高空懸挑結(jié)構(gòu)鋼平臺(tái)支撐施工技術(shù)

涂齊耀，余新，王韋，陳江偉，李宇航

（中國建筑第七工程局有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

隨著建筑業(yè)的發(fā)展，超高層的應(yīng)用越來越廣泛，外挑結(jié)構(gòu)施工支撐體系成為行業(yè)內(nèi)的一個(gè)安全難題。目前，解決此類技術(shù)難題主要有3 種方法：①落地腳手架技術(shù)，缺點(diǎn)是耗用大量周轉(zhuǎn)材料、施工周期長、存在安全隱患，特別對超高層建筑施工難度更大，難以滿足工程實(shí)際施工；②鋼管懸挑支撐體系，缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生較大的側(cè)向撓度、剛度小、缺乏安全性、不適用于懸挑尺寸大的結(jié)構(gòu)；③型鋼三腳架支撐體系，缺點(diǎn)是整體剛度大、三腳架制作安裝工程量大、施工繁瑣、一次性投入大[1]。文章結(jié)合超高層避難層懸挑結(jié)構(gòu)施工實(shí)例，介紹了一種高空懸挑結(jié)構(gòu)鋼平臺(tái)支撐體系的方案選擇、設(shè)計(jì)及施工，解決了高空懸挑結(jié)構(gòu)施工技術(shù)難題，為同類型工程提供了參考。

1 工程概況

項(xiàng)目總建筑面積約288 298.6 m2，主要由1 棟31 層住宅樓、1 棟43 層住宅樓、6 棟56 層住宅樓、配套1～2 層商業(yè)樓及2 層整體地下室組成。其中43層住宅樓設(shè)置2 處避難層懸挑樓梯（16 層、29 層），56 層住宅樓設(shè)置3 處避難層懸挑樓梯（16 層、29層、43 層），單個(gè)避難層懸挑樓梯尺寸為2 650 mm×1 650 mm+4 100 mm×2 400 mm，梁截面尺寸為200 mm×400 mm，200 mm×500 mm，樓板厚度為120 mm，圖1 為避難層懸挑樓梯平面圖，圖2 為避難層懸挑樓梯剖面圖（P-H 軸）。

圖1 避難層懸挑樓梯平面

圖2 避難層懸挑樓梯剖面

2 高空支模體系設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)難點(diǎn)

結(jié)合本工程設(shè)計(jì)圖紙對該結(jié)構(gòu)高空模板支撐體系的難點(diǎn)進(jìn)行分析，總結(jié)出支撐體系設(shè)計(jì)應(yīng)重點(diǎn)考慮的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

（1）相較于一般懸挑結(jié)構(gòu)，本工程懸挑結(jié)構(gòu)為懸挑樓梯結(jié)構(gòu)類型，施工難度大，支撐要求高。

（2）由于最高處避難層懸挑樓梯結(jié)構(gòu)位于43 層，結(jié)構(gòu)高度為127.38 m，屬于危險(xiǎn)性較大的高空支模，所以操作均屬于高空作業(yè)。

（3）懸挑樓梯結(jié)構(gòu)最大長度為6.75 m，最大寬度為2.4 m，結(jié)構(gòu)荷載自重較大。

2.2 鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)

（1）鋼平臺(tái)主要由主梁、次梁、牛腿、背板、緊固鋼板、對拉螺栓、高強(qiáng)螺栓、U 型環(huán)、緊固頂板、角鋼、花紋鋼板、預(yù)埋鋼板、預(yù)埋套管組成（圖3）。

圖3 鋼平臺(tái)平面布置

（2）主梁為HN350×175×7×11、次梁為HN244×175×7×11、牛腿材質(zhì)為Q335B；對拉螺栓直徑為25mm、高強(qiáng)度螺栓為M24（10.9 s）(d=22 mm)、背板500 mm×540 mm×20 mm。

（3）U 型環(huán)直徑為20 mm、緊固頂板尺寸為340 mm×340 mm×10 mm、角鋼L65×5 mm、花紋鋼板4 mm 厚（圖4），材質(zhì)為Q235B。

圖4 鋼平臺(tái)連接大樣

（4）預(yù)埋鋼板尺寸為500 mm×540 mm×4 mm（圖5），材質(zhì)為Q235B。

圖5 鋼牛腿固定環(huán)及預(yù)埋套筒詳

（5）鋼平臺(tái)主要由7 根主梁工字鋼及9 根次梁工字鋼組成，主梁工字鋼間距為700～900 mm，次梁工字鋼間距為750～1 075 mm。

結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，根據(jù)塔吊吊重分析及施工難易程度，將鋼平臺(tái)分成3 組，即平臺(tái)1、平臺(tái)2、平臺(tái)3。當(dāng)結(jié)構(gòu)施工至避難層下一層結(jié)構(gòu)混凝土澆筑前，在主梁兩側(cè)剪力墻內(nèi)預(yù)埋帶有螺栓套管的鋼板，以保證后續(xù)與牛腿、主梁相連接。

3 高空鋼平臺(tái)安裝

3.1 施工工藝流程

結(jié)合本工程采用鋁模和爬架體系的特點(diǎn)，避難層懸挑樓梯無法與主體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)層同時(shí)施工，現(xiàn)通過在此處避難層下一層安裝鋼平臺(tái)進(jìn)行施工，具體施工工藝流程如下：

鋼結(jié)構(gòu)施工至15（28，42）層→預(yù)埋螺栓鋼板→爬架提升至16（29，43）層→安裝牛腿→爬架提升至21（34，48）層→安裝主梁→安裝次梁→平臺(tái)封閉。

3.2 操作要點(diǎn)

（1）鋼結(jié)構(gòu)加工。各種構(gòu)件在加工前，必須放樣加以核對，尺寸無誤后方可下料加工，出廠前需進(jìn)行裝配檢查，加工前應(yīng)進(jìn)行校正使之平整，放樣和下料應(yīng)根據(jù)工藝要求預(yù)留制作和安裝時(shí)的焊縫收縮，切割銑端等需要的加工余量。

（2）牛腿焊接。牛腿加工過程中，翼板和腹板間的角焊縫采用埋弧自動(dòng)焊或氣體保護(hù)焊，焊接時(shí)應(yīng)選擇合理的焊接工藝及焊接順序，以減少鋼結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和焊接變形。焊接選用的焊條（焊絲、焊劑）應(yīng)與主體金屬力學(xué)性能相適應(yīng)，且焊縫厚度需滿足規(guī)范要求及探傷實(shí)驗(yàn)要求才能進(jìn)行安裝。

（3）預(yù)埋定位。穿墻螺桿定位要求較高，為防止偏位，需制作定位固定環(huán)，每組用2 塊3 mm 厚鋼板，按牛腿詳圖孔距鉆孔，中間用8 根DN27 的鋼管穿入預(yù)制孔連接，安裝時(shí)先將鋼套管與一頭鋼板焊牢，待穿入鋼筋籠后再將另一頭固定環(huán)與鋼套管焊接，定位后并與鋼筋焊接，以確保定位不變動(dòng)。

（4）主梁安裝。當(dāng)爬架提升完成后，混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%，此時(shí)牛腿已安裝到位。鋼平臺(tái)安裝先安裝鋼平臺(tái)3，地面起吊500 mm 后停止起吊，檢查鋼絲繩，卡環(huán)無誤后方可起吊，現(xiàn)場安裝人員站在H 軸連廊上，將安全帶掛在高處牢固支點(diǎn)上，平臺(tái)吊到位后人工輔助慢慢放入牛腿卡槽中，指揮人員必須在現(xiàn)場就近指揮。平臺(tái)3 定位后，拆除鋼絲繩開始起吊平臺(tái)2 和平臺(tái)1。當(dāng)3 組鋼平臺(tái)安裝就位后，用牛腿兩側(cè)螺栓將鋼梁夾緊固定，然后在3 組鋼平臺(tái)銜接處鋪設(shè)木跳板，檢查無誤后依次安裝次梁。最后用U 型螺桿依次固定鎖緊。

（5）次梁安裝。當(dāng)主梁安裝完成后，將次梁按照設(shè)計(jì)間距安置在主梁上，再通過直徑為20 mm的U 型環(huán)將主梁與次梁進(jìn)行固定，防止側(cè)移，最后面層滿鋪花紋鋼板，形成一個(gè)封閉的鋼平臺(tái)。

4 高空鋼平臺(tái)轉(zhuǎn)運(yùn)

避難層懸挑樓梯結(jié)構(gòu)施工由下而上進(jìn)行，當(dāng)最下一層避難層結(jié)構(gòu)施工完成后，混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%，拆除結(jié)構(gòu)支撐架體，清理鋼平臺(tái)上材料及雜物，通過塔吊進(jìn)行重復(fù)安裝的順序，將鋼平臺(tái)提升轉(zhuǎn)運(yùn)至上一層避難層，在鋼平臺(tái)與預(yù)留牛腿處進(jìn)行安裝。

5 高空鋼平臺(tái)拆除

當(dāng)最后一層避難層結(jié)構(gòu)施工完成后，混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%，拆除結(jié)構(gòu)支撐架體，清理鋼平臺(tái)上材料及雜物，采用塔吊進(jìn)行吊拆分次拆除，3 組平臺(tái)吊拆順序與安裝順序相反，先拆除平臺(tái)1，再拆除平臺(tái)2、平臺(tái)3。

6 結(jié)語

通過本工程實(shí)踐表明，研究的高空鋼平臺(tái)支撐體系解決了高空懸挑結(jié)構(gòu)施工的難題，與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比，具有節(jié)約資源、降低成本、縮短工期、保障安全等技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，為高效、安全完成高空懸挑結(jié)構(gòu)施工提供推廣和借鑒，可被廣泛地應(yīng)用。