工字鋼懸挑與鋼管斜撐支撐體系的研究與應(yīng)用

趙寶玉

(山西六建集團(tuán)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(chǎng)，其北樓工程屬舊樓改造工程，屋頂將新加古建結(jié)構(gòu)，造型新穎、復(fù)雜，改造后，該樓將成為集商務(wù)、酒店等于一體的五星級(jí)酒店。

1 工程概況

山西飯店北樓為一字形，地上12層，屋頂結(jié)構(gòu)標(biāo)高34.15 m，改造層主要為12層的梁板結(jié)構(gòu)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(zhǎng)度為2 668 mm，四個(gè)大角外挑長(zhǎng)度為4 613 mm，且外挑梁較大，四個(gè)大角梁截面尺寸為400 mm×600 mm～400 mm×942 mm;板較厚，板厚達(dá)300 mm。懸挑高度高、長(zhǎng)度長(zhǎng)、懸挑梁板荷載較大、施工場(chǎng)地局限性大，造成施工難度高。

2 屋頂懸挑支撐架構(gòu)造措施

2.1 圍護(hù)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(hù)屋面施工，圍護(hù)架高3.0 m。

2.2 懸挑工字鋼及鋼筋預(yù)埋環(huán)

懸挑工字鋼均采用型號(hào)28a工字鋼。屋頂四周外挑3.3 m，內(nèi)長(zhǎng)5.7 m，共9.0 m長(zhǎng);四大角外挑5.1 m，內(nèi)長(zhǎng)6.9 m，共12.0 m長(zhǎng)。每一工字鋼均用三個(gè)HPB235Φ18鋼筋預(yù)埋環(huán)固定，分別設(shè)在端部、中部、尾部位置。屋頂四周預(yù)埋環(huán)高420 mm，寬180 mm，錨筋水平段長(zhǎng)390 mm;四大角垂直相交重疊部分，山墻部分預(yù)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(zhǎng)450 mm。預(yù)埋件布置在梁主筋下，無(wú)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(gè)M16的膨脹螺栓固定。

2.4 腳手架搭設(shè)

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(wǎng)封嚴(yán)，立網(wǎng)用密目網(wǎng)和鋼絲網(wǎng)雙層防護(hù)。

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(xiāng)=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(shè)對(duì)拉螺栓1道，對(duì)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(xiāng)=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(jié)點(diǎn)

鋼板固定剖面圖及室內(nèi)立面圖見(jiàn)圖1，圖2，外墻斜撐鋼管固定立面圖見(jiàn)圖3。

圖1 鋼板固定剖面圖

圖2 鋼板固定室內(nèi)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?xùn)|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(nèi)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→拆模→拆架。

3.2 懸挑支撐架的搭設(shè)、檢查驗(yàn)收及拆除

3.2.1 懸挑支撐架的搭設(shè)

挑桿不設(shè)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(dāng)互相看齊后，立中間部分的各立桿。

為保持架子的整體穩(wěn)定，對(duì)于相鄰立桿的對(duì)接扣件，不得在同一步距內(nèi)，上下應(yīng)錯(cuò)開(kāi)50 cm以上。因此，在豎立第一節(jié)立桿時(shí)，應(yīng)選長(zhǎng)短不一的鋼管做立桿。

在主節(jié)點(diǎn)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(zhuǎn)扣件的中心線至主節(jié)點(diǎn)的距離不宜大于150 mm。各桿件端頭伸出扣件蓋板邊緣的長(zhǎng)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(dòng)，擰得太緊會(huì)使扣件斷裂，要求扭力矩控制在不小于40 N·m，且不應(yīng)大于65 N·m。

內(nèi)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(huán)、錨固螺栓與型鋼間隙應(yīng)用鋼楔或硬木楔楔緊。

在外側(cè)兩端、轉(zhuǎn)角及中間間隔不超過(guò)15 m的立面上，各設(shè)置一道剪刀撐，并應(yīng)由底至頂連續(xù)設(shè)置。每道剪刀撐寬度不應(yīng)小于4跨，且不應(yīng)小于6 m，斜桿與地面的傾角應(yīng)在45°～60°之間。剪刀撐斜桿的接長(zhǎng)宜采用搭接，搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于1 m，應(yīng)采用不少于2個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件固定。剪刀撐應(yīng)隨立桿、縱向和橫向水平桿等同步搭設(shè)。剪刀撐斜桿應(yīng)用旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)扣件中心線至主節(jié)點(diǎn)的距離不宜大于150 mm。腳手板要滿鋪，并設(shè)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(shè)封底鋼絲網(wǎng)和彩條布，以防墜物掉落地面。

3.2.2 懸挑支撐架的檢查驗(yàn)收

腳手架搭設(shè)完畢、使用前應(yīng)符合以下要求:整體腳手架必須保持垂直、穩(wěn)定，不得向外側(cè)傾斜;腳手板與墻體的拉結(jié)點(diǎn)及剪刀撐必須牢固，間距符合設(shè)計(jì)規(guī)定;腳手架沿建筑物的外圍應(yīng)連續(xù)封閉;腳手板的規(guī)格尺寸、各桿件間距及傾斜角度等應(yīng)符合要求。

腳手架使用期間應(yīng)根據(jù)使用的具體情況，檢查以下內(nèi)容:腳手架有否出現(xiàn)傾斜或變形;立桿是否出現(xiàn)下沉或懸空;扣件有否出現(xiàn)松脫或斷裂;使用過(guò)的材料、設(shè)備機(jī)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(shí)應(yīng)劃分作業(yè)區(qū)，周?chē)O(shè)圍欄或豎立警示牌，地面上設(shè)專人指揮看護(hù)，嚴(yán)禁非作業(yè)人員入內(nèi)。

拆除的高空作業(yè)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(jìn)行，先搭的后拆，后搭的先拆。拆除的順序?yàn)?欄桿、腳手板、剪刀撐、小橫桿、立桿、斜撐等，安全網(wǎng)和架上附著物應(yīng)同時(shí)拆下，并按一步一清的原則進(jìn)行，嚴(yán)禁上下同時(shí)進(jìn)行拆除作業(yè)。連墻點(diǎn)的拆除必須待腳手架拆除完畢后，方可拆除。

拆立桿時(shí)，應(yīng)先抱住立桿再拆開(kāi)最后兩個(gè)扣，拆除大橫桿、斜撐、剪刀撐時(shí)，應(yīng)先拆中間扣，然后托住中間，再解端頭扣。

剪刀撐、斜撐、連墻點(diǎn)應(yīng)隨拆除進(jìn)度逐層拆除。

拆除時(shí)要統(tǒng)一指揮，上下呼應(yīng)，動(dòng)作協(xié)調(diào)，當(dāng)解開(kāi)與另一方有關(guān)的結(jié)扣時(shí)，應(yīng)先通知對(duì)方，以防墜落。

拆除時(shí)應(yīng)精心作業(yè)，防止碰壞門(mén)窗、玻璃、落水管等建筑物裝飾表面。

拆下的材料應(yīng)用繩索拴住，緩緩下運(yùn)，嚴(yán)禁拋擲，運(yùn)至地面的材料應(yīng)按指定的地點(diǎn)，分類整理堆放，隨拆隨運(yùn)，當(dāng)天拆當(dāng)天清。

在拆除過(guò)程中，不得中途換人，如必需換人時(shí)，應(yīng)將拆除情況交代清楚后方可離開(kāi)。

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(yù)埋HRB235Φ20鋼筋吊環(huán)。

3.3 混凝土澆筑

施工時(shí)分三次澆筑混凝土，第一次為下部懸挑部分，即L-5相關(guān)1 355 mm寬部分，第二次待該懸挑部分施工7 d后進(jìn)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(zhì)量要求

4.1 鋼管

鋼管采用現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(guī)定的Q235普通鋼管;鋼管的鋼材質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 700碳素結(jié)構(gòu)鋼中Q235級(jí)鋼的規(guī)定。腳手架鋼管宜采用φ48.3×3.6鋼管。每根鋼管的最大質(zhì)量不應(yīng)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(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 15831鋼管腳手架扣件的規(guī)定;采用其他材料制作的扣件，應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)證明其質(zhì)量符合該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)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(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 50005木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中Ⅱa級(jí)材質(zhì)的規(guī)定。腳手板規(guī)格為250 mm寬，厚度不應(yīng)小于50 mm，兩端宜各設(shè)置直徑不小于4 mm的鍍鋅鋼絲箍?jī)傻馈?/p>

4.4 可調(diào)托撐

可調(diào)托撐螺桿外徑不得小于36 mm，直徑與螺距應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5796.2，GB/T 5796.3梯型螺紋的規(guī)定。可調(diào)托撐的螺桿與支托板焊接應(yīng)牢固，焊縫高度不得小于6 mm;可調(diào)托撐螺桿與螺母旋合長(zhǎng)度不得少于5扣，螺母厚度不得小于30 mm;可調(diào)托撐抗壓承載力設(shè)計(jì)值不應(yīng)小于40 kN，支托板厚不應(yīng)小于5 mm。

4.5 型鋼

懸挑腳手架用型鋼的材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 700碳素結(jié)構(gòu)鋼或GB/T 1591低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的規(guī)定。用于固定型鋼懸挑梁的U形鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓材質(zhì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 1499.1鋼筋混凝土用鋼 第1部分:熱軋光圓鋼筋中HPB235級(jí)鋼筋的規(guī)定。

4.6 欄桿圍網(wǎng)

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

5 施工安全措施

1)搭架作業(yè)時(shí)，架上的施工人數(shù)，要按設(shè)計(jì)要求控制，不得將結(jié)構(gòu)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(nèi)建筑垃圾清到架上，不準(zhǔn)在架上另設(shè)懸掛物體，嚴(yán)禁向架上或向架外拋擲物品。

2)架子上下不得同時(shí)作業(yè)，安全網(wǎng)、腳手板要扎牢，不準(zhǔn)隨意拆動(dòng)，如須拆動(dòng)必須經(jīng)項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)由搭架工負(fù)責(zé)處理。腳手架外圍6 m范圍內(nèi)不得有人隨意走動(dòng)。

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(diǎn)是否牢固，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，立即處理或報(bào)技術(shù)負(fù)責(zé)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(guò)設(shè)計(jì)荷載，特別防止梁拆模時(shí)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(yǎng)巡查，如有毛病，應(yīng)立即更換。架子的附墻支撐，要支扣在結(jié)構(gòu)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(jié)語(yǔ)

工字鋼懸挑支撐及鋼管斜撐相結(jié)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(jié)約施工費(fèi)用60萬(wàn)元以上，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(fèi)，又讓既有建筑發(fā)揮更大的作用，推廣應(yīng)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(yīng)用［J］.建筑技術(shù)，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(yīng)用［J］.建筑安全，2004(4):18-20.