哥特式鐘樓結構施工技術探究

潘志昆 王義祥 刁子坤

（1.中國建筑一局（集團）有限公司華南區域公司，北京 100161；2.江蘇美城建筑規劃設計院有限公司，江蘇 淮安 223200）

0 引言

隨著我國經濟的發展，建筑設計水平及施工技術不斷提升，人們對建筑美感的追求也越來越高，建筑不僅僅要滿足其使用功能，更注重建筑整體美感設計，建筑造型越來越復雜，施工難度越來越大。屋頂更成為建筑設計過程的重點設計對象，屋頂形式多種多樣，其中斜度超60°的鐘樓哥特式風格斜屋面的建筑，在國內越來越常見[1-2]。仿哥特式風格的鐘樓斜屋面造型復雜，混凝土成型難度大，施工操作風險高，因此深入探究坡度超過60°的坡屋面施工技術至關重要[3-5]。本文結合深圳龍崗某學校的哥特式建筑設計及施工技術進行探析。

1 工程概況

該項目位于深圳龍崗寶龍工業城內，總建筑面積為35000m2，教學樓通過設縫分為三個單體，教學樓6層，屋頂標高為24m，教學樓采用哥特式風格設計，鐘樓位于主體中央，突出屋面高度40 多米高，鐘樓屋頂采用哥特式屋頂，斜度70°。建筑剖面圖如圖1所示。

圖1 學校剖面圖

2 施工難點分析

（1）塔吊布置：結合鐘樓高聳且位于主體中央位置的特點，施工過程綜合考慮塔吊布置及塔吊附墻。

（2）施工技術：編制斜屋面模板專項施工方案，重點關注高支模、斜屋面支撐做法，確定了斜屋面分段施工以及鐘樓塔尖的防護架應全覆蓋等措施。

（3）工期影響：確保鐘樓施工不影響關鍵線路、關鍵節點，采用懸挑架獨立施工技術措施。

3 施工技術要點控制

3.1 塔吊布置方案比選

（1）塔吊布置方案一。2 臺塔吊東西向布置，1#塔吊 TC7015，70m 臂長，2#塔吊 TC6015，45m 臂長。為覆蓋鐘樓，1#塔吊高度為87m，于48m 位置附墻，即教學樓屋面層做鋼桁架完成附著，鋼架高度約為20m，鋼架附著方式較為少見，項目團隊均缺少鋼架附著經驗，附墻方案屬于非常規做法，因此需進行專家論證。因辦公區設置在項目的西北角，在1#塔吊覆蓋范圍內，故而辦公區屋面還需設置硬防護措施。2#塔吊不附墻，獨立高度46m，位于基坑支護樁邊，危險系數較高，且必須避免與1#塔吊碰撞，臂長設計45m，利用率不高。

（2）塔吊布置方案二。2 臺塔吊南北向布置，1#塔吊TC7013，70m臂長，2#塔吊TC6013，大臂臂長55m，1#塔附著于鐘樓框架柱；2#塔位于基坑底外墻外放坡段。1#塔吊附著為常規附著，僅需穿1 層結構板，覆蓋范圍可涵蓋整個塔樓和西側堆場；2#塔位于基坑內，對基坑邊坡和支護影響較小，且可覆蓋北側堆場、施工道路以及待建操場。且塔吊均未覆蓋辦公區及生活區，故而屋面無需做安全防護。1#塔吊高83m，2#塔吊高46m，2#塔吊塔身在1#塔吊覆蓋范圍內，在規范允許范圍內，經咨詢公司集采單位，此做法為常規做法，無需專家論證。

綜合分析其經濟性與安全性，塔吊布置采用方案二，可有效解決鐘樓施工過程中運輸問題。

3.2 模板施工技術要點

鐘樓施工是該項目的施工難點之一，鐘樓水平截面為矩形，長9m、寬9m，豎向高度為65m，突出屋面約41m。鐘樓內結構板面標高分別為27.25m、44.35m 和52.95m，因此樓板面以及三折式樓梯梯段和樓梯板均為超5m 的高支模，鐘樓頂70°超陡斜屋面支模高度約12m，屬于高支模且支撐難度大。

（1）結構板、樓梯梯段及樓梯板施工時按照上述支撐高度大于5m的梁、板支撐和樓梯支撐搭設。

（2）對于鐘樓斜屋面，由于屋面坡度較大，可視此屋面板為“斜墻”，即模板支撐按墻柱考慮。整個斜屋面每間距450mm設置一道對拉螺桿，主梁雙鋼管、次梁木方、板底斜面模板通過三角形木楔釘緊，木楔底接雙鋼管主梁，由盤扣立桿將荷載垂直傳遞至下層結構梁上。為保證鐘樓四周斜屋面不歪扭、不走形，首先保證板面下方盤扣立桿的間距，因此水平向需采用Ф12 鋼絲繩進行橫向拉結，鋼絲繩拉至斜屋面底部主梁雙鋼管處，采用花籃螺桿鉸緊，鋼絲繩豎向共設置三道間距約2～2.5m，水平向交叉設置兩道即間距2.5～3m，同時斜屋面板底需采用扣件式鋼管進行斜向支撐，鋼管底部頂至結構板預埋U 型環或鋼筋頭，斜撐間距等同鋼絲繩間距。斜屋面頂部逐漸收縮，施工空間不足0.6m時工人不易完成模板的加固和拼接等操作，因此需提前預制四棱錐木盒，木盒底部中央用盤扣底座墊板或木質墊板回頂，四周用梯形木楔釘緊，中央盤扣立桿加密，荷載由盤扣立桿垂直傳遞至結構梁板，木盒水平向用長對拉螺桿進行拉結，具體排桿剖面圖如圖2、圖3所示。

圖2 鐘樓斜屋面排桿示意圖

圖3 鐘樓斜柱支模示意圖

（3）鐘樓豎向分三段施工，第一次施工底層2.5 至55.25m 標高的QL1 頂部；第二次施工2.5m 至第二層57.65m 標高的QL1 頂部；第三次完成剩余斜屋面施工（如圖4所示）。混凝土澆筑速度不宜大于1.5m/h，任意兩邊混凝土澆筑面高差不宜大于1.0m，澆筑方法采用小型料斗下料，由1#塔吊輔助完成混凝土澆筑施工。

圖4 鐘樓斜屋面分段施工示意圖

（4）鐘樓斜屋面外側需設置外架進行防護并提供施工平臺，擬于52.95m標高處懸挑新型工字鋼，上部采用扣件式鋼管腳手架如圖5所示。

圖5 鐘樓塔尖52.95m標高工字鋼懸挑及工作平臺大樣圖

3.3 懸挑架施工技術要點

（1）鐘樓結構分三次施工，第一階段施工至第一道圈梁，需于雙排懸挑架第一步做挑桿，用作第一階段施工平臺，方便完成鋼筋綁扎、封模等施工，混凝土澆筑前完成斜拉桿預埋件、第一道連墻件以及Ф20 定位鋼筋的預埋。

（2）超陡斜屋面結構可視為斜墻，于澆筑48h 后拆除外側模板，內側盤扣立桿及斜撐不拆除，同時將懸挑架立桿與第一道連墻件拉結，做第一道挑桿、立桿以及70°（同斜屋面坡度）“掃地桿”，立桿底落于斜屋面定位鋼筋之上，掃地桿需距離斜屋面至少300mm。懸挑架外側立桿需高出工作平臺1.5m進行防護。通過工作平臺進行下一段鐘樓斜屋面的模板支撐、鋼筋綁扎及混凝土澆筑施工，同時做好下一道連墻件及定位鋼筋預埋，以此類推。

（3）需保證工作平臺每根立桿均落于斜屋面結構上，通過定位鋼筋將荷載傳遞至結構板面上，再由盤扣立桿及斜撐傳遞至結構梁。

（4）第一階段鐘樓斜屋面施工后7d安裝懸挑架斜拉桿，此段期間懸挑架及工作平臺高度不得超過10m，斜拉桿全部安裝完成后方可繼續搭設上部外架及工作平臺。

（5）外架搭設至頂層時，四周外側雙排懸挑架頂層水平桿均采用鋼管拉結，保證架體整體性。

4 結束語

面對各種新穎的建筑設計，施工技術需要不斷革新。該項目針對施工難度大、安全風險高的混凝土結構哥特式鐘樓的研究，結合自身項目的特點，制定了垂直運輸方案、施工技術方案及安全保障措施，滿足提前規避安全隱患，提升結構施工質量，保證施工進度和經濟性的要求。