進行擺放。所有連接件與主節(jié)點之間的間隔必須控制在300mm 以內(nèi)，連接件可以被視為維系腳手架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的重要內(nèi)容，嚴(yán)禁工作人員違規(guī)拆除。

4.5 剪刀撐設(shè)置

（1）依照由下而上的原則為懸挑架側(cè)立面安設(shè)剪刀撐。

（2）每個剪刀撐的寬度必須能夠覆蓋5～7 根立柱，即其寬度應(yīng)在6m 以上，地面傾角則需要維持在45°～60°的區(qū)域內(nèi)。

（3）剪刀撐斜桿的所有接頭必須搭接，其距離搭接長度應(yīng)控制在1m 以上，可同時借助三個旋轉(zhuǎn)扣件進行固定。

（4）應(yīng)將剪刀撐的斜桿安設(shè)在旋轉(zhuǎn)扣件、水平桿立柱表面，而其中心線和主節(jié)點之間的距離應(yīng)維持在150mm 范圍內(nèi)。

（5）工作人員應(yīng)在所有一字型、開口型兩側(cè)安設(shè)斜撐。

4.6 連系梁設(shè)置

項目單位需在外腳手架轉(zhuǎn)接部位的懸挑鋼梁上擺放三根型號為16#的工字鋼，在工字鋼的作用下，連系梁與其他結(jié)構(gòu)將連接成為一個整體。需要注意的是，每個懸挑梁的兩個都必須連接三根以上的連系梁，且所有立桿都必須具備獨立的支撐點。

對于外陽臺、外門窗、轉(zhuǎn)角等區(qū)域，若工作人員測量發(fā)現(xiàn)其寬度大于腳手架立桿間距，此時為了維系整個腳手架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，可為其配備16#工字鋼橫向鋼梁。需要注意的是，在安設(shè)該鋼梁的時候必須嚴(yán)格把控其間距。

4.7 其他設(shè)置

（1）腳手板：整個腳手架作業(yè)層都應(yīng)該完全覆蓋腳手板，項目可使用鋼芭片作為腳手板的主要施工材料，相鄰腳手板之間可利用對接或搭接等方式緊密連接在一起，但需要在其四周安設(shè)1.2mm 以上直徑大小的鍍鋅鋼絲，無須安設(shè)專門的探頭板。

（2）防護欄桿和擋腳板：工作人員需要在立桿內(nèi)側(cè)安設(shè)適量的防護欄桿、擋腳板，其中擋腳板的高度控制在180mm 為宜。

4.8 腳手架拆除

應(yīng)嚴(yán)格參照“從上而下”的順序開展施工，在進行拆除的過程中應(yīng)密切觀察其是否出現(xiàn)了上下交叉作業(yè)的問題；相同層面的桿件與配件都應(yīng)該嚴(yán)格參照由外至內(nèi)的順序拆卸；而對于剪刀撐、斜撐桿等設(shè)備，則需要等到相應(yīng)部位完全施工結(jié)束后才可以開始拆除。

4.9 驗收

工作人員應(yīng)嚴(yán)格參照分段流程開展驗收工作，一旦發(fā)現(xiàn)其存在質(zhì)量問題，應(yīng)立即回報上級部門組織整改。項目單位需定期選派專業(yè)人員對鋼平臺進行清理、檢查。若施工過程中發(fā)現(xiàn)多層板中出現(xiàn)損壞、脫落等問題，則應(yīng)立即派遣專業(yè)人員開展修復(fù)工作，保證最終施工質(zhì)量[3]。建筑內(nèi)所有的重點支撐部位同樣需要依次進行排查，避免存在漏焊、點焊等隱患。所有驗收檢查記錄必須如實記載下來，待上級部門審批完成后才能真正投入使用。

5 質(zhì)量控制要點

5.1 質(zhì)量要求

（1）項目單位應(yīng)確保最終施工完成的水平懸挑梁、斜撐工字鋼的強度達到Q235-A，且最終歸所有水平懸挑梁與斜撐的表面需保證光滑整潔、無空洞彎曲腐蝕等問題，確保截面的抗完地抗矩達標(biāo)。

（2）一般情況下，項目單位不可隨意加長斜撐工字鋼，但若是實際需要對其進行加長，此時為了保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、維系施工環(huán)節(jié)的安全，必須另外加設(shè)加強鋼板。不僅如此，工作人員需要間隔開擺放工字鋼，嚴(yán)禁將其集中堆放在同一區(qū)域，且鋼板懸挑區(qū)域嚴(yán)禁使用接長過的工字鋼。

5.2 安全措施

工作人員在進行懸挑鋼平臺、腳手架等構(gòu)件的搭設(shè)、使用、拆卸時，必須嚴(yán)格參照安全生產(chǎn)責(zé)任制的要求，根據(jù)要求做好安全技術(shù)交底工作，確保每一項施工環(huán)節(jié)均符合設(shè)計的規(guī)定。若項目需要進行高空作業(yè)，則需要提前掛設(shè)好安全網(wǎng)，并要求所有工作人員按標(biāo)準(zhǔn)佩戴安全帶。

6 結(jié)語

由此可見，鋼筋混凝土懸挑屋結(jié)構(gòu)在設(shè)計、具體應(yīng)用方面都有了飛速發(fā)展，如今已經(jīng)被廣泛運用于各類公共建筑項目之中?；诖?，本文列舉了某實際案例，詳細研究了屋面挑檐結(jié)構(gòu)，并闡述了其技術(shù)要點、注意事項等內(nèi)容，望本研究日后能為類似項目提供參考。