型鋼組合三角架在高空懸挑混凝土結構中的應用

【摘 " "要】：針對高層及超高層建筑屋頂混凝土超大懸挑結構施工難題，以傳統懸挑工字鋼施工技術為基礎，提出型鋼組合三角架施工技術，分析其原理、特點，從現場針對性、技術先進性、工期合理性、成本經濟性、安全保障性、綠色引領性六個方面對型鋼組合三角架施工技術進行總結。

【關鍵詞】：高層建筑；懸挑結構；型鋼組合；三角架；混凝土結構

【中圖分類號】：TU974 【文獻標志碼】：C 【文章編號】：1008-3197（2024）05-68-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.05.018

Application of Steel Composite Triangle Frame in the Construction of

High Altitude Suspended Concrete Structures

LIU Jinzhong，HUANG "Kai，MA Fubo，HUANG Ye

（China Construction Eighth Bureau Third Construction Co. Ltd.， Nanjing 210046，China）

【Abstract】：In view of the difficulties in the construction of super large overhanging concrete structures on the roofs of high-rise buildings，based on traditional cantilever I-beam construction technology，propose construction technology for section steel composite triangular frame，discuss its principles and characteristics. Analyze and summarize the construction technology of section steel composite tripod from technical progressiveness， duration rationality， cost economy， safety assurance and green guidance.

【Key words】：high-rise building；cantilever structure；steel composite；tripod；concrete structure

隨著社會不斷進步，人們對建筑要求也越來越高，越來越多的混凝土懸挑構件出現在各類建筑上，懸挑結構的尺寸也越來越大。傳統懸挑工字鋼工藝施工不僅工序多、施工復雜，而且需在剪力墻上預留尺寸大于工字鋼截面的洞口，造成剪力墻受力鋼筋位置偏移，后續預留洞口的封堵存也存在滲漏隱患[1]。

型鋼組合三角架施工技術相較于傳統的懸挑工字鋼施工技術，一方面具有平面排布靈活、裝配式拼裝、安裝速度快、節約施工成本、安全性高等特點；另一方面只需在剪力墻上預留部分螺栓孔，不影響剪力墻受力鋼筋位置，減少外墻封堵滲漏隱患[2]。

1 工程概況

某高層住宅樓屋面女兒墻設計有懸挑板結構，寬度最大2.85 m，挑板厚度150 mm，混凝土強度等級C30，需在住宅樓頂層四周外墻搭設懸挑模架和外防護架進行結構施工。

以傳統懸挑工字鋼施工技術為基礎，采用型鋼組合三角架施工技術進行女兒墻混凝土超大懸挑結構施工。見圖1。

2 工藝原理

2.1 三角架制作原理

1）標準型鋼組合三角架長1.9 m，根據混凝土懸挑結構長度和平面位置確定非標準長度為2.2、2.6、3.0、3.5 m。1.9、2.2 m長度規格三角架采用等邊角鋼L90 mm×6 mm、L75 mm×5 mm、L40 mm×4 mm焊接制作，2.6、3.0 m長度規格三角架均采用等邊角鋼L90 mm×8 mm、L80 mm×5 mm、L40 mm×4 mm焊接制作，3.5 m長度規格三角架采用14#工字鋼、14#槽鋼、8#槽鋼焊接制作。見圖2。

2）窗口位置增設鋼立柱輔助三角架，通過高強螺栓與鋼立柱連接，鋼立柱采用雙14#工字鋼對焊，上下端與剪力墻結構連接部位采用12#槽鋼與鋼立柱焊接。見圖3。

2.2 安裝原理

1）三角架與外剪力墻采用M20、M30高強螺栓穿過墻體預留螺栓洞口連接，螺栓總長度250～500 mm，內側使用120 mm×120 mm×8 mm、80 mm×80 mm×8 mm厚鋼墊，外側螺母焊接在型鋼上，緊固時由內側擰螺栓操作。

2）窗口位置三角架安裝時鋼立柱采用M16 mm×200 mm化學錨栓與窗口上下外剪力墻結構錨接形成穩定支撐架構造后，三角架采用高強螺栓與鋼立柱連接。化學螺栓錨入結構深度≮100 mm。

2.3 支撐模架和外防護架施工原理

1）型鋼組合三角支撐架設計平面布置前，綜合考慮混凝土超大懸挑結構、盤扣架支撐體系和外防護架的自重以及施工動荷載反算單位面積內三角架所需承載能力，最終計算出三角架布設間距。見圖4。

2）盤扣架支撐體系及外防護架立桿間距與三角架間距相同，水平桿步距根據支撐體系高度布設。

3）三角架上兩端焊接短鋼管與模架體系及外防護架掃地桿連接，增加穩定性。

4）大陽角部位為滿足立桿間距在三角架上局部鋪設16#工字鋼，與三角架間采用U形螺栓緊固連接，如兩者間有空隙采用鋼墊片墊牢。工字鋼加設立桿固定裝置。

5）工字鋼作為模架支撐體系立桿基礎，單排防護架設置于三角架外端[3]。外防護架高出作業面至少1.5 m[4]。

6）由于支撐體系高度有限，均設置兩道拉結點，第一道使用鋼管與三角架上部焊接短鋼管采用卡扣連接固定，第二道使用鋼管與屋面預埋地錨連接固定。拉結點間距不超三跨。

7）長度2.6 m及以上三角架位置增設?16 mm鋼絲繩進行卸荷處理[5]。見圖5。

3 施工注意事項

3.1 設計匹配

型鋼組合三角架設計階段，必須綜合考慮施工圖紙和現場主體實際情況。三角架的型材參數、長度、高度、螺栓孔位、布設位置等必須做到設計與現場的高度匹配，否則無法順利完成后續安裝。

3.2 制作形象

為保證型鋼組合三角架進場安裝后的外觀形象滿足要求，統一要求廠家在裝配式加工完成后進行外表素噴處理，安裝完成后顏色一致、整齊有序。

3.3 回收周轉

拆除過程中嚴禁將鋼板、螺栓、墊片等輔助材料亂丟亂放，設有有專人進行回收整理，存放固定位置。退場回收前進行有效的保護措施，防止生銹損壞等。

4 結論

相較于傳統懸挑工字鋼技術，型鋼組合三角支撐模架及外防護架技術在施工超大混凝土懸挑結構方面更具優勢。

1）根據混凝土超大懸挑結構尺寸及位置選用不同懸挑長度三角架，搭配使用；綜合考量實際作用力和三角架承載力設計間距，大陽角部位為滿足立桿間距要求懸挑梁底局部鋪設工字鋼作為挑檐梁板模板支撐體系立桿基礎，單排防護架設置于三角架端部，以滿足支撐體系需求，更具針對性和適用性。

2）通過對受力構件進行極限承載力和穩定性復核驗算，選用適合規格角鋼，組合形成穩定支撐的三角架，運用穩定的三角體系制作合理的受力結構，提升安全可靠性。窗口位置三角架安裝增設鋼立柱固定，三角架通過高強螺栓與鋼立柱連接，鋼立柱采用化學錨栓與窗口上下外剪力墻結構錨接形成穩定支撐架構造。型鋼組合三角架通過工廠定型化加工制作，運至現場后通過螺栓與外墻加固連接，安拆操作簡單快捷，施工效率高。相較于傳統懸挑工字鋼技術，其無需預留地錨和墻體洞口，無需大量設置卸荷鋼絲繩，無需進行結構洞口封堵，僅需在墻體上預埋螺栓孔即可，對結構質量影響小，施工便捷，施工安全風險大大降低。

3）安拆過程中無需進行結構樓板上錨環預留和后期切割，有效減少施工工序，縮短施工周期。安裝完成后，在拆除前不占用主樓內空間，不影響主樓內后續二次結構和裝飾裝修施工，各工序能夠平行施工，有效縮短工期。后續封堵螺栓洞口相較于封堵工字鋼穿墻洞口更為簡單快捷，縮短施工工期。

4）安拆過程中無需進行結構樓板上錨環預留和后期切割，有效減少施工工序，節省人力和材料，降低施工成本。后續封堵螺栓洞口相較于封堵工字鋼穿墻洞口更為簡單快捷，有效節約人工成本。安裝過程中無需大量設置卸荷鋼絲繩，降低材料成本。傳統懸挑工字鋼穿墻洞口封堵的滲漏風險較大，后期維修費用成本較型鋼組合三角支撐模架及外防護架施工技術的螺栓孔封堵高。

5）外掛式組合懸挑三角架施工技術受力體系穩定合理，安全可靠性高，能夠有效保證女兒墻挑檐模架體系和外防護架的安全施工。三腳架安拆方便，穿墻螺栓外側螺母焊接在型鋼上，緊固或拆除時僅在外墻內側擰螺栓操作即可，安全系數大大提高。

6）型鋼組合三角架通過工廠定型化加工制作，能夠最大限度提高余料利用率，現場使用完成后工廠集中回收進行周轉重復利用，能夠有效節約資源，達到綠色環保的目的。

參考文獻：

[1]王 進，蔣鳳昌，梅 俊.高層建筑工具式懸挑腳手架創新設計與施工技術[J].江蘇科技信息，2020，37（17）：64-66.

[2]鐘 平，饒澤豪，余祖勝，等. 組合懸挑外腳手架施工技術的相關應用[J]. 建筑技藝，2018，（S1）：313-314.

[3]楊德嵩，張 駿，白洪宇，等. 高層懸挑結構模板支架與外腳手架共用懸挑架施工技術[J]. 施工技術，2018，47（S1）：282-285.

[4]史大鵬. 懸挑式外腳手架高層建筑搭設技術探討[J]. 技術與市場，2020，27（5）：103+105.

[5]曲建軍.高層建筑型鋼懸挑腳手架設計及施工技術研究[J].建筑安全，2018，33（1）：32-34.