凹凸悬挑结构外檐悬挑脚手架施工技术

2015-12-05张巍

天津建设科技 2015年4期

关键词：凹凸架体工字钢

□文/张巍

凹凸悬挑结构外檐悬挑脚手架施工技术

□文/张巍

具有凹凸、悬挑结构外檐特点的建筑，其外檐脚手架悬挑长度大、施工难度高。文章针对这种特殊结构条件下的悬挑架体施工进行研究，通过调整立杆位置、增设钢梁等措施，减少外檐脚手架悬挑长度，有效地降低了施工难度。

凹凸；悬挑；脚手架；外檐

1　工程概况

天津武清行政审批中心工程总占地面积32 921 m2，总建筑面积66 637 m2；主体为框架结构，地下1层，地上20层。工程结构外檐复杂，具有大尺寸挑板、凹凸外檐、局部楼板架空等特点，现场有16#工字钢可供搭设悬挑架体。

2　结构特点

2.1凹凸外檐

主体挑板外檐呈不规则凹凸状，外檐挑板长度尺寸范围0.45～1.85m，见图1。

图1　凹凸外檐平面

2.2架空结构

主楼2～19层每层同一位置均存在一块长8 m、宽5 m的结构架空区域，该共享区域在顶层设有混凝土盖板，见图2。

图2　结构架空平面

3　悬挑架体设计

3.1凹凸外檐

3.1.1难点

1）大尺寸挑檐。外檐挑板长度最大达到1.85m，若采用常规方法，型钢悬挑长度达到3.05 m，采用现有16#工字钢。

在上述条件下，型钢抗弯计算强度σ=353.756 N/mm2＞[f]=215.0 N/mm2；水平支撑梁的抗弯计算强度大于型钢自身抗弯强度，不满足要求。

若采用钢丝绳卸荷措施，经过计算得到强度σ=57.27N/mm2；水平钢梁的稳定性计算σ＜[f]，满足要求。但钢丝绳公称抗拉强度需达到1 400 MPa，直径23.0 mm，要求钢丝绳直径尺寸过大且按照JGJ 130—2011《扣件式钢管脚手架安全技术规范》要求，钢丝绳不参与悬挑型钢受力计算，故采用钢丝绳卸荷措施来解决型钢悬挑长度过大问题不可行。

若考虑更换型钢型号、加大型钢截面的方式，经过计算得28a工字钢计算的σ=100.59 N/mm2；水平钢梁的稳定性计算σ＜[f]，即28a工字钢才可满足架体荷载要求。因型钢悬挑段3.05m，根据规范要求型钢悬挑段与锚固段之比不得＜1∶1.25，故需采用7m长28a工字钢方可满足悬挑架体搭设要求，因现场只有16#工字钢，采用该方案还需另外租赁且28a工字钢高空吊装、拆卸等施工较为困难，也不经济。

2）架体稳定性。不规则凹凸外檐形状复杂繁多，若在凸出外檐处搭设悬挑架体，外檐凹进处距内排立杆0.85 m，架体与竖向结构墙、柱之间最远距离达到1.0 m，连墙件与结构拉接的稳定性差且本工程为高层建筑，架体受风荷载作用较大，易造成架体失稳。

3）施工安全。结构外檐凹进处，结构与双排架之间空隙较大，达到0.85 m，给施工造成不便，极易造成人员及物品坠落，存在极大的安全隐患。

3.1.2解决措施

根据上述结构外檐特点及施工难点分析，因结构外檐尺寸而增大了型钢悬挑段长度，增大了外架体的施工难度。在架体设计中，按照减小型钢悬挑长度的思路考虑，施工中将内立杆设置于结构挑板范围内，即架体内立杆穿过结构外檐。该措施减小了型钢的悬挑长度，利于架体安全稳定，见图3。

图3　凹凸外檐悬挑架体穿板搭设方法

常规搭设方法，型钢悬挑长度达到2.15 m；采用穿板搭设方法，型钢悬挑长度仅为1.60 m（属于常规悬挑架体长度范围内），降低了施工难度，提高了安全系数。

3.2主体结构楼板挑空处悬挑架体搭设

3.2.1难点

型钢悬挑段长度一般为1.2～1.7 m（带阳台），而本工程外檐楼板架空区域无型钢锚固条件，按照常规方式布置型钢，则型钢悬挑长度较大。

1）架体常规设置。架空区域因无结构梁板无法为型钢提供锚固条件，如若采用阴角扇形布置，型钢搭设较为复杂；该区域顶层顶板支模施工时，下部型钢扇形布置无法为支模架体提供临时平台，故此处采用扇形布置不可行。

如若采用常规方法搭设，将挑空处记入型钢悬挑范围，型钢在架空范围周边的结构处锚固，则该处型钢悬挑长度达到7.225 m；按照规范要求，悬挑架体悬挑长度不应超过3 m，型钢悬挑段与锚固段长度之比不得＜1∶1.25，则该处型钢长度至少应达到17 m且型钢后端伸入结构电梯井剪力墙，需在剪力墙上预留洞口，架体搭设及拆除过程中，极大地增大了施工难度。故此处采用常规搭设方式不可行。

2）增设钢梁架空搭设。为解决结构架空区域型钢搭设难题，在该区域增设可供型钢锚固的临时结构，即在悬挑型钢前共设置3道横向型钢作为临时锚固梁，将悬挑型钢与增设型钢之间通过“U”型钢筋进行拉接锚固，每道悬挑型钢上形成锚固点。同时增设型钢通过与两侧梁板锚固固定。3道临时钢梁为悬挑型钢创造了锚固条件，同时，也可成为该区域顶板支模的临时施工平台，见图4。