工字鋼懸挑與鋼管斜撐支撐體系的研究與應用

趙寶玉

(山西六建集團有限公司，山西太原 030024)

山西飯店地處太原市黃金地段:五一廣場，其北樓工程屬舊樓改造工程，屋頂將新加古建結構，造型新穎、復雜，改造后，該樓將成為集商務、酒店等于一體的五星級酒店。

1 工程概況

山西飯店北樓為一字形，地上12層，屋頂結構標高34.15 m，改造層主要為12層的梁板結構及屋頂四周懸挑的大梁厚板，局部增加剪力墻、柱子及承重梁。屋頂高四周外挑梁板長度為2 668 mm，四個大角外挑長度為4 613 mm，且外挑梁較大，四個大角梁截面尺寸為400 mm×600 mm～400 mm×942 mm;板較厚，板厚達300 mm。懸挑高度高、長度長、懸挑梁板荷載較大、施工場地局限性大，造成施工難度高。

2 屋頂懸挑支撐架構造措施

2.1 圍護架

為了保證安全施工，從屋頂懸挑工字鋼腳手架全封閉圍護屋面施工，圍護架高3.0 m。

2.2 懸挑工字鋼及鋼筋預埋環

懸挑工字鋼均采用型號28a工字鋼。屋頂四周外挑3.3 m，內長5.7 m，共9.0 m長;四大角外挑5.1 m，內長6.9 m，共12.0 m長。每一工字鋼均用三個HPB235Φ18鋼筋預埋環固定，分別設在端部、中部、尾部位置。屋頂四周預埋環高420 mm，寬180 mm，錨筋水平段長390 mm;四大角垂直相交重疊部分，山墻部分預埋件高度為600 mm，其他尺寸不變;四大角挑梁外挑部分埋件高850 mm，寬250 mm，錨筋水平段長450 mm。預埋件布置在梁主筋下，無梁處埋在底板筋下部。

2.3 鋼管斜撐

四大角及山墻處，在與工字鋼垂直交叉部位焊接φ121鋼管斜撐，斜撐寬度均為3 m，山墻處高度為5 m，四大角處高度為5.5 m，斜撐鋼管在山墻上或梁上與鋼板(450 mm寬×500 mm高× 12 mm厚)焊接，每塊鋼板均采用9個M16的膨脹螺栓固定。

2.4 腳手架搭設

懸挑腳手架采用扣件式鋼管腳手架，每步架高為0.9 m，共3步架，架底用木架板、彩條布及鋼絲網封嚴，立網用密目網和鋼絲網雙層防護。

2.4.1 四大角300厚板角部支撐

立桿縱距b=1.0 m，立桿橫距l=0.5 m，立桿步距h=0.9 m，梁頂托采用雙鋼管。

2.4.2 梁支撐

梁支撐立桿縱距(跨度方向)l=0.25 m，立桿步距h=0.9 m。沿梁高度方向設對拉螺栓1道，對拉螺栓直徑為16 mm，垂直于梁截面方向間距為600 mm。

2.4.3 四周部位板支撐

立桿縱距b=1.0 m，立桿橫距l=0.75 m，立桿步距h=0.9 m，梁頂托采用雙鋼管。

2.4.4 鋼管斜撐節點

鋼板固定剖面圖及室內立面圖見圖1，圖2，外墻斜撐鋼管固定立面圖見圖3。

圖1 鋼板固定剖面圖

圖2 鋼板固定室內立面圖

圖3 外墻斜撐鋼管固定立面圖

3 施工方案

3.1 施工順序

安裝東西山墻工字鋼→焊接東西山墻斜撐鋼管并切割工字鋼→安裝南北面工字鋼→安裝四大角工字鋼→焊接四大角斜撐鋼管→安裝腳手板及搭外架→支屋面內部件及懸挑底部梁板部分模板→鋼筋綁扎、澆筑第一次混凝土→支懸挑頂部梁部分模板→鋼筋綁扎、澆筑第二次混凝土→支懸挑頂部板部分模板→鋼筋綁扎、澆筑第三次混凝土→拆?！鸺?。

3.2 懸挑支撐架的搭設、檢查驗收及拆除

3.2.1 懸挑支撐架的搭設

挑桿不設接頭，為增加扣件抗滑荷載，挑桿上端采用雙扣件。

宜先立兩端頭的立桿，再立中間的一根立桿，當互相看齊后，立中間部分的各立桿。

為保持架子的整體穩定，對于相鄰立桿的對接扣件，不得在同一步距內，上下應錯開50 cm以上。因此，在豎立第一節立桿時，應選長短不一的鋼管做立桿。

在主節點處固定橫向水平桿、縱向水平桿、剪刀撐、橫向斜撐等用的直角扣件、旋轉扣件的中心線至主節點的距離不宜大于150 mm。各桿件端頭伸出扣件蓋板邊緣的長度不得小于100 mm。

擰扣件螺栓要緊松適度，擰得不緊容易使桿件滑動，擰得太緊會使扣件斷裂，要求扭力矩控制在不小于40 N·m，且不應大于65 N·m。

內外模立桿均布置在工字鋼上，懸挑支撐架上滿鋪腳手板，鋼筋拉環、錨固螺栓與型鋼間隙應用鋼楔或硬木楔楔緊。

在外側兩端、轉角及中間間隔不超過15 m的立面上，各設置一道剪刀撐，并應由底至頂連續設置。每道剪刀撐寬度不應小于4跨，且不應小于6 m，斜桿與地面的傾角應在45°～60°之間。剪刀撐斜桿的接長宜采用搭接，搭接長度不應小于1 m，應采用不少于2個旋轉扣件固定。剪刀撐應隨立桿、縱向和橫向水平桿等同步搭設。剪刀撐斜桿應用旋轉扣件固定在與之相交的橫向水平桿的伸出端或立桿上，旋轉扣件中心線至主節點的距離不宜大于150 mm。腳手板要滿鋪，并設有250 mm高的踢腳板，不得有探頭板，與墻面的間隙不大于150 mm。鋪設封底鋼絲網和彩條布，以防墜物掉落地面。

3.2.2 懸挑支撐架的檢查驗收

腳手架搭設完畢、使用前應符合以下要求:整體腳手架必須保持垂直、穩定，不得向外側傾斜;腳手板與墻體的拉結點及剪刀撐必須牢固，間距符合設計規定;腳手架沿建筑物的外圍應連續封閉;腳手板的規格尺寸、各桿件間距及傾斜角度等應符合要求。

腳手架使用期間應根據使用的具體情況，檢查以下內容:腳手架有否出現傾斜或變形;立桿是否出現下沉或懸空;扣件有否出現松脫或斷裂;使用過的材料、設備機具不得堆放在腳手架上。

3.2.3 懸挑支撐架的拆除

架體拆除時應劃分作業區，周圍設圍欄或豎立警示牌，地面上設專人指揮看護，嚴禁非作業人員入內。

拆除的高空作業人員，必須戴安全帽、系安全帶、穿防滑鞋。

腳手架拆除必須自上而下按順序進行，先搭的后拆，后搭的先拆。拆除的順序為:欄桿、腳手板、剪刀撐、小橫桿、立桿、斜撐等，安全網和架上附著物應同時拆下，并按一步一清的原則進行，嚴禁上下同時進行拆除作業。連墻點的拆除必須待腳手架拆除完畢后，方可拆除。

拆立桿時，應先抱住立桿再拆開最后兩個扣，拆除大橫桿、斜撐、剪刀撐時，應先拆中間扣，然后托住中間，再解端頭扣。

剪刀撐、斜撐、連墻點應隨拆除進度逐層拆除。

拆除時要統一指揮，上下呼應，動作協調，當解開與另一方有關的結扣時，應先通知對方，以防墜落。

拆除時應精心作業，防止碰壞門窗、玻璃、落水管等建筑物裝飾表面。

拆下的材料應用繩索拴住，緩緩下運，嚴禁拋擲，運至地面的材料應按指定的地點，分類整理堆放，隨拆隨運，當天拆當天清。

在拆除過程中，不得中途換人，如必需換人時，應將拆除情況交代清楚后方可離開。

為了保證架體及型鋼有效安全拆除，在山墻及四大角工字鋼旁鋼梁上預埋HRB235Φ20鋼筋吊環。

3.3 混凝土澆筑

施工時分三次澆筑混凝土，第一次為下部懸挑部分，即L-5相關1 355 mm寬部分，第二次待該懸挑部分施工7 d后進行上部挑梁部分，第三次澆筑挑板部分，如圖4所示。

4 材料質量要求

4.1 鋼管

鋼管采用現行國家標準GB/T 13793直縫電焊鋼管或GB/T 3091低壓流體輸送用焊接鋼管中規定的Q235普通鋼管;鋼管的鋼材質量應符合現行國家標準GB/T 700碳素結構鋼中Q235級鋼的規定。腳手架鋼管宜采用φ48.3×3.6鋼管。每根鋼管的最大質量不應大于25.8 kg。

圖4 屋頂懸挑架南北剖面圖

4.2 扣件

扣件采用可鍛鑄鐵或鑄鋼制作，其材質應符合現行國家標準GB 15831鋼管腳手架扣件的規定;采用其他材料制作的扣件，應經試驗證明其質量符合該標準的規定后方可使用。

4.3 腳手板

腳手板選用木架板，木腳手板材質應符合現行國家標準GB 50005木結構設計規范中Ⅱa級材質的規定。腳手板規格為250 mm寬，厚度不應小于50 mm，兩端宜各設置直徑不小于4 mm的鍍鋅鋼絲箍兩道。

4.4 可調托撐

可調托撐螺桿外徑不得小于36 mm，直徑與螺距應符合現行國家標準GB/T 5796.2，GB/T 5796.3梯型螺紋的規定?？烧{托撐的螺桿與支托板焊接應牢固，焊縫高度不得小于6 mm;可調托撐螺桿與螺母旋合長度不得少于5扣，螺母厚度不得小于30 mm;可調托撐抗壓承載力設計值不應小于40 kN，支托板厚不應小于5 mm。

4.5 型鋼

懸挑腳手架用型鋼的材質應符合現行國家標準GB/T 700碳素結構鋼或GB/T 1591低合金高強度結構鋼的規定。用于固定型鋼懸挑梁的U形鋼筋拉環或錨固螺栓材質應符合現行國家標準GB 1499.1鋼筋混凝土用鋼 第1部分:熱軋光圓鋼筋中HPB235級鋼筋的規定。

4.6 欄桿圍網

欄桿圍網選用聚氯乙烯紡織的密目式安全網和鋼絲網片，底部采用彩條布和鋼絲網片封底。

5 施工安全措施

1)搭架作業時，架上的施工人數，要按設計要求控制，不得將結構施工荷載傳遞到架上，不得將模板、鋼筋、扣件放在架上，更不能將室內建筑垃圾清到架上，不準在架上另設懸掛物體，嚴禁向架上或向架外拋擲物品。

2)架子上下不得同時作業，安全網、腳手板要扎牢，不準隨意拆動，如須拆動必須經項目技術負責人批準由搭架工負責處理。腳手架外圍6 m范圍內不得有人隨意走動。

3)搭架工及架上操作人員，每天上下班前，要檢查架子的支撐錨固點是否牢固，發現問題，立即處理或報技術負責人解決。架上施工荷載要均勻布置，不得集中一邊，單向偏移受力，并不得超過設計荷載，特別防止梁拆模時模板突然下落的沖擊力，如須落在架上，必須采取緩沖措施。

4)架上所用的扣件，必須定期保養巡查，如有毛病，應立即更換。架子的附墻支撐，要支扣在結構物可靠處，不得支扣在模板支撐上或其他不牢固的位置上。

6 結語

工字鋼懸挑支撐及鋼管斜撐相結合的支撐體系，有效保證了施工安全，降低了施工成本，相比落地式支撐架節約施工費用60萬元以上，經濟效益和社會效益明顯，為城市舊樓改造提供一種新思路，既減少建筑資源浪費，又讓既有建筑發揮更大的作用，推廣應用前景廣泛。

［1］ 于存海，賈立明.工字鋼懸挑外腳手架的施工應用［J］.建筑技術，2010(3):215-218.

［2］ 丁 威，蒲劍云.懸挑扣件式鋼管腳手架在超高層建筑施工中的應用［J］.建筑安全，2004(4):18-20.