不規(guī)則弧形結(jié)構(gòu)懸挑外架施工技術(shù)

范 杰, 王棟杰, 唐 健, 卓友林, 王興瑞

(中建三局集團(tuán)有限公司成都分公司， 四川成都 610200)

高層建筑施工，外架搭設(shè)效果也是項(xiàng)目的整體形象。一般呈規(guī)則結(jié)構(gòu)的建筑，懸挑外架大多選用常規(guī)懸挑工字鋼搭設(shè)或整體爬模系統(tǒng)，但是對(duì)于結(jié)構(gòu)平面外圍為弧形，且設(shè)計(jì)有大量空洞的建筑，常規(guī)外架搭設(shè)難以實(shí)施，懸挑外架的搭設(shè)需要考慮新的方式。本文介紹了適用于不規(guī)則弧形結(jié)構(gòu)的懸挑外架。

1 工程概況

簡(jiǎn)州里項(xiàng)目位于四川省簡(jiǎn)陽(yáng)市，項(xiàng)目包含多棟多層商業(yè)院落及三棟高層住宅，項(xiàng)目臨近沱江邊，為了有更好的觀景體驗(yàn)，高層住宅整體設(shè)計(jì)為獨(dú)特的蝴蝶形造型，建筑高度最高達(dá)104m，29層。

本項(xiàng)目3棟高層住宅，結(jié)構(gòu)外圍設(shè)計(jì)有多段不規(guī)則弧形結(jié)構(gòu)，其通過(guò)懸挑梁與主體結(jié)構(gòu)連接，弧形結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)之間為空洞。

住宅結(jié)構(gòu)外架施工，1～7層采用落地式雙排外架，從第8層梁板開(kāi)始采用懸挑外架，懸挑外架工字鋼，采用螺栓固定于結(jié)構(gòu)物邊沿(圖1)。

圖1 結(jié)構(gòu)平面布置

2 懸挑外架結(jié)構(gòu)

(1)懸挑外架從第8層梁板開(kāi)始搭設(shè)，每6層懸挑一次，懸挑高度18.9m，懸挑4次。

(2)懸挑外架整體選用新型預(yù)埋固定式工字鋼，工字鋼通過(guò)螺桿與預(yù)埋在結(jié)構(gòu)內(nèi)部的螺栓連接，固定在結(jié)構(gòu)外圍的弧形梁或剪力墻上。

(3)懸挑外架依據(jù)建筑周邊弧形結(jié)構(gòu)，采用折線形布置形式設(shè)置，保證外架使用功能。

3 工字鋼作懸挑支撐梁

3.1 工字鋼型號(hào)

懸挑支撐梁采用16#工字鋼，分為普通型、轉(zhuǎn)角加長(zhǎng)型，普通型長(zhǎng)度為1.3～3.0m不等，轉(zhuǎn)角加長(zhǎng)型長(zhǎng)度為1.85m、2.3m、2.5m。轉(zhuǎn)角工字鋼，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用所需的角度及長(zhǎng)度，工廠加工。

3.2 工字鋼固定

工字鋼采用2顆8.8級(jí)M20普通螺栓與建筑結(jié)構(gòu)固定，型鋼懸挑外端采用斜拉桿與結(jié)構(gòu)拉結(jié)，斜拉桿采用φ20mm長(zhǎng)螺栓桿，拉桿的水平夾角應(yīng)不小于45 °(圖2、圖3)。

圖2 16#工字鋼梁

4 施工工藝

4.1 架體布置

利用CAD繪圖軟件，首先進(jìn)行模擬的架體排布。

(1)確定直線段架體立桿布置，架體立桿間距1 500mm，內(nèi)排架體距離結(jié)構(gòu)邊沿300mm，采用1.3m長(zhǎng)工字鋼(圖4)。

(2)確定直角轉(zhuǎn)角位置的架體布置，依據(jù)轉(zhuǎn)角兩側(cè)結(jié)構(gòu)形式，轉(zhuǎn)角位置工字鋼分別采用1.85m長(zhǎng)45 °、2.5m長(zhǎng)45 °、2.3m長(zhǎng)52 °三種型號(hào)(圖5、圖6)。

圖3 工字鋼固定示意(單位：mm)

圖4 直線段架體設(shè)置示意(單位：mm)

圖5 轉(zhuǎn)角位置架體設(shè)置示意(單位：mm)

圖6 轉(zhuǎn)角工字鋼

(3)然后根據(jù)花池結(jié)構(gòu)弧度大小，確定弧形花池位置立桿布置。

結(jié)構(gòu)外圍花池區(qū)域，為多段不規(guī)則弧形連接，架體平面布置，根據(jù)弧形結(jié)構(gòu)的布置形式，采用折線形設(shè)置，工字鋼固定于花池底部弧形梁外側(cè)，架體布置確保立桿間距不大于1 500mm，水平桿與結(jié)構(gòu)邊緣距離為300～500mm(圖7)。

圖7 架體局部平面布置示意(單位：mm)

(4)直線段及弧形段架體全部連接為整體，每一根工字鋼設(shè)置一根斜拉桿，固定在工字鋼對(duì)應(yīng)的上一層結(jié)構(gòu)邊沿處。

4.2 結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

根據(jù)架體布置形式，利用受力計(jì)算軟件，進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力復(fù)核，根據(jù)復(fù)核結(jié)果，對(duì)懸挑梁位置，采取加大配筋的方式，保證架體使用期間的結(jié)構(gòu)安全。

4.3 螺栓連接體預(yù)埋

按照架體平面布置圖，在懸挑層結(jié)構(gòu)施工時(shí)，預(yù)埋螺栓連接體。連接體預(yù)埋時(shí)，與結(jié)構(gòu)鋼筋焊接牢固，緊貼模板，做好標(biāo)記，混凝土澆筑完成拆模后，方便找到預(yù)埋位置。

在懸挑層上一層結(jié)構(gòu)處預(yù)埋花籃螺桿固定預(yù)埋件，埋設(shè)方法類似螺栓預(yù)埋件。

4.4 連墻件設(shè)置

懸挑架架體整體為折線型布置，折線相交點(diǎn)為薄弱處，連墻件在常規(guī)的“3步2跨”的設(shè)置基礎(chǔ)上，在每一個(gè)折線相交點(diǎn)做加強(qiáng)設(shè)置，確保架體的整體穩(wěn)定性。

4.5 腳手架的搭設(shè)

(1)結(jié)構(gòu)施工完成，模板拆除后，找出預(yù)埋的螺栓連接體，安裝固定工字鋼，工字鋼連接端必須與結(jié)構(gòu)面貼緊，螺栓要緊固到位。

安裝時(shí)，先安裝直線段工字鋼，每根工字鋼的螺栓緊固到位。然后根據(jù)平面布置圖，依次安裝不同長(zhǎng)度的弧形段工字鋼，工字鋼安裝要在同一水平面。

所有工字鋼安裝完成，緊固到位后，采用紅色油漆對(duì)緊固后的螺栓作出標(biāo)記，用于后期檢查螺栓是否有松動(dòng)現(xiàn)象(圖8)。

圖8 工字鋼螺栓固定

(2)架體立桿、縱橫向水平桿、剪刀撐、腳手板、踢腳板的施工方法與常規(guī)外腳手架施工方法相同。

(3)懸挑外架一次搭設(shè)高度不應(yīng)超過(guò)相鄰連墻件以上2步，當(dāng)超過(guò)連墻件以上2步，而又無(wú)法設(shè)置連墻件時(shí)，應(yīng)采取撐拉結(jié)合的方式將架體與結(jié)構(gòu)固定。外架剪刀撐應(yīng)隨架體同步搭設(shè)，不得滯后安裝(圖9、圖10)。

圖9 現(xiàn)場(chǎng)懸挑腳手架搭設(shè)

圖10 架體局部搭設(shè)

5 安全保證措施

(1)進(jìn)場(chǎng)工字鋼、螺栓、預(yù)埋件、架管等材料質(zhì)量，進(jìn)行復(fù)檢，符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范要求。

(2)工字鋼安裝施工，作業(yè)人員做好安全防護(hù)，系掛安全帶，穿防滑鞋，雨雪、大風(fēng)天氣，停止安裝作業(yè)。

(3)連墻件嚴(yán)格按照“三步兩跨”及折線相交點(diǎn)所確定的加密方式設(shè)置，連墻件應(yīng)固定牢固。

(4)外架禁止堆放材料，禁止與結(jié)構(gòu)施工支撐架體連接。

6 結(jié)束語(yǔ)

不規(guī)則弧形懸挑外架施工技術(shù)，在本項(xiàng)目3棟高層住宅應(yīng)用，安裝搭設(shè)方便，應(yīng)用效果良好，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)工字鋼采用螺栓，固定在結(jié)構(gòu)物上，避免常規(guī)懸挑工字鋼預(yù)留的大量空洞，施工方便，避免結(jié)構(gòu)后期出現(xiàn)滲水隱患。

(2)平面布置為不規(guī)則形且具有大量空洞的建筑，應(yīng)用此施工技術(shù)，外架隨結(jié)構(gòu)靈活設(shè)置，方便操作施工。

(3)此施工技術(shù)所使用的工字鋼長(zhǎng)度比常規(guī)懸挑工字鋼短，安裝方便，后期拆除難度低。