高空超長外懸大挑檐結構在混凝土屋面施工中的研究與應用

宋健

（山西三建集團有限公司，山西 長治 046000）

1 工程概況

本文以上黨區新建高中項目綜合教學樓工程作為研究對象，項目位于長治市上黨區柳林莊村南側，柳林北街北側。該建筑物東西方向長度為90.86m，南北方向寬度為24.4m，挑檐外伸3m。該工程懸挑構件跨度大，離地較高建筑高度為29.36m。

2 屋面挑檐結構設計

本項目結構屬于典型的全現澆鋼筋混凝土結構，為了提升建筑結構的穩定性，項目單位還在2 棟塔樓的機房層上方專門安設了弧形斜屋面、外懸挑天溝，結構整體南北、東西走向的設置各不相同，南北懸挑設為3700mm，東西方向則設計為不規則形狀，兩端中間局部懸挑長度能夠達到5230mm。

3 技術難點

項目屋面結構主要設計為懸挑鋼筋混凝土結構，測量發現該結構內檐口高度達到24m 以上，寬度較大。若是將滿堂落地腳手架用于本項目的施工之中，則難以保障項目安全性能，加之項目本就受到空間等因素的限制，最終決定在建筑17 層樓面搭建懸挑式支撐鋼平臺系統，在“一撐一拉”的受力作用下輔助施工。需要注意的是，該平臺的搭建、拆除同樣被視為施工的重難點。

4 懸挑支撐系統施工工藝

4.1 施工工藝流程

項目單位應嚴格參照“立桿直接作用于主懸挑梁、梁底部斜支撐、梁端部斜拉索。”的流程對懸挑支撐系統進行施工。即在“一拉一撐”的雙重受力作用下開展施工，并在其表面鋪設相應的鋼板、防護架，有效保障施工環境的安全。圖1 為懸挑鋼平臺的具體結構。

圖1 懸挑工字鋼立面

懸挑支撐鋼平臺建造的目的是為了輔助工作人員進行屋面天溝結構的施工以及配合后續二次裝修的開展。工作人員在進行施工之前，首先需要保障施工環境的安全，具體施工流程如下：①提前準備好所有構件、預埋好鋼板、貓環。②固定住主梁、斜撐。③鋪設次梁、鋼板，完成機房層的加工。④搭設腳手架，檢查最終施工質量。

4.2 操作要點

4.2.1 構配件加工配備

該環節要求工作人員提前配備好所有的主梁、斜撐，并將其擺放至指定區域，并提前將塔式起重機、機械設備等全部準備在施工現場。待所有構配件加工結束之后，工作人員應對其外觀、質量進行檢查，確保符合規定的標準后，對其進行防腐處理，保障其品質。

4.2.2 錨環、鋼板預埋

工作人員需要參照支模內架體立桿縱距來確定相鄰懸挑梁之間的間距，確保所有縱距相等[1]。與此同時，施工過程中所有使用到的鋼板、錨環都應該在施工之前準備好，并參照設計規定放樣預埋，確定其水平、垂直位置，后續澆筑的時候還需選派專人全程從旁看護。

4.2.3 主梁安裝固定

工作人員可在塔式起重機的作用下起吊工字鋼，將其吊放到相應的位置，施工時選派專人測量懸挑長度，確保不出現歪斜，懸挑起點位置可根據實際情況安設50mm×100mm 木方，目的是為了抬高其位置，令外口高度適當超過內口。與此同時，施工人員應在懸挑梁尾部挑選3 處位置，借助鋼筋將其連接至混凝土結構上，所有鋼筋錨環和型鋼之間的間隙需要借助木楔進行填滿，其目的是為了提升內部結構的緊密度，提升整體結構的穩定性。

4.2.4 斜撐安裝固定

工作人員需在離懸挑端部2～2.2m 安置一道斜撐鋼柱，并借助Ⅰ16 鋼固定其位置，這一流程需要同時選派兩位工人共同完成，待點焊工序全部結束后，即可開始后續的安裝作業。為了降低施工難度、有效保障斜撐整體施工質量以及結構的穩定性，工作人員還可以在斜撐與主梁相連的部位安設焊接托板。結構內若是懸挑長度超出5m，則需要專門對鋼梁底部進行加強處理，例如可以將兩道斜撐焊接在結構上，是指成為一個整體。此外，斜撐底端、預埋鋼板都應緊密焊接在一起，并專門做好防銹處置。

4.2.5 次梁、鋼板鋪設

（1）本項目主要選用了└50×5 的角鋼次梁，將其兩大角口與主梁連接起來，維持1.2m 左右的間距。同時，為了使整個結構形成一個整體，工作人員可在底部的斜撐工字鋼安設一道通長└50×5 的角鋼次梁，以此提升整體結構的穩定性，保障施工環境的安全；不僅如此，角鋼次梁還能夠充當上部鋪設鋼板的次梁，在其作用下，結構的受力將會變得更加均勻。

（2）工作人員須嚴格參照鋼板尺寸大小開展各項鋪設工作，且需確保其搭接處設計在主梁、次梁表面，提前留有足夠的搭接長度，確保所有點位焊接牢固。需要注意的是，所有擺放立桿的區域都應該提前預留出孔洞并做好放樣工作。

（3）待鋼平臺制作完成后，項目單位應選派專業人員進行驗收，確保其符合設計規定的標準之后，才能開始外腳手架的安裝工作。其中，立桿底端必須焊接鋼筋頭，確保其間距和懸挑鋼梁的縱向間距倍數維持一直，步距大小控制在1.5m。

4.2.6 機房層結構施工

在開始進行機房層施工之前，應參照鋼梁位置進行放線，提前預埋好所有的鋼吊環。考慮到鋼拉索受力梁充當了懸挑梁的作用，因此在進行施工的時候尤其需要對這一部位進行加固。混凝土澆筑結束后需靜置72h 之后才能開始后續施工，所有安設在底部的支撐都不可以擅自拆除。

4.2.7 鋼拉索施工

項目所有的鋼拉索主要由φ25 圓鋼制成，施工時需加以30 號花籃螺栓進行輔助。在進行該環節的施工之前，施工人員必須重點關注鋼拉索的受力問題，即必須保證預埋的鋼板位置精準無誤。后續鋼索安裝的時候，則要密切關注鋼索和預埋鋼板連接片、花籃螺栓等構件是否連接牢固，避免出現脫落等問題。整個施工開展過程中，項目單位應定期選派專業人員進行檢修，如實填寫記錄。

4.3 架體的搭設

（1）待懸挑鋼梁安設結束后即可開始架設架體，工作人員需注意確保立桿與外墻之間間隔30mm 以上的距離，而軸線方向同樣需要和建筑物外墻切線方向維持平行。

（2）在這一環節之中，工作人員首先需要完成架體的安裝，需嚴格觀察其水平、垂直狀況以及與外墻的距離大小。

（3）所有立桿需借助對接扣件進行連接，且所有構件必須交錯布置在一起，相鄰立桿的接頭禁止安設在同步之中，同步內立桿的兩個接頭在統一高度水平之間的距離必須超出500mm；每個接頭的中心和主節點之間的距離必須控制在整體步局的1/3 以內。

（4）若腳手架立桿基礎的高度不一致，此時可將高處的縱向掃地桿朝著低處進行延伸，以便固定其位置。

（5）相同橫桿兩端之間的高度需維持在5mm 以內，橫桿累計高度差則需維持在20mm 以內。

（6）所有施工操作必須嚴格參照設計規定進行，只有這樣才能保證最終施工質量。

4.4 連墻件設置

（1）工作人員需根據連墻件設置的要求，在腳手架、連接墻處安設拉結點，但需要注意對其轉角和頂部區域進行加密處理[2]。其中，連墻件的連墻桿必須水平擺放，一旦發現其水平位置出現偏移，此時必須向腳手架一側下斜連接；所有連墻件都應該自底部首個縱向水平桿的位置開始安設。

（2）工作人員必須保證拉結點位置牢固，不會出現位置偏移或者變形，應盡可能將其設置在外架縱橫向水平桿接點周邊。所有的拉結點應盡量靠近主節點，最多不能超出主節點300mm 以外的范圍。

（3）對于外墻部分拉結點的設置同樣需要嚴格參照上述標準進行，若施工過程中必須暫時撤銷掉原來的拉結點，此時則必須根據當前情況進行補設，其目的是為了確保外架結構的穩定性，保障施工安全。

（4）需要注意的是，對于東西兩側的剪力墻而言，普通的鋼管連墻件并不能滿足其設計標準，此時需要使用配備了預埋螺且連接了鋼板的鋼管進行施工。其中，最好選用100mm×100mm×8mm 規格的鋼板、而螺栓尺寸則可選用M12 螺栓。

（5）連接件應置于腳手架內外立桿處，可選用φ48×2.7 鋼管進行施工，以“二步三跨”的形式進行擺放。所有連接件與主節點之間的間隔必須控制在300mm 以內，連接件可以被視為維系腳手架結構穩定的重要內容，嚴禁工作人員違規拆除。

4.5 剪刀撐設置

（1）依照由下而上的原則為懸挑架側立面安設剪刀撐。

（2）每個剪刀撐的寬度必須能夠覆蓋5～7 根立柱，即其寬度應在6m 以上，地面傾角則需要維持在45°～60°的區域內。

（3）剪刀撐斜桿的所有接頭必須搭接，其距離搭接長度應控制在1m 以上，可同時借助三個旋轉扣件進行固定。

（4）應將剪刀撐的斜桿安設在旋轉扣件、水平桿立柱表面，而其中心線和主節點之間的距離應維持在150mm 范圍內。

（5）工作人員應在所有一字型、開口型兩側安設斜撐。

4.6 連系梁設置

項目單位需在外腳手架轉接部位的懸挑鋼梁上擺放三根型號為16#的工字鋼，在工字鋼的作用下，連系梁與其他結構將連接成為一個整體。需要注意的是，每個懸挑梁的兩個都必須連接三根以上的連系梁，且所有立桿都必須具備獨立的支撐點。

對于外陽臺、外門窗、轉角等區域，若工作人員測量發現其寬度大于腳手架立桿間距，此時為了維系整個腳手架結構的穩定，可為其配備16#工字鋼橫向鋼梁。需要注意的是，在安設該鋼梁的時候必須嚴格把控其間距。

4.7 其他設置

（1）腳手板：整個腳手架作業層都應該完全覆蓋腳手板，項目可使用鋼芭片作為腳手板的主要施工材料，相鄰腳手板之間可利用對接或搭接等方式緊密連接在一起，但需要在其四周安設1.2mm 以上直徑大小的鍍鋅鋼絲，無須安設專門的探頭板。

（2）防護欄桿和擋腳板：工作人員需要在立桿內側安設適量的防護欄桿、擋腳板，其中擋腳板的高度控制在180mm 為宜。

4.8 腳手架拆除

應嚴格參照“從上而下”的順序開展施工，在進行拆除的過程中應密切觀察其是否出現了上下交叉作業的問題；相同層面的桿件與配件都應該嚴格參照由外至內的順序拆卸；而對于剪刀撐、斜撐桿等設備，則需要等到相應部位完全施工結束后才可以開始拆除。

4.9 驗收

工作人員應嚴格參照分段流程開展驗收工作，一旦發現其存在質量問題，應立即回報上級部門組織整改。項目單位需定期選派專業人員對鋼平臺進行清理、檢查。若施工過程中發現多層板中出現損壞、脫落等問題，則應立即派遣專業人員開展修復工作，保證最終施工質量[3]。建筑內所有的重點支撐部位同樣需要依次進行排查，避免存在漏焊、點焊等隱患。所有驗收檢查記錄必須如實記載下來，待上級部門審批完成后才能真正投入使用。

5 質量控制要點

5.1 質量要求

（1）項目單位應確保最終施工完成的水平懸挑梁、斜撐工字鋼的強度達到Q235-A，且最終歸所有水平懸挑梁與斜撐的表面需保證光滑整潔、無空洞彎曲腐蝕等問題，確保截面的抗完地抗矩達標。

（2）一般情況下，項目單位不可隨意加長斜撐工字鋼，但若是實際需要對其進行加長，此時為了保障結構的穩定性、維系施工環節的安全，必須另外加設加強鋼板。不僅如此，工作人員需要間隔開擺放工字鋼，嚴禁將其集中堆放在同一區域，且鋼板懸挑區域嚴禁使用接長過的工字鋼。

5.2 安全措施

工作人員在進行懸挑鋼平臺、腳手架等構件的搭設、使用、拆卸時，必須嚴格參照安全生產責任制的要求，根據要求做好安全技術交底工作，確保每一項施工環節均符合設計的規定。若項目需要進行高空作業，則需要提前掛設好安全網，并要求所有工作人員按標準佩戴安全帶。

6 結語

由此可見，鋼筋混凝土懸挑屋結構在設計、具體應用方面都有了飛速發展，如今已經被廣泛運用于各類公共建筑項目之中。基于此，本文列舉了某實際案例，詳細研究了屋面挑檐結構，并闡述了其技術要點、注意事項等內容，望本研究日后能為類似項目提供參考。