屋面懸挑大跨度結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

鄧?yán)眺霑x，王博，葛文

（中國建筑第二工程局有限公司華東公司，上海 200135)

1 工程概況

襄陽融創(chuàng)·濱江壹號(hào)項(xiàng)目地處湖北省襄陽市襄州區(qū)，項(xiàng)目二標(biāo)段總建筑面積19.4 萬m2，共9 棟單體及附屬用房，其中5#樓為超高層建筑47F（建筑高度137.4m)，樓棟防護(hù)架采用全鋼附著式腳手架，支模架采用鋁合金模板快拆體系施工。

5#樓屋面層與屋面花架層、機(jī)房層最高相差6.12m（圖1、圖2)，由于爬架技術(shù)問題（爬架按標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)計(jì)，屋面層無有效結(jié)構(gòu)附著點(diǎn))，屋面層及以上爬架無法作為防護(hù)架繼續(xù)施工（屋面層爬架無法繼續(xù)爬升)，且屋面層存在多處非標(biāo)懸挑梁板（僅屋面層)存在，導(dǎo)致屋面層及以上的架體施工都需重新搭設(shè)，為此本文將著重介紹防護(hù)架采用爬架時(shí)屋面懸挑大跨度結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)，為此類結(jié)構(gòu)施工提供解決方案。

圖1 5#樓屋面層正立面圖

圖2 5#樓屋面層側(cè)立面圖

2 施工重難點(diǎn)分析

1)5#樓主體結(jié)構(gòu)支模架采用鋁合金模板快拆體系施工，如在屋面層下一層采用懸挑架施工，將存在大量鋁合金模板需切割（保證工字鋼穿出)，施工成本大；如采用木模板施工，飄窗等部位將無法一次帶出，砌筑、抹灰量增大，影響工期且增加施工成本。對(duì)策：自屋面層下一層開始搭設(shè)挑架，挑架采用高強(qiáng)螺栓固定工字鋼＋斜撐形式，解決鋁模需切割問題，節(jié)約施工成本及節(jié)約施工工期。

2)5#樓防護(hù)架采用全鋼爬架施工，由于屋面層存在非標(biāo)懸挑板，爬架無法提升，需重新搭設(shè)防護(hù)架，鋼管防護(hù)架如直接在爬架上搭設(shè)，爬架承擔(dān)荷載增大，施工安全隱患風(fēng)險(xiǎn)大。對(duì)策：重新搭設(shè)懸挑防護(hù)架，不在爬架上搭設(shè)，保證施工安全。

3)重新搭設(shè)懸挑防護(hù)架的主梁與爬架1.5m防護(hù)架主導(dǎo)軌相互影響，如切除爬架主導(dǎo)軌對(duì)爬架安全性降低，如調(diào)整懸挑防護(hù)架主梁位置，則防護(hù)架縱距間距過大安全系數(shù)不足。對(duì)策：爬架最后一次提升，經(jīng)提升至預(yù)設(shè)防護(hù)架之下200mm，從而不影響懸挑防護(hù)架主梁施工。

4)屋面局部存在非標(biāo)大跨度懸挑梁板（僅屋面層有)，懸挑梁板下部支模架無生根點(diǎn)，結(jié)構(gòu)施工困難，安全隱患大。對(duì)策：支模架與防護(hù)架同時(shí)搭設(shè)在懸挑主梁之上，通過計(jì)算來調(diào)整斜撐材料的尺寸，從而滿足受力計(jì)算要求。

3 屋面層及以上架體節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

1)5#樓屋面層懸挑主梁為16#工字鋼，斜撐為10#槽鋼，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)如圖3 所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2)5#樓屋面層連廊部位懸挑主梁為16#工字鋼，斜撐為14#槽鋼，大跨度懸挑梁板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)如圖4 所示。連廊部位大跨度懸挑梁板平面尺寸為9000mm×2100mm，板厚120mm，梁截面尺寸為200mm×510mm。

圖4 連廊部位大跨度懸挑梁板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

3)5#樓屋面層陽臺(tái)間懸挑梁為16#工字鋼，平面尺寸為7 800mm×600mm，板厚120mm，梁截面尺寸為200mm×480mm，斜撐為10#槽鋼，節(jié)點(diǎn)如圖5 所示。

圖5 陽臺(tái)間懸挑梁板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

4)5#樓屋面層飄窗懸挑主梁為16#工字鋼，斜撐為10#槽鋼，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 飄窗懸挑梁板節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

4 施工流程

1)5#樓屋面層標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)、飄窗、陽臺(tái)間懸挑梁板施工流程：預(yù)留預(yù)埋→澆筑屋面層下一層結(jié)構(gòu)混凝土→懸挑層工字鋼主梁安裝→槽鋼斜撐安裝→聯(lián)合驗(yàn)收（檢查焊縫及螺栓緊固情況)→防護(hù)架及局部支模架搭設(shè)→聯(lián)合驗(yàn)收（架體是否按方案實(shí)施)→屋面層豎向鋼筋綁扎→豎向模板安裝→水平模板安裝→水平鋼筋綁扎→水電預(yù)留預(yù)埋→屋面層混凝土澆筑→花架施工→模板及支模架拆除→防護(hù)架拆除→工字鋼主梁及斜撐拆除→ 爬架拆除。

2)5#樓屋面層連廊部位大跨度懸挑梁板施工流程：預(yù)埋U 型螺栓→澆筑混凝土（此部位為吊模施工，混凝土隨屋面層下一層一起澆筑)→工字鋼安裝→聯(lián)合驗(yàn)收（檢查U 型環(huán)緊固情況)→防護(hù)架及局部支模架搭設(shè)→聯(lián)合驗(yàn)收（架體是否按方案實(shí)施)→屋面層豎向鋼筋綁扎→豎向模板安裝→水平模板安裝→水平鋼筋綁扎→水電預(yù)留預(yù)埋→屋面層混凝土澆筑→花架施工→模板及支模架拆除→防護(hù)架拆除→工字鋼主梁及斜撐拆除→爬架拆除。

5 關(guān)鍵技術(shù)措施

1)懸挑架下部為全鋼附著式腳手架（與懸挑架底相差200mm)，待上部屋面層及花架層、機(jī)房等全部施工完成且懸挑拆除后，爬架再行拆除。

2)懸挑工字鋼梁采用普通16#工字鋼，斜撐采用10#、14#槽鋼（根據(jù)結(jié)構(gòu)計(jì)算確定)，工字鋼焊接鋼板及斜撐焊接鋼板均采用200mm×200mm×10mm。

3)采用工字鋼聯(lián)梁施工時(shí)，聯(lián)梁需與懸挑工字鋼點(diǎn)焊，以保持架體穩(wěn)定。

4)工字鋼斜撐未施工完成時(shí)，上部嚴(yán)禁架設(shè)防護(hù)架、支模架。

5)屋面懸挑防護(hù)架待屋面結(jié)構(gòu)及頂層所有工序完成后拆除，塔機(jī)待拆除完屋面懸挑防護(hù)架及爬架后拆除。

6)外架頂部的4 個(gè)角及每邊的中部應(yīng)各設(shè)一根鋼管，高出外架整體1～2m，作為避雷針，并與下部的鋼管及工字鋼焊接通連，水平及上下的工字鋼應(yīng)進(jìn)行焊接通連，并與結(jié)構(gòu)的防雷接地系統(tǒng)連成一個(gè)整體，接地電阻值不得大于4Ω。

7)懸挑支撐設(shè)計(jì)：根據(jù)工程設(shè)計(jì)施工圖紙，主梁工字鋼有擱置式工字鋼和錨固式工字鋼兩種形式，具體施工布置范圍如圖7 所示。主樓工字鋼主梁一種采用錨固式，即工字鋼主梁端頭連接板焊接，通過螺栓與主體結(jié)構(gòu)固定。另一種工字鋼主梁采用擱置式，即工字鋼主梁通過U 型錨環(huán)與主體結(jié)構(gòu)固定。

圖7 工字鋼平面布置圖

8)預(yù)留預(yù)埋構(gòu)造要求：錨固式工字鋼主梁端頭與連接板連接，連接板通過M20 螺栓與混凝土結(jié)構(gòu)連接。擱置式工字鋼主梁采用U 型錨環(huán)＋壓板方式固定，每根工字鋼設(shè)3 個(gè)壓環(huán)，第一個(gè)距結(jié)構(gòu)邊100mm，第二、第三個(gè)距工字鋼末端200mm 和400mm，壓環(huán)預(yù)埋在屋面下一層頂板結(jié)構(gòu)內(nèi)。在有剪力墻或上翻梁的部位，預(yù)埋250×250mm 木盒子，以便于工字鋼的穿墻固定，工字鋼安裝完成后，應(yīng)設(shè)置木楔將壓環(huán)楔緊。具體做法如圖8 所示。

圖8 U型錨環(huán)預(yù)埋節(jié)點(diǎn)詳圖

9)工字鋼下?lián)涡问剑翰捎?0#、14#槽鋼，工字鋼下?lián)紊隙伺c工字鋼主梁焊接，下端與連接板（200mm×200mm)焊接，連接板通過M20螺栓與混凝土結(jié)構(gòu)固定牢靠。

10)結(jié)構(gòu)預(yù)留預(yù)埋。在屋面層下一層結(jié)構(gòu)處（外墻、主梁、陽臺(tái)反坎等部位)，預(yù)埋工字鋼主梁錨固用鍍鋅套管及槽鋼斜撐錨固用鍍鋅套管（槽鋼斜撐局部節(jié)點(diǎn)與連接板需后期鉆孔，2 根M16 膨脹螺栓)。剪力墻處主梁與下?lián)芜B接板預(yù)埋鍍鋅套管采用梯子筋（兩根?8 鋼筋焊接)固定，避免混凝土振搗造成偏位，預(yù)埋套管采用兩根DN25 鍍鋅管（同墻長)。因預(yù)埋留下的空洞如不處理對(duì)后期外墻滲漏有極大隱患，后期采取以下進(jìn)行封堵：清掃＋發(fā)泡劑（距外側(cè)40mm，內(nèi)側(cè)20mm)＋外側(cè)[40mm 厚防水砂漿（3%防水劑＋10%膨脹劑封堵)＋直徑100mm 防水涂料＋直徑100mm 網(wǎng)格布＋3mm 厚抗裂砂漿]＋內(nèi)側(cè)[20mm 厚防水砂漿＋直徑100mm 網(wǎng)格布＋3mm厚抗裂砂漿]（圖9)。

圖9 洞口封堵措施構(gòu)造節(jié)點(diǎn)

11)懸挑層工字鋼主梁及斜撐安裝。爬架調(diào)整，設(shè)置臨邊防護(hù)：懸挑層工字鋼主梁均采用16#工字鋼，位置應(yīng)避開爬架主框架位置設(shè)置。塔機(jī)距離防護(hù)架較遠(yuǎn)，對(duì)架體搭設(shè)無影響，施工電梯不考慮進(jìn)入爬架層，也對(duì)架體搭設(shè)無影響。屋面懸挑架施工層樓層，爬架提升至防護(hù)架以下200mm，工字鋼連接及槽鋼焊接均在爬架走道板上進(jìn)行。錨固工字鋼主梁及下?lián)伟惭b：錨固工字鋼主梁、連接板、墊板均按設(shè)計(jì)圖加工完成后，將工字鋼端頭和連 接板焊接。錨固工字鋼安裝之前，對(duì)支撐點(diǎn)位置樓層的混凝土強(qiáng)度進(jìn)行回彈，強(qiáng)度滿足70%方可進(jìn)行安裝。

施工流程如圖10～圖12 所示。

圖10 第一步安裝主梁

圖11 第二步安裝斜撐

圖12 第三步斜撐與主梁焊接

懸挑層成型：待工字鋼主梁及下?lián)尉惭b完成且驗(yàn)收檢查合格后，在轉(zhuǎn)角處放置工字鋼聯(lián)梁，聯(lián)梁采用16#工字鋼，保證懸空結(jié)構(gòu)及外防護(hù)架均落在工字鋼上，工字鋼主梁之間鋪設(shè)一層兜網(wǎng)，避免高空墜物。

6 施工過程中所遇到的困難及解決對(duì)策

1)爬架最后一次提升僅1 200mm高，底部翻板無法全封閉樓層，存在建筑垃圾等掉落風(fēng)險(xiǎn)，存在較大安全隱患。對(duì)策：在爬架第二道及第五道走道板上分別與主樓之間設(shè)置雙層硬質(zhì)防護(hù)（模板＋木方)，保證施工安全。

2)轉(zhuǎn)角處主梁工字鋼加工完成后，由于端部角度過大高強(qiáng)螺栓無法穿入主梁端板上，從而無法與主樓結(jié)構(gòu)固定。對(duì)策：加工轉(zhuǎn)角處的工字鋼需提前鋼板安裝高強(qiáng)螺栓，再將鋼板與工字鋼焊接完成。

3)當(dāng)施工屋面花架時(shí)，由于花架結(jié)構(gòu)過高（6.12m)，防護(hù)架搭設(shè)時(shí)連墻件無生根點(diǎn)，防護(hù)架安全隱患大。對(duì)策：提前在屋面層埋設(shè)“幾”字型14#鋼筋（隨屋面頂板混凝土一起澆筑)，防護(hù)架搭設(shè)時(shí)，在相應(yīng)高度采用鋼管拉結(jié)（橫桿拉結(jié)，形成三角穩(wěn)定結(jié)構(gòu))，拉結(jié)需滿足兩步三跨，如圖13 所示。

圖13 架體臨時(shí)拉結(jié)點(diǎn)示意圖

7 監(jiān)測措施

架體如發(fā)生過大沉降和位移，從而引起架體傾覆或倒塌，將會(huì)造成不可逆轉(zhuǎn)的安全事故，定期監(jiān)測位移架體情況至關(guān)重要。項(xiàng)目通過經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀對(duì)懸挑支撐體系水平、垂直位置是否有偏移進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測點(diǎn)優(yōu)先選擇在施工荷載最不利且易于觀察的部位（9m 連梁處、懸挑長度超2m、工字鋼有外架＋支模架除)，允許偏差及預(yù)警值要求指標(biāo)如表1 所示。

表1 允許偏差及預(yù)警值

8 架體拆除

1)架體拆除流程：拆除外架、支模架→斜撐槽鋼螺栓松動(dòng)→拆除下?lián)巍髁汗ぷ咒撀菟ㄋ蓜?dòng)→拆除工字鋼→拆除爬架→拆除塔機(jī)。

2)架體拆除作業(yè)必須遵循由上而下逐層進(jìn)行，嚴(yán)禁上下同時(shí)作業(yè)。

3)連墻件必須隨腳手架逐層拆除，嚴(yán)禁先將連墻件整層或數(shù)層拆除后再拆腳手架；分段拆除高差不應(yīng)大于兩步，如高差大于兩步，應(yīng)增設(shè)連墻件加固。

4)拆除前檢查外架的連墻件是否在施工時(shí)被拆除，應(yīng)逐層補(bǔ)加臨時(shí)連墻件，防止腳手架在拆除時(shí)突然向外傾倒，造成事故。

9 結(jié)語

采用上述懸挑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)措施很好地解決了采用主樓鋁模＋爬架施工工藝下，處理復(fù)雜懸挑結(jié)構(gòu)及大跨度結(jié)構(gòu)的施工，滿足了業(yè)主施工進(jìn)度的同時(shí)且保證了高空作業(yè)施工的安全，此技術(shù)措施得到業(yè)主、監(jiān)理及各參建方一致好評(píng)，為后期同類項(xiàng)目提供借鑒與指導(dǎo)。同時(shí)大膽采用此異形懸挑施工技術(shù)，為行業(yè)內(nèi)增設(shè)了防護(hù)架選擇更多的施工形式，解決傳統(tǒng)防護(hù)架帶來的弊端，同時(shí)通過此技術(shù)應(yīng)用實(shí)施，也積累了不少施工經(jīng)驗(yàn)，可供同類型同結(jié)構(gòu)工程提供參考意見。