異形圓弧中庭鋼拱架高空組合支撐平臺(tái)施工技術(shù)

中建三局集團(tuán)有限公司西北分公司 西安 710065

1 工程概況

金地西安湖城大境商業(yè)項(xiàng)目4層大屋面標(biāo)高24 m位置設(shè)計(jì)有南、中、北3處玻璃采光頂，采光頂面材為鋼化中空夾膠玻璃，骨架為單拱網(wǎng)架鋼結(jié)構(gòu)。

最大中庭網(wǎng)架橫向跨度20 m，面積分別為1 039 m2，主梁為□200 mm×100 mm×8 mm，跨中最大起拱高度約5.8 m（圖1）。

圖1 中庭單拱架軸側(cè)圖

2 方案選擇

2.1 高空組合安裝平臺(tái)施工

根據(jù)異形中庭建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用扣件式鋼管腳手架體系作為拱形鋼網(wǎng)架高空組合安裝平臺(tái)。該安裝平臺(tái)設(shè)計(jì)為：局部采用燈籠立柱式落地滿堂腳手架搭設(shè)；同時(shí)，局部利用高空既有結(jié)構(gòu)，如小跨度中庭兩側(cè)樓板，中庭結(jié)構(gòu)逐層位移后的挑出部分或高空中庭連廊等，搭設(shè)簡支鋼梁或懸挑鋼梁型鋼平臺(tái)；局部搭設(shè)高空既有結(jié)構(gòu)落地式滿堂腳手架；在頂部網(wǎng)架安裝層將各架體間鏤空部分進(jìn)行桁架體系腳手架搭橋連接，形成整體高空組合安裝平臺(tái)。根據(jù)不同施工環(huán)境，可對(duì)燈籠立柱、高空鋼平臺(tái)腳手架和高空既有結(jié)構(gòu)落地腳手架進(jìn)行平面組合，形成組合支撐安裝平臺(tái)（圖2），以滿足施工需要。

圖2 高空組合支撐安裝平臺(tái)立面示意

2.2 鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架施工

利用該高空組合安裝平臺(tái)進(jìn)行頂部鋼網(wǎng)架的安裝，將燈籠立柱式落地滿堂腳手架和部分非跨空部分架體向上延伸，并作為吊裝支撐架，將手拉葫蘆掛設(shè)在架體上部進(jìn)行網(wǎng)架橫跨主鋼梁的吊裝。先依次安裝橫跨拉彎主梁，再安裝折線形次梁，滿堂架支撐平臺(tái)需承擔(dān)主梁吊裝荷載和跨空結(jié)構(gòu)區(qū)域荷載，通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)施工圖進(jìn)行深化，擬將主梁分為3段拉彎加工安裝，每段主梁質(zhì)量約為273 kg。在對(duì)弧形鋼結(jié)構(gòu)桿件交點(diǎn)進(jìn)行三維坐標(biāo)復(fù)核后，進(jìn)行主梁的焊接，然后安裝相鄰拱形鋼梁和次鋼梁，直至中庭網(wǎng)架安裝完成。

3 操作要點(diǎn)

3.1 鋼構(gòu)網(wǎng)架桿件深化加工制作

通過鋼構(gòu)網(wǎng)架深化設(shè)計(jì)，對(duì)拱形拉彎主梁進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分段和加工制作，在工廠采用FASTFRAME等空間桁架制造軟件進(jìn)行桿件的下料，解決空間鋼構(gòu)拱架多管相交、管管相貫的復(fù)雜計(jì)算問題和高難度的相貫線及坡口切割問題，通過下料時(shí)嚴(yán)控深化后的桿件尺寸，確保在生產(chǎn)環(huán)節(jié)控制網(wǎng)架安裝質(zhì)量和精度。

3.2 高空組合安裝平臺(tái)平面部署

1）當(dāng)中庭為跨度較大的矩形輪廓時(shí)，可于底層搭設(shè)燈籠立柱式落地滿堂腳手架，立柱間高空鏤空部分連接為桁架平臺(tái)（圖3）。架體布設(shè)參數(shù)根據(jù)工程情況而定。

圖3 矩形中庭燈籠立柱布設(shè)示意

2）當(dāng)中庭為異形輪廓時(shí)，可在跨度較小部分搭設(shè)簡支梁型鋼平臺(tái)，跨度較大部分搭設(shè)燈籠立柱，并于架體頂層，在各類架體之間鏤空部分進(jìn)行桁架體系搭橋連接，形成高空組合平臺(tái)，如圖4所示。

圖4 異形中庭燈籠立柱布設(shè)示意（一）

3）根據(jù)工程的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架桿件質(zhì)量、吊點(diǎn)布設(shè)位置、網(wǎng)架高度及中庭輪廓形狀等因素不同，燈籠立柱的布設(shè)方式也不同。若網(wǎng)架中部鋼梁分段較長、荷載較重，則需要在中庭中部縱向連續(xù)布設(shè)架體，以滿足鋼梁安裝需要，如圖5所示。

圖5 異形中庭燈籠立柱布設(shè)示意（二）

4）當(dāng)中庭跨度較大且中庭輪廓有較大位移設(shè)計(jì)，輪廓上下不通順，有挑出和鏤空部分時(shí)，如商業(yè)中心中庭扶梯為斜向交錯(cuò)設(shè)計(jì)，中庭底層樓板出現(xiàn)錯(cuò)層，設(shè)計(jì)有中庭位移后鏤空區(qū)域。這種情況下，在此區(qū)域搭設(shè)落地架相比其他區(qū)域多出一層或幾層，高度較高，在安全和經(jīng)濟(jì)角度上相對(duì)不利。可選擇在屋面層或較高樓層中庭邊緣搭設(shè)懸挑鋼梁平臺(tái)，同時(shí)在中庭跨度較小部分搭設(shè)簡支梁型鋼平臺(tái)，跨度較大部分由底層搭設(shè)燈籠立柱，并于架體頂層，在高空鏤空部分搭設(shè)桁架體系平臺(tái)（圖6）。

圖6 異形中庭燈籠立柱布設(shè)示意（三）

5）當(dāng)中庭設(shè)計(jì)為異形且逐層位移，較大中庭設(shè)計(jì)高空廊橋進(jìn)行中庭分割時(shí)（圖7），這種情況下應(yīng)充分利用高空既有結(jié)構(gòu)，局部由底層搭設(shè)燈籠立柱，局部搭設(shè)高空簡支鋼梁或懸挑鋼梁型鋼平臺(tái)；局部搭設(shè)高空既有結(jié)構(gòu)落地式滿堂腳手架；在頂部將各架體進(jìn)行桁架體系腳手架搭橋連接，形成整體高空組合安裝平臺(tái)。

圖7 逐層位移的異形中庭

3.3 燈籠立柱式落地滿堂腳手架單元體搭設(shè)

1）燈籠立柱為滿堂腳手架體系，并作為網(wǎng)架主梁的吊裝支撐架，需根據(jù)搭設(shè)高度和支承荷載選擇鋼管類型及立桿布設(shè)方式，若荷載較大，可采用雙立桿的布設(shè)方式。

2）架體搭設(shè)前，根據(jù)立桿平面布置圖進(jìn)行放線，用油漆標(biāo)記立桿位置。

3）燈籠立柱式單元框架搭設(shè)高度不宜超過40 m，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算，當(dāng)燈籠立柱高度較高或支撐荷載較大時(shí)，可通過加密燈籠立柱單元體外圍立桿數(shù)量或加密立桿步距來增強(qiáng)單元框架的穩(wěn)定性，以滿足施工需求。

加密區(qū)水平桿加密時(shí)，應(yīng)向非加密區(qū)延伸至少2跨，支撐結(jié)構(gòu)非加密區(qū)立桿、水平桿間距應(yīng)與加密區(qū)間距互為倍數(shù)。

4）每根立桿底部設(shè)置厚50 mm木墊板，設(shè)置縱、橫向掃地桿，縱向掃地桿應(yīng)采用直角扣件固定在距底座上皮不大于250 mm處的立桿上，橫向掃地桿也應(yīng)采用直角扣件固定在緊靠縱向掃地桿下方的立桿上。

5）如采用扣件式鋼管腳手架搭設(shè)，需根據(jù)架體高度對(duì)立桿進(jìn)行豎向排布選型；立桿應(yīng)采用對(duì)接接頭，且接頭位置不應(yīng)設(shè)置在同步內(nèi)，同步內(nèi)隔1根立桿的2個(gè)相隔接頭在高度方向錯(cuò)開的距離不宜小于500 mm；各接頭中心至柱節(jié)點(diǎn)的距離不宜大于步距的1/3。

6）豎向剪刀撐在架體四周及內(nèi)部縱、橫向間距4.8 m連續(xù)設(shè)置；水平剪刀撐設(shè)置于架體底部水平桿之上及豎向剪刀撐頂部，剪刀撐宜與經(jīng)過的每道立桿連接。架體豎向每6 m滿掛1道水平安全兜網(wǎng)，確保施工安全。

7）燈籠立柱式落地滿堂腳手架立桿伸出操作層，搭設(shè)門式手拉葫蘆支撐架，并設(shè)置斜桿拉結(jié)支撐。在設(shè)計(jì)燈籠立柱架體參數(shù)時(shí)，應(yīng)充分考慮手拉葫蘆吊裝荷載。

8）燈籠立柱組合形成的跨空支撐結(jié)構(gòu)平衡段應(yīng)增設(shè)剪刀撐或斜桿，使沿跨空方向的每排桿件形成桁架。平衡段底層和頂層應(yīng)設(shè)置水平剪刀撐或滿布水平斜桿。跨空部分應(yīng)沿跨空方向的每排桿件形成桁架。跨空部分底層和頂層應(yīng)設(shè)置水平剪刀撐或滿布水平斜桿。跨空支撐結(jié)構(gòu)跨度不宜超過9.6 m。

9）燈籠立柱單元體支撐結(jié)構(gòu)通過連墻件與既有結(jié)構(gòu)作可靠連接，在中庭周圍結(jié)構(gòu)施工時(shí)埋設(shè)鋼筋拉環(huán)，燈籠立柱施工時(shí)搭設(shè)鋼管與立柱拉結(jié)，遇柱時(shí)，宜采用抱柱連接措施，連墻件應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）與既有結(jié)構(gòu)作可靠連接，豎向連接優(yōu)先布置在水平剪刀撐或水平斜桿處；

（2）水平方向連接間隔不宜超過8 m；

（3）連墻件應(yīng)靠近架體主節(jié)點(diǎn)設(shè)置，偏離主節(jié)點(diǎn)的距離宜不大于300 mm；

（4）燈籠立柱單元體或燈籠立柱組合架體的兩端必須設(shè)置連墻件，垂直間距不大于建筑層高；（5）架體頂層和鋼圈梁抱箍拉結(jié)，間距3.6 m一道；（6）連墻件的連墻桿應(yīng)呈水平設(shè)置，當(dāng)不能水平設(shè)置時(shí)，應(yīng)向腳手架一端下斜連接；

（7）支撐結(jié)構(gòu)與既有結(jié)構(gòu)作可靠連接時(shí)，或支撐結(jié)構(gòu)高寬比小于3時(shí)，可不進(jìn)行支撐結(jié)構(gòu)抗傾覆驗(yàn)算；

（8）當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)高寬比大于3，且四周無可靠連接時(shí)，宜在支撐結(jié)構(gòu)上對(duì)稱設(shè)置纜風(fēng)繩或采取其他防止傾覆的措施；

（9）燈籠立柱及組合支撐平臺(tái)應(yīng)采取防雷接地措施，并符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

3.4 高空既有結(jié)構(gòu)滿堂架搭設(shè)

在中庭高空既有結(jié)構(gòu)搭設(shè)落地式滿堂架，架體類型及構(gòu)造要求同滿堂燈籠立柱，架體設(shè)計(jì)參數(shù)視工程情況而定。

3.5 中庭型鋼平臺(tái)搭設(shè)

利用高空既有結(jié)構(gòu)，搭設(shè)型鋼平臺(tái)，其搭設(shè)要點(diǎn)有：

1）提前進(jìn)行中庭網(wǎng)架安裝方案策劃，在主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)預(yù)埋鋼梁錨環(huán)。錨固構(gòu)造為φ20 mm的U形錨栓倒穿樓板，并與63 mm×6 mm等邊角鋼壓板連接，如圖8所示。

圖8 鋼平臺(tái)錨固端細(xì)部構(gòu)造

2）利用異形中庭鏤空跨度較小部分搭設(shè)簡支型鋼平臺(tái)，部分簡支鋼梁平臺(tái)需承受吊裝荷載。

3）根據(jù)中庭的鏤空跨度，在屋面層或較高樓層局部搭設(shè)懸挑型鋼平臺(tái)，此類平臺(tái)受力形式一般設(shè)計(jì)為操作平臺(tái)。

4）在工字鋼上表面立桿與型鋼連接處，焊接高200 mm的φ20 mm定位筋。

5）利用塔吊吊裝、人工手拉葫蘆牽引、杠桿撬運(yùn)等方法進(jìn)行鋼平臺(tái)型鋼搭設(shè)，并在型鋼錨固端焊接2道槽鋼或粗鋼筋，使鋼平臺(tái)由錨固端連為一個(gè)整體，增強(qiáng)鋼平臺(tái)的整體穩(wěn)定性。

6）于立桿定位鋼筋處滿掛水平安全兜網(wǎng)，鋪設(shè)腳手板，搭設(shè)滿堂體系平臺(tái)。

4 結(jié)語

金地西安湖城大境商業(yè)項(xiàng)目采用高空組合支撐平臺(tái)施工技術(shù)進(jìn)行鋼拱架采光頂?shù)氖┕ぃㄟ^在傳統(tǒng)滿堂架基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分利用高空既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋼平臺(tái)和滿堂架搭設(shè)，節(jié)省了大量架體的搭拆，同時(shí)，提供高空操作面整體平臺(tái)進(jìn)行施工，不受其他工序施工影響，施工質(zhì)量易于把控，施工方便快捷，為中庭周圍其他裝修工序及時(shí)提供工作面。