可伸缩滑移支撑脚手架在屋面底板施工中的应用

冉隆林

天津二建建筑工程有限公司 天津 300141

1 工程概况

背景工程为天津市天发重型水电设备制造有限公司搬迁项目，共包含第一联合厂房、第二联合厂房、研发大楼、生产辅房、水力试验车间、油化库、丙烷间、主大门、物流门等9个单体工程，共计建筑面积为81 632.45 m2。

第一联合厂房为九联跨厂房（含2个露天跨），厂房南北长282 m，东西宽225 m。建筑檐口高度为29.60 m、28.30 m、20.25 m、13.85 m，联合厂房共3种跨，跨度分别为30.20 m、24.00 m、36.00 m。每跨吊车梁高度为21.85 m、17.85 m、13.85 m、8.94 m， 各跨最大吊车吨位200/50 t（图1）。第二联合厂房为六联跨厂房（含1个露天跨），厂房南北长134 m，东西宽126 m。建筑檐口高度为29.60 m、28.30 m、20.25 m、13.85 m，联合厂房共3种跨，跨度分别为18.00 m、24.00 m、30.20 m。每跨吊车梁高度为21.85 m、17.85 m、13.85 m、8.94 m，各跨最大吊车吨位为150/50 t。

图1 第一联合厂房示意

2 工程难点及解决方案

2.1 工程难点

1）工期紧：工程工期仅6个月，且包括多个节日。

2）工程体量大：钢结构屋面底板面积为44 150 m2，外墙彩板面积为32 900 m2，内墙彩板面积为32 900 m2，采光带面积为2 365 m2，钢筋混凝土地面面积为60 822 m2。

3）钢结构厂房跨度多：共计15跨，有4种跨度（18.00 m、24.00 m、30.20 m、36.00 m）。

4）地面设备基础多：厂房内有设备基础44个，其中最深的设备基础底标高为-7.40 m，所有设备基础混凝土量为13 400 m2，预埋孔数量有16 040个。这给地面搭设滑移钢管脚手架施工屋面地板带来很大难度。

因屋面底板的施工与地面混凝土的施工不能同时进行，故屋面底板的施工是本工程工期和安全的关键环节。

2.2 解决办法

在行车梁标高处设计一款滑移支撑架，专门用于钢结构屋面顶板安装。这样一来，地面与屋面施工可同时进行，互不干扰，大大加快了施工进度。

3 伸缩性滑移支撑脚手架设计原理

以伸缩性滑移支撑脚手架作为操作平台的工艺原理为：主体是一榀伸缩式滑移支撑脚手架，即支撑脚手架两端伸臂桁架和格构式立柱均设置成伸缩式，施工时可根据项目的实际跨度和高度进行调整（图2）。支撑脚手架为方管桁架，由24 m固定架（按6 m、12 m、6 m分段）和两端各6 m的伸缩架组成，伸缩式滑移支撑脚手架跨度范围为24～36 m。

支撑脚手架两端各6 m的长度设置成伸缩式，可根据实际跨度大小进行调整；支撑脚手架两端格构式立柱（图3）同样设置成伸缩式，可根据实际高低进行调整；格构式立柱底端连接在吊车梁的滑轨上；支撑脚手架两侧设1.00 m折叠式安全护栏；在项目长度方向的两端各设置一个卷扬机，作为牵引设备，用以移动支撑脚手架；支撑脚手架上铺设木质脚手板，供作业人员施工[1-3]。

图2 伸缩式滑移支撑脚手架操作平台结构示意

图3 格构式立柱示意

4 施工流程

4.1 支撑脚手架结构设计及受力分析

4.1.1 结构设计

1）支撑脚手架结构类型：空间桁架结构；

2）作用在支撑脚手架上的荷载：恒载1 000 N/m2，活载1 500 N/m2；

3）截面规格：支撑桁架及格构式立柱均采用方钢管，安全栏杆及栏杆扶手采用圆钢管，滑轨采用槽钢。

4.1.2 受力分析

初选截面，对支撑脚手架结构进行受力分析，包括位移分析、应力分析（图4）、挠度分析（图5）、承载力分析等。分析显示：结构组合应力最大值为121.60 MPa，小于Q235钢材允许应力205.00 MPa；结构最大挠度为61.80 mm，小于允许挠度值85.00 mm。故结构设计符合要求。

4.2 工厂预拼装

滑移支撑脚手架各部分在工厂加工完成后，为保证现场拼装、安装的质量，确保后续工作顺利进行，需将支撑桁架整体进行预拼装并校正，若有问题直接在工厂解决。

图4 结构组合应力云图

图5 结构挠度变形云图

4.3 支撑脚手架现场整体拼装

将支撑桁架及现场拼装用胎架分段运至施工现场，堆放在指定位置，将胎架安装就位后进行整体拼装。

1）支撑桁架采取水平放置卧拼的原则。

2）根据支撑脚手架电子模型及设计平面布置图，合理选择平面位置。

3）用全站仪放出支撑脚手架中轴线及构件接口处的点位，校测作微调，准确无误后，进行临时固定。

4）焊接前后用全站仪检测复核，确定点位的精确性（图6）。

图6 相贯焊节点示意

5）支撑桁架上下2个面桁架在工厂拼装好后运至现场，左右两侧杆件散拼。

6）支撑脚手架主体桁架（格构立柱）伸缩处暂时用插销固定，待使用时调整[4,5]。

4.4 根据需要调整桁架跨度、高度

因为项目各跨跨度、高度不完全相同，在使用时可根据实际情况调整桁架和立柱的伸缩处。支撑脚手架跨度或高度调整时，斜撑的长度、角度、受力均会发生变化。在操作正确、受力合理的情况下，将伸缩斜撑与上下弦连接处设置成活动转轴的形式。

4.5 滑轨吊装就位及拉设缆风绳

滑轨吊装时应充分考虑滑轨的侧向稳定性，并在滑移方向上进行滑动控制。再选择支撑脚手架吊点，将拼装好的支撑脚手架吊装就位，拉设缆风绳以保持支撑桁架的稳定性。之后吊装支撑脚手架木质脚手板，供作业人员施工。

4.6 屋面板安装及操作平台拆除

1）若同跨施工，在某一工作点施工时，为保持支撑脚手架的稳定性，应用插销固定滚轮，同时安全栏杆由铰链固定并保持直立状态。当某一工作点施工完成，拔掉滚轮的插销，由卷扬机牵引支撑脚手架在滑轨上向前滑移至下一个指定工作点。在支撑脚手架滑移过程中，为避免直立的安全栏杆与屋面檩条发生碰撞，可拆掉铰链，使安全栏杆处于闭合状态。

2）若跨间调用，则将支撑脚手架吊至地面，按下一跨跨度及高度进行调整，同时安装下一跨滑轨。之后将调好的支撑脚手架吊装就位，进行下一跨屋面装饰底板的安装。

屋面装饰底板安装完成后，拆卸滑轨上的插销及卷扬机，将支撑脚手架操作平台吊下，在现场拆卸分段，同时拆除滑轨[6]。

5 结语

屋面装饰底板伸缩性滑移支撑脚手架施工工法颠覆了传统的做法，具有安拆方便、施工速度快、可周转使用、安全可靠等优点。另外，此支撑脚手架适用于不同跨度、不同高度情况下的施工，且施工时不影响其他工序的施工。所以，无论是从节省工期、成本看，还是从质量控制看，使用屋面装饰底板伸缩性滑移支撑脚手架都比传统施工更具优势，且节能环保，具有广泛的推广应用价值。