挑空層鋼梁支座支撐架裝置在建筑施工中的應(yīng)用

吳化彬 李 峰

山東三箭建設(shè)工程股份有限公司 山東 濟(jì)南 250000

1 前言

目前建筑施工中，附著式升降腳手架（以下簡(jiǎn)稱(chēng)集成爬架）作為一種新型技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種項(xiàng)目。集成爬架的常規(guī)做法是附著點(diǎn)位設(shè)置在建筑物的結(jié)構(gòu)上，因此可以滿(mǎn)足正常卸荷，可以保證附著式升降腳手架能安全正常提升。對(duì)于一些異形建筑物，尤其是建筑物的外立面為不規(guī)則的立面時(shí)，爬架的安裝較為困難，對(duì)于同一立面只有兩個(gè)機(jī)位支撐點(diǎn)，極端情況下只有一個(gè)機(jī)位支撐點(diǎn)，且爬架上部懸挑端過(guò)長(zhǎng)，存在極大的安全風(fēng)險(xiǎn)[1]。

山東三箭集團(tuán)在2020年承建的濟(jì)南嵐橋大廈項(xiàng)目，外圍護(hù)架體采用集成爬架，本工程西側(cè)C-D軸和東側(cè)C-D軸個(gè)別樓層缺少梁板，兩側(cè)剪力墻柱距7800mm,經(jīng)計(jì)算用爬升架搭設(shè)兩個(gè)支座點(diǎn)距離超出規(guī)范，此區(qū)域按常規(guī)做法需搭設(shè)懸挑工字鋼鋼管架外掛鋼板網(wǎng)防護(hù)。為此在該部位設(shè)計(jì)應(yīng)用了一種用于爬架附墻支座的鋼梁支座支撐架技術(shù)，解決了在建筑物的不規(guī)則的外立面上安全安裝使用爬架的問(wèn)題，獲得了良好的效益。在整個(gè)施工過(guò)程中，甲乙雙方管理人員和施工人員充分認(rèn)識(shí)到鋼梁支座支撐架技術(shù)給施工過(guò)程安全、質(zhì)量、進(jìn)度、衛(wèi)生環(huán)保等方面帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。

2 特點(diǎn)

集成爬架挑空層鋼梁支座支撐架裝置具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

2.1 結(jié)合使用挑空層鋼梁支座支撐架裝置，無(wú)梁板結(jié)構(gòu)處集成爬架架體安裝和強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求。

2.2 實(shí)現(xiàn)了集成爬架架體的同步提升，減少了施工工序，使工程外觀形象得到統(tǒng)一。

2.3 施工方便，解決了原先需搭設(shè)懸挑工字鋼鋼管架外掛鋼板網(wǎng)防護(hù)帶來(lái)的費(fèi)用增加，減少了生產(chǎn)和安裝成本。

2.4 縮短了工期，降低了施工費(fèi)用。

2.5 裝置方便周轉(zhuǎn)使用且回收價(jià)值高。

3 適用范圍

本工作法適用于工業(yè)與民用建筑工程主體結(jié)構(gòu)為異形建筑物，尤其是建筑物的外立面為不規(guī)則的立面時(shí)，集成式升降腳手架的安裝較為困難的工程。

4 工藝原理

集成爬架挑空層鋼梁支座支撐架裝置，由結(jié)構(gòu)形式、固定方式、拆卸方式三部分組成。

圖1 集成爬架鋼梁支座支撐架裝置示意圖

4.1 結(jié)構(gòu)形式

結(jié)構(gòu)形式主要包括型材鋼梁主體的上部簡(jiǎn)支梁，獨(dú)立柱支撐的下部支撐，以螺栓連接方式的各部件組合。

上部簡(jiǎn)支梁材料采用工字鋼型材鋼梁。工字鋼型材鋼梁抗彎能力和抗扭能力都明顯強(qiáng)與其它型鋼，組合安裝方便，方便打孔與主框架連接安裝，滿(mǎn)足整體穩(wěn)定性要求，實(shí)用性好。簡(jiǎn)支梁下部支撐采用獨(dú)立柱支撐，能滿(mǎn)足整體穩(wěn)定性要求，節(jié)約安裝時(shí)間和費(fèi)用[2]。螺栓連接方式便于采用爬架安裝常用的“緊配合”安裝方式，兩側(cè)鋼三角架通過(guò)擰緊螺栓，擠壓連接件完成安裝。安裝時(shí)采用力矩扳手，可快速安裝、拆卸，全部構(gòu)件均可周轉(zhuǎn)使用，除高空作業(yè)的安全帶，基本不需專(zhuān)用防護(hù)用具，受周?chē)h(huán)境影響很小，符合文明施工和環(huán)保要求。

4.2 固定方式

固定方式主要包括鋼梁兩側(cè)支撐與兩側(cè)砼立柱固定，下部支撐與地面固定，上部簡(jiǎn)支梁與集成爬架支座固定。

固定方式采用螺栓連接方式，兩側(cè)混凝土柱預(yù)埋套管，利用螺桿、螺帽固定三角鋼架斜撐構(gòu)件固定于兩側(cè)砼立柱，形成簡(jiǎn)支梁的承載平臺(tái)，將鋼梁荷載傳導(dǎo)至砼立柱，滿(mǎn)足整體穩(wěn)定性要求，安全性高，螺栓連接方式相比于存在污染的焊接方式，便于拆裝，符合文明施工要求，且節(jié)約安裝時(shí)間和費(fèi)用[3]。

4.3 拆卸方式

采用手動(dòng)葫蘆吊裝和拆卸。

手動(dòng)葫蘆吊裝能力滿(mǎn)足吊裝要求，方便進(jìn)行提升、牽引、下降、校準(zhǔn)等作業(yè)，可以方便的選擇合適的操作位置，固定牢固，不易滑動(dòng)，簡(jiǎn)單實(shí)用，安全性好。

5 工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 具體的流程工藝如下

繪制加工圖紙→材料準(zhǔn)備→加工鋼梁、鋼三角支座→檢查鋼件下料尺寸偏差→各部件焊接→各部件單元組裝→檢查及驗(yàn)收→支撐架裝置現(xiàn)場(chǎng)吊裝組裝→清支撐架裝置現(xiàn)場(chǎng)吊裝拆卸→下一循環(huán)

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 前期準(zhǔn)備

上部簡(jiǎn)支梁制作：

鋼梁采用H-588*300*12*20鋼梁（型號(hào)600*300），鋼梁兩側(cè)焊接400*600*20mm的鋼板，鋼板穿孔，采用螺栓連接，在柱子上預(yù)埋30*500的絲杠；由于C軸、D軸柱子之間的距離過(guò)大為了方便吊裝，鋼梁分成三段安裝，兩段2000mm，一段2780mm，段與段之間采用30*250的絲杠螺栓連接，并在中間2780mm的鋼梁兩段下部采用48mm的鋼管頂撐以防止鋼梁下墜，鋼管上方安裝絲杠固定。

利用CAD繪制鋼梁支座支撐架裝置設(shè)計(jì)圖：

圖2 鋼梁安裝平面圖

圖3 鋼梁與三角支座連接圖

采用理正工具箱7.0PB4對(duì)擬定的長(zhǎng)度為6800mm，截面為H-588*300*12*20-Q235的主梁計(jì)算模型的抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、穩(wěn)定性及撓度進(jìn)行全面設(shè)計(jì)驗(yàn)算。

圖4 加工鋼梁圖

鋼梁、三角支架在正式加工組裝前，首先進(jìn)行預(yù)拼裝，采用定位焊進(jìn)行臨時(shí)固定。檢查鋼支架長(zhǎng)度、寬度和整體擾度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)尺寸要求后，再進(jìn)行正式焊接。

將每2組長(zhǎng)度為2000mm與1組長(zhǎng)度為2780mm工字鋼橫梁預(yù)拼裝；將拼裝好的H型鋼梁與鋼三角支座預(yù)拼裝。采用P1B-DV-20C，100～200力矩范圍的電動(dòng)扳手?jǐn)Q緊螺栓，采用 0～100N·m測(cè)區(qū)電子測(cè)試儀檢測(cè)螺栓擰緊力矩。

5.2.2 安裝

圖5 現(xiàn)場(chǎng)安裝照片

鋼梁支座支撐架裝置運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后保持構(gòu)件表面清潔。為確保安裝施工的安全性，本工法的鋼梁支座支撐架裝置遵循先安裝兩側(cè)剪力墻柱三角支座支撐后安裝上部簡(jiǎn)支梁的原則，按先兩側(cè)，后中間的順序進(jìn)行吊裝安裝作業(yè)。

(1)兩側(cè)支撐與砼立柱固定采用螺栓連接

使用5m鋼卷尺測(cè)量吊點(diǎn)位置，吊裝過(guò)程中，安裝人員使用水準(zhǔn)儀抄測(cè)構(gòu)件水平偏差；將兩組鋼架三角斜支撐分別固定于兩側(cè)砼立柱，絲杠通過(guò)砼立柱預(yù)埋好的套管將外側(cè)鋼板與內(nèi)側(cè)鋼架三角斜支撐用固定，采用P1B-DV-20C，100～200力矩范圍的電動(dòng)扳手?jǐn)Q緊螺栓，采用 0～100N·m測(cè)區(qū)電子測(cè)試儀檢測(cè)螺栓擰緊力矩，實(shí)現(xiàn)裝置的緊密性，形成一組整體空間幾何不可變體系的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)單元。

(2)手動(dòng)葫蘆吊裝安裝上部鋼梁

之后將兩組手動(dòng)葫蘆分別掛至砼立柱上部預(yù)埋吊點(diǎn)，葫蘆掛鉤掛至鋼梁內(nèi)側(cè)1500mm處兩處鋼板吊點(diǎn)，按操作規(guī)范完成吊裝兩端鋼梁至鋼三角斜支撐上部，裝置按照“緊配合”方式，通過(guò)預(yù)留孔螺栓連接。之后吊裝安裝中段鋼梁與兩端鋼梁利用法蘭螺栓連接，按要求完成鋼梁下部獨(dú)立支撐與地腳螺栓的安裝緊固。

(3)鋼梁與集成爬架附墻支座連接

鋼梁裝置吊裝安裝完成后，通過(guò)鋼梁向內(nèi)1500mm的焊接鋼板的螺栓孔，用螺栓、角鋼法蘭與與集成爬架豎向主框架軌道上的附墻支座通過(guò)相連，軌道立桿的附墻支座與兩組鋼梁通過(guò)三道連接夾板連接形成整體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)單元。

圖6 現(xiàn)場(chǎng)安裝照片

(4)按照集成爬架施工規(guī)范要求完成提升系統(tǒng)組裝

按照集成爬架施工規(guī)范要求將安裝完成的鋼梁支座支撐架裝置與集成爬架豎向鋼軌的附墻支座完成連接，然后安裝其它提升系統(tǒng)組件；

鋼梁支座支撐架裝置安裝完成24h后，由專(zhuān)門(mén)的工人采用 0～100N·m測(cè)區(qū)電子測(cè)試儀檢測(cè)螺栓擰緊力矩，力矩不小于75N·m。

6 質(zhì)量控制

質(zhì)量控制嚴(yán)格執(zhí)行以下規(guī)范

6.1 根據(jù)加工圖的尺寸，切割工字鋼梁、鋼支架、鋼板、角鋼法蘭，檢查切割后的材料長(zhǎng)度尺寸，下料長(zhǎng)度偏差小于3mm。

6.2 采用J422級(jí)焊條，5級(jí)焊工施焊，沿桿件接觸面滿(mǎn)焊,采用游標(biāo)卡尺檢測(cè)焊縫寬度。

鋼梁、三角支架在正式加工組裝前，首先進(jìn)行預(yù)拼裝，采用定位焊進(jìn)行臨時(shí)固定。檢查鋼支架長(zhǎng)度、寬度和整體擾度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)尺寸要求后，再進(jìn)行正式焊接。焊接時(shí)，加工廠(chǎng)內(nèi)溫度不得低于5°，濕度不得低于85%。大風(fēng)天氣時(shí)，加工廠(chǎng)門(mén)窗需關(guān)閉。焊接支撐柱時(shí)，需兩名工人在對(duì)角位置同時(shí)按逆時(shí)針或順時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行焊接。焊縫長(zhǎng)度一律滿(mǎn)焊。焊縫高度＞3mm，焊縫寬度＞5mm（依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范GB50661-2011》）。工廠(chǎng)對(duì)接焊縫1級(jí)或1級(jí)以上，其余焊縫為3級(jí)。

經(jīng)檢查焊縫波紋均勻，無(wú)氣孔和燒傷現(xiàn)象，達(dá)到3級(jí)焊縫要求。采用游標(biāo)卡尺檢測(cè)焊縫高度＞3mm，焊縫寬度＞5mm。

6.3 依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范GB50661-2011》。

6.4 《建筑工程施工質(zhì)量驗(yàn)收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50300-2013。

6.5 其他與本工程有關(guān)的現(xiàn)行工程技術(shù)、質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)、施工及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。

7 工程實(shí)例及應(yīng)用效果

7.1 工程概況 濟(jì)南嵐橋大廈工程位于濟(jì)南市CBD片區(qū)，濟(jì)南市歷下區(qū)，解放東路以南，經(jīng)十東路以北，處于中央商務(wù)區(qū)4-37地塊。建筑面積：約72000m2，建筑層數(shù)地上26層，地下2層，結(jié)構(gòu)形式為框架-核心筒結(jié)構(gòu)。

7.2 效果評(píng)價(jià)

嵐橋大廈為三箭集團(tuán)重點(diǎn)工程，設(shè)定集成爬架使用期限8個(gè)月，工期要求嚴(yán)格，對(duì)外觀形象要求高。本工程西側(cè)C-D軸8F/12F/16F/24F/25F缺少梁板，東側(cè)C-D軸

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)爬架附墻支座的鋼梁支座支撐架裝置的安裝應(yīng)用和使用過(guò)程證明，結(jié)合使用挑空層鋼梁支座支撐架裝置，無(wú)梁板結(jié)構(gòu)處集成爬架架體安裝和強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性滿(mǎn)足要求，并實(shí)現(xiàn)了集成爬架架體的同步提升，使工程外觀形象得到統(tǒng)一，縮短了工期，降低了施工費(fèi)用。使用集成爬架鋼梁支座支撐架裝置解決了原先需搭設(shè)懸挑工字鋼鋼管架外掛鋼板網(wǎng)防護(hù)帶來(lái)的費(fèi)用增加，減少了生產(chǎn)和安裝成本，提高了施工的安全性，提升了公司在建筑施工單位的良好形象，應(yīng)用中得到建設(shè)單位、監(jiān)理單位和社會(huì)人士的認(rèn)可。并且該裝置安裝拆除過(guò)程無(wú)揚(yáng)塵、廢棄物等污染，拆除后可重復(fù)周轉(zhuǎn)使用，節(jié)能環(huán)保，因此該裝置可以廣泛應(yīng)用于類(lèi)似的工程中，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。