高層建筑屋面大型懸挑造型鋼結構支護探討

張 強（深圳市恒浩建工程項目管理有限公司，廣東深圳518040）

高層建筑屋面大型懸挑造型鋼結構支護探討

張 強（深圳市恒浩建工程項目管理有限公司，廣東深圳518040）

由于受到懸挑長度與高度等因素的限制，高層建筑懸挑鋼結構屋面施工無法按照傳統滿堂腳手架搭設方式進行施工，存在的安全風險非常大，質量控制難度也很大，成為工程施工中的重點和難點。文章主要以工程實例作為主要背景，對高層懸挑鋼結構屋面鋼結構支護施工工藝及施工技術進行了分析，并提出了屋面懸挑鋼結構施工中需要重點控制的施工工序，希望本文的分析可以為同行業人士的研究提供一些參考。

高層建筑屋面；大型懸挑造型；鋼結構支護

近年來為了緩解城市人口居住壓力，高層建筑成為慣用設計，大大增加了建筑的綜合性，達到了整合城區美觀度的總體要求。為此，高層建筑構架體系也呈現出一定的復雜性，大型懸挑鋼構架逐漸替代了原有的建筑體型與框架，新穎的構架類型為人們帶來了頗多新穎感，然而也增加了很多施工困難。下面結合筆者實際工作經驗，具體談一談高層建筑屋面大型懸挑型鋼結構支護的相關問題。

1 工程概況

某市工人體育館四期工程，其總建筑面積約為80000m2，總建筑高度為168m，地上地下分別為45層、2層，主要功能是客房和酒店，整體結構上部為框架-筒體結構，共需要10根鋼柱，屋面整體形狀呈梯形，四面外挑，其形狀就像一架待起飛的“隱形飛機”。左右、前后分別懸挑2m、6.75m，建筑主體施工完成以后出現了設計變更，將屋面后部拆除，實際上懸挑成了3m，前部增加到9.75m，四周、底面采用鋼骨架彩色鋁質面裝飾層，屋蓋采用壓型鋼板混凝土樓面。

2 工程中的關鍵點

①懸挑構架規模偏大的情況下，施工時段內施工機械不能順暢進出。例如吊裝專用機械必須安裝在懸挑構架下，完成地面拼裝之后，如果實施不帶支撐的安設方法，可以很快完成施工，大大縮短原有成本；同時施工機械的應用使得原有回旋空間得到了延展，局部架構之下的懸挑部分，如果選擇常見的分段懸臂，不可避免的會耗費掉很多措施費用，而選擇噸位較大的吊機，則可以有效應付分段態勢以下的加長部分。②利用高空特有的節點拼焊，充分顧及范疇形狀更替，需要預設可用的焊接方案，按照從下到上的順序對接既有焊縫，如果不顧忌時段壓縮沉降，運算得到的起拱數值的精準性得不到保證。③45層四面都設有懸挑鋼結構，注意防護腳手架的搭設高度保持在26～45m之間，這時當地為臺風季節，需要在14m以上進行滿堂排架的搭設，經過主管部門專家論證，安裝與裝修鋼選調價必須搭設安全操作平臺，這樣才能保證施工安全性。還需要在鋼屋蓋外挑四周、吊頂，并對其進行精裝修，因此必須安設足夠的防護腳手架（圖1）。④完成第一次鋼結構安裝工作之后，業主要求涉及變更，將屋面后部5m懸挑鋼結構拆除，并在屋面前部增設2.5m增挑，從總體上來看嗎，前部懸挑的長度達到了9.75m，施工難度大大增加。

圖1 操作防護腳手架示意圖

3 大型懸挑造型鋼結構支護施工方法

3.1 確定施工方案

變更之前屋面鋼結構利用現場塔式起重機進行吊裝，按照設計圖紙，根據現場條件搭設落地式滿堂式腳手架，其最大高度是26.5m，屋面為懸挑型鋼和鋼絲繩斜拉結合的方式，每層鋼平臺和鋼主梁均按照軸線進行逐個吊裝，以保證安裝的穩定性，架體必須和鋼結構安裝同時進行，而懸挑操作腳手架與滿堂式腳手架均隨著作業層鋪設安全網、木模板等，以保證整體安全性。變更以后為解決屋面前部操作架問題，44層的位置上選用27號工字鋼向外懸挑，并搭設了斜拉懸挑式操作平臺架，同時搭設鋼結構內側防護設施，保證吊裝均在防護架內側，充分保證人員操作過程中的安全性。

3.2 變更后的主要施工技術

經專家論證后43～44層鋼結構、三面懸挑鋼結構均按照常規方式搭設滿堂式腳手架，其高度在11～26.5m之間，18m以下高度均安裝雙立桿腳手架，將斜立面邊梁和周邊連接起來，嚴格按照規定水平設置垂直剪刀撐，并安裝安全網。44層選擇相應位置利用27號工字鋼作為主梁向外懸挑，并搭設施工平臺。將14號槽鋼作為連系梁，利用焊接方式將槽鋼之間進行連接，利用φ48×3鋼管對懸挑區進行區間支撐。分段施工以減少懸挑鋼平臺的永久荷載，在最遠端裝修時以鋼平臺最不利受力狀態進行受力驗算。

3.3 大懸挑設計變更后的補充方案

由于發生了設計變更，取消了“隱形飛機”原來懸挑部位上的混凝土屋面板，這樣一來，原來施工操作平臺的總體長度就不能充分滿足施工需要，只能以原來操作平臺為基礎，增加一個懸挑操作平臺。在懸挑操作平臺安裝操作開始之前，需要按照設計要求對原懸挑鋼結構梁進行必要的加固，同時將兩根18號工字鋼焊接在44層外鋼梁上，對鋼梁起到臨時反支撐的作用。該懸挑鋼平臺利用18號工字鋼（6m，2根）作為主梁，利用14號槽鋼作為連系梁和次梁，槽鋼之間的連接和工字鋼之間的連接都利用焊接方式進行。大懸挑鋼結構梁操作完成后，利用直徑20mm鋼絲繩替換原來操作平臺上的鋼絲繩，同時利用14號工字鋼在懸挑平臺上將鋼結構和懸挑平臺連接成一個整體。

因為原來的屋面懸挑混凝土屋面板被取消，懸挑鋼梁荷載大大減少，利用已經施工完成的懸挑鋼梁承載增加的懸挑操作平臺，為了從最大程度上降低平臺施工荷載，同時還能使施工操作要求得到滿足，需要分階段對鋼平臺進行搭設。在腳手架上面鋪設腳手板，利用平網對鋼平臺和腳手架之間進行防護。

3.4 施工工藝

在設計變更之前，操作懸挑鋼平臺利用27號工字鋼（12m）制作，安裝完43～45層鋼框架結構之后，利用塔式起重機將其運送到44層，并固定于框架梁柱節點的位置，臨時利用預制鋼抱箍進行固定，并利用φ28鋼環和φ20主拉鋼絲繩進行反拉固定，最后固定好懸挑工字鋼的根部。屋面鋼結構與裝飾支架均利用塔式起重機施工，方案變更之后先在地面上進行大懸挑鋼平臺的制作，然后利用塔式起重機將屋面前部多余的鋼梁拆除，重新將變更之后的裝置構架和懸挑結構接長。注意應先裝置變更以后的屋面2.5m長鋼構架，然后再對變更之前的懸挑鋼結構進行裝飾。

大懸挑鋼平臺搭設的步驟：首先加固已經施工完成的鋼梁，然后在原鋼平臺基礎上增加反拉φ20鋼絲繩，第三利用18號工字鋼進行斜向支撐，完成焊接，第四，將大懸挑鋼平臺吊裝到位，第五將U形環卡緊、完成16號工字鋼焊接操作，最后完成φ16號鋼絲反拉、安裝維護鋼管及安全網。

3.5 大懸挑操作鋼平臺拆除

拆除大懸挑操作鋼平臺必須逐步進行，隨著施工進度的推進逐步將其拆除，具體拆除順序如下：裝修完成以后將平臺操作架拆除，然后將已裝修外側防護架、防護網拆除，將最遠處次梁反拉鋼絲繩拆除，拆除最遠處的連系梁，再將已裝修完成部位的防護網與竹腳手板拆除，拆除最遠處的次梁，這里需要注意的是，需要利用火焰切割的方式，利用焊接點將次梁與連系梁割除。重復以上各步驟一直到全部拆除鋼平臺上的所有構件為止，最后利用倒鏈將主懸挑鋼梁拉倒樓層之中。

利用密目網、大眼網及竹腳手板設置水平防護，將一道水平大眼網設置在落地架中間位置上起到防護性作用，再在最上端操作平臺上設置密目網、大眼網，上面鋪上一層竹腳手板，并注意在懸挑位置上，在原有基礎之上設置一道密目網、大眼網，最后在上面鋪上一層竹笆片。

4 結語

綜上所述，本文結合工程實例，對高層建筑懸挑鋼結構屋面大型懸挑鋼結構支護施工技術進行了詳細介紹和分析，具體包括施工方案的確定、變更后主要施工技術、大懸挑設計變更后的補充施工、主要施工工藝及大懸挑操作鋼平臺拆除等。結合工程現場具體情況，應利用有效措施保證施工安全及施工質量。注意施工過程中應有效解決好施工機械進出問題、高空節點焊接問題、防護腳手架設置問題以及設計變更問題，在現場設置專職安全員監督各項安全措施的落實，對現場施工人員、機械設備及用電等進行統一管理。

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TU758.11

A

2095-2066（2016）36-0209-02

2016-11-26

張 強（1967-），男，中級工程師，本科，主要從事工程監理工作。