異形圓弧中庭鋼拱架高空組合支撐平臺施工技術

中建三局集團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項目4層大屋面標高24 m位置設計有南、中、北3處玻璃采光頂，采光頂面材為鋼化中空夾膠玻璃，骨架為單拱網架鋼結構。

最大中庭網架橫向跨度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 中庭單拱架軸側圖

2 方案選擇

2.1 高空組合安裝平臺施工

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

圖2 高空組合支撐安裝平臺立面示意

2.2 鋼結構網架施工

利用該高空組合安裝平臺進行頂部鋼網架的安裝，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，將手拉葫蘆掛設在架體上部進行網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，滿堂架支撐平臺需承擔主梁吊裝荷載和跨空結構區域荷載，通過對鋼結構施工圖進行深化，擬將主梁分為3段拉彎加工安裝，每段主梁質量約為273 kg。在對弧形鋼結構桿件交點進行三維坐標復核后，進行主梁的焊接，然后安裝相鄰拱形鋼梁和次鋼梁，直至中庭網架安裝完成。

3 操作要點

3.1 鋼構網架桿件深化加工制作

通過鋼構網架深化設計，對拱形拉彎主梁進行節點分段和加工制作，在工廠采用FASTFRAME等空間桁架制造軟件進行桿件的下料，解決空間鋼構拱架多管相交、管管相貫的復雜計算問題和高難度的相貫線及坡口切割問題，通過下料時嚴控深化后的桿件尺寸，確保在生產環節控制網架安裝質量和精度。

3.2 高空組合安裝平臺平面部署

1）當中庭為跨度較大的矩形輪廓時，可于底層搭設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（圖3）。架體布設參數根據工程情況而定。

圖3 矩形中庭燈籠立柱布設示意

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

圖4 異形中庭燈籠立柱布設示意（一）

3）根據工程的鋼結構網架桿件質量、吊點布設位置、網架高度及中庭輪廓形狀等因素不同，燈籠立柱的布設方式也不同。若網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布設架體，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示意（二）

4）當中庭跨度較大且中庭輪廓有較大位移設計，輪廓上下不通順，有挑出和鏤空部分時，如商業中心中庭扶梯為斜向交錯設計，中庭底層樓板出現錯層，設計有中庭位移后鏤空區域。這種情況下，在此區域搭設落地架相比其他區域多出一層或幾層，高度較高，在安全和經濟角度上相對不利。可選擇在屋面層或較高樓層中庭邊緣搭設懸挑鋼梁平臺，同時在中庭跨度較小部分搭設簡支梁型鋼平臺，跨度較大部分由底層搭設燈籠立柱，并于架體頂層，在高空鏤空部分搭設桁架體系平臺（圖6）。

圖6 異形中庭燈籠立柱布設示意（三）

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

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

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

2）架體搭設前，根據立桿平面布置圖進行放線，用油漆標記立桿位置。

3）燈籠立柱式單元框架搭設高度不宜超過40 m，根據設計計算，當燈籠立柱高度較高或支撐荷載較大時，可通過加密燈籠立柱單元體外圍立桿數量或加密立桿步距來增強單元框架的穩定性，以滿足施工需求。

加密區水平桿加密時，應向非加密區延伸至少2跨，支撐結構非加密區立桿、水平桿間距應與加密區間距互為倍數。

4）每根立桿底部設置厚50 mm木墊板，設置縱、橫向掃地桿，縱向掃地桿應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，需根據架體高度對立桿進行豎向排布選型；立桿應采用對接接頭，且接頭位置不應設置在同步內，同步內隔1根立桿的2個相隔接頭在高度方向錯開的距離不宜小于500 mm；各接頭中心至柱節點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部縱、橫向間距4.8 m連續設置；水平剪刀撐設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，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，搭設門式手拉葫蘆支撐架，并設置斜桿拉結支撐。在設計燈籠立柱架體參數時，應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構平衡段應增設剪刀撐或斜桿，使沿跨空方向的每排桿件形成桁架。平衡段底層和頂層應設置水平剪刀撐或滿布水平斜桿。跨空部分應沿跨空方向的每排桿件形成桁架。跨空部分底層和頂層應設置水平剪刀撐或滿布水平斜桿。跨空支撐結構跨度不宜超過9.6 m。

9）燈籠立柱單元體支撐結構通過連墻件與既有結構作可靠連接，在中庭周圍結構施工時埋設鋼筋拉環，燈籠立柱施工時搭設鋼管與立柱拉結，遇柱時，宜采用抱柱連接措施，連墻件應符合下列規定：

（1）與既有結構作可靠連接，豎向連接優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）連墻件應靠近架體主節點設置，偏離主節點的距離宜不大于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，間距3.6 m一道；（6）連墻件的連墻桿應呈水平設置，當不能水平設置時，應向腳手架一端下斜連接；

（7）支撐結構與既有結構作可靠連接時，或支撐結構高寬比小于3時，可不進行支撐結構抗傾覆驗算；

（8）當支撐結構高寬比大于3，且四周無可靠連接時，宜在支撐結構上對稱設置纜風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應采取防雷接地措施，并符合國家相關標準的規定。

3.4 高空既有結構滿堂架搭設

在中庭高空既有結構搭設落地式滿堂架，架體類型及構造要求同滿堂燈籠立柱，架體設計參數視工程情況而定。

3.5 中庭型鋼平臺搭設

利用高空既有結構，搭設型鋼平臺，其搭設要點有：

1）提前進行中庭網架安裝方案策劃，在主體結構施工時預埋鋼梁錨環。錨固構造為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 鋼平臺錨固端細部構造

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

3）根據中庭的鏤空跨度，在屋面層或較高樓層局部搭設懸挑型鋼平臺，此類平臺受力形式一般設計為操作平臺。

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、杠桿撬運等方法進行鋼平臺型鋼搭設，并在型鋼錨固端焊接2道槽鋼或粗鋼筋，使鋼平臺由錨固端連為一個整體，增強鋼平臺的整體穩定性。

6）于立桿定位鋼筋處滿掛水平安全兜網，鋪設腳手板，搭設滿堂體系平臺。

4 結語

金地西安湖城大境商業項目采用高空組合支撐平臺施工技術進行鋼拱架采光頂的施工，通過在傳統滿堂架基礎上進行優化設計，充分利用高空既有結構進行鋼平臺和滿堂架搭設，節省了大量架體的搭拆，同時，提供高空操作面整體平臺進行施工，不受其他工序施工影響，施工質量易于把控，施工方便快捷，為中庭周圍其他裝修工序及時提供工作面。