挑空层钢梁支座支撑架装置在建筑施工中的应用

吴化彬 李 峰

山东三箭建设工程股份有限公司 山东 济南 250000

1 前言

目前建筑施工中，附着式升降脚手架（以下简称集成爬架）作为一种新型技术，已经广泛应用于各种项目。集成爬架的常规做法是附着点位设置在建筑物的结构上，因此可以满足正常卸荷，可以保证附着式升降脚手架能安全正常提升。对于一些异形建筑物，尤其是建筑物的外立面为不规则的立面时，爬架的安装较为困难，对于同一立面只有两个机位支撑点，极端情况下只有一个机位支撑点，且爬架上部悬挑端过长，存在极大的安全风险[1]。

山东三箭集团在2020年承建的济南岚桥大厦项目，外围护架体采用集成爬架，本工程西侧C-D轴和东侧C-D轴个别楼层缺少梁板，两侧剪力墙柱距7800mm,经计算用爬升架搭设两个支座点距离超出规范，此区域按常规做法需搭设悬挑工字钢钢管架外挂钢板网防护。为此在该部位设计应用了一种用于爬架附墙支座的钢梁支座支撑架技术，解决了在建筑物的不规则的外立面上安全安装使用爬架的问题，获得了良好的效益。在整个施工过程中，甲乙双方管理人员和施工人员充分认识到钢梁支座支撑架技术给施工过程安全、质量、进度、卫生环保等方面带来的优势。

2 特点

集成爬架挑空层钢梁支座支撑架装置具有以下几个特点：

2.1 结合使用挑空层钢梁支座支撑架装置，无梁板结构处集成爬架架体安装和强度、刚度和稳定性满足要求。

2.2 实现了集成爬架架体的同步提升，减少了施工工序，使工程外观形象得到统一。

2.3 施工方便，解决了原先需搭设悬挑工字钢钢管架外挂钢板网防护带来的费用增加，减少了生产和安装成本。

2.4 缩短了工期，降低了施工费用。

2.5 装置方便周转使用且回收价值高。

3 适用范围

本工作法适用于工业与民用建筑工程主体结构为异形建筑物，尤其是建筑物的外立面为不规则的立面时，集成式升降脚手架的安装较为困难的工程。

4 工艺原理

集成爬架挑空层钢梁支座支撑架装置，由结构形式、固定方式、拆卸方式三部分组成。

图1 集成爬架钢梁支座支撑架装置示意图

4.1 结构形式

结构形式主要包括型材钢梁主体的上部简支梁，独立柱支撑的下部支撑，以螺栓连接方式的各部件组合。

上部简支梁材料采用工字钢型材钢梁。工字钢型材钢梁抗弯能力和抗扭能力都明显强与其它型钢，组合安装方便，方便打孔与主框架连接安装，满足整体稳定性要求，实用性好。简支梁下部支撑采用独立柱支撑，能满足整体稳定性要求，节约安装时间和费用[2]。螺栓连接方式便于采用爬架安装常用的“紧配合”安装方式，两侧钢三角架通过拧紧螺栓，挤压连接件完成安装。安装时采用力矩扳手，可快速安装、拆卸，全部构件均可周转使用，除高空作业的安全带，基本不需专用防护用具，受周围环境影响很小，符合文明施工和环保要求。

4.2 固定方式

固定方式主要包括钢梁两侧支撑与两侧砼立柱固定，下部支撑与地面固定，上部简支梁与集成爬架支座固定。

固定方式采用螺栓连接方式，两侧混凝土柱预埋套管，利用螺杆、螺帽固定三角钢架斜撑构件固定于两侧砼立柱，形成简支梁的承载平台，将钢梁荷载传导至砼立柱，满足整体稳定性要求，安全性高，螺栓连接方式相比于存在污染的焊接方式，便于拆装，符合文明施工要求，且节约安装时间和费用[3]。

4.3 拆卸方式

采用手动葫芦吊装和拆卸。

手动葫芦吊装能力满足吊装要求，方便进行提升、牵引、下降、校准等作业，可以方便的选择合适的操作位置，固定牢固，不易滑动，简单实用，安全性好。

5 工艺流程及操作要点

5.1 具体的流程工艺如下

绘制加工图纸→材料准备→加工钢梁、钢三角支座→检查钢件下料尺寸偏差→各部件焊接→各部件单元组装→检查及验收→支撑架装置现场吊装组装→清支撑架装置现场吊装拆卸→下一循环

5.2 操作要点

5.2.1 前期准备

上部简支梁制作：

钢梁采用H-588*300*12*20钢梁（型号600*300），钢梁两侧焊接400*600*20mm的钢板，钢板穿孔，采用螺栓连接，在柱子上预埋30*500的丝杠；由于C轴、D轴柱子之间的距离过大为了方便吊装，钢梁分成三段安装，两段2000mm，一段2780mm，段与段之间采用30*250的丝杠螺栓连接，并在中间2780mm的钢梁两段下部采用48mm的钢管顶撑以防止钢梁下坠，钢管上方安装丝杠固定。

利用CAD绘制钢梁支座支撑架装置设计图：

图2 钢梁安装平面图

图3 钢梁与三角支座连接图

采用理正工具箱7.0PB4对拟定的长度为6800mm，截面为H-588*300*12*20-Q235的主梁计算模型的抗弯强度、抗剪强度、稳定性及挠度进行全面设计验算。

图4 加工钢梁图

钢梁、三角支架在正式加工组装前，首先进行预拼装，采用定位焊进行临时固定。检查钢支架长度、宽度和整体扰度满足设计尺寸要求后，再进行正式焊接。

将每2组长度为2000mm与1组长度为2780mm工字钢横梁预拼装；将拼装好的H型钢梁与钢三角支座预拼装。采用P1B-DV-20C，100～200力矩范围的电动扳手拧紧螺栓，采用 0～100N·m测区电子测试仪检测螺栓拧紧力矩。

5.2.2 安装

图5 现场安装照片

钢梁支座支撑架装置运至施工现场后保持构件表面清洁。为确保安装施工的安全性，本工法的钢梁支座支撑架装置遵循先安装两侧剪力墙柱三角支座支撑后安装上部简支梁的原则，按先两侧，后中间的顺序进行吊装安装作业。

(1)两侧支撑与砼立柱固定采用螺栓连接

使用5m钢卷尺测量吊点位置，吊装过程中，安装人员使用水准仪抄测构件水平偏差；将两组钢架三角斜支撑分别固定于两侧砼立柱，丝杠通过砼立柱预埋好的套管将外侧钢板与内侧钢架三角斜支撑用固定，采用P1B-DV-20C，100～200力矩范围的电动扳手拧紧螺栓，采用 0～100N·m测区电子测试仪检测螺栓拧紧力矩，实现装置的紧密性，形成一组整体空间几何不可变体系的稳定结构单元。

(2)手动葫芦吊装安装上部钢梁

之后将两组手动葫芦分别挂至砼立柱上部预埋吊点，葫芦挂钩挂至钢梁内侧1500mm处两处钢板吊点，按操作规范完成吊装两端钢梁至钢三角斜支撑上部，装置按照“紧配合”方式，通过预留孔螺栓连接。之后吊装安装中段钢梁与两端钢梁利用法兰螺栓连接，按要求完成钢梁下部独立支撑与地脚螺栓的安装紧固。

(3)钢梁与集成爬架附墙支座连接

钢梁装置吊装安装完成后，通过钢梁向内1500mm的焊接钢板的螺栓孔，用螺栓、角钢法兰与与集成爬架竖向主框架轨道上的附墙支座通过相连，轨道立杆的附墙支座与两组钢梁通过三道连接夹板连接形成整体稳定结构单元。

图6 现场安装照片

(4)按照集成爬架施工规范要求完成提升系统组装

按照集成爬架施工规范要求将安装完成的钢梁支座支撑架装置与集成爬架竖向钢轨的附墙支座完成连接，然后安装其它提升系统组件；

钢梁支座支撑架装置安装完成24h后，由专门的工人采用 0～100N·m测区电子测试仪检测螺栓拧紧力矩，力矩不小于75N·m。

6 质量控制

质量控制严格执行以下规范

6.1 根据加工图的尺寸，切割工字钢梁、钢支架、钢板、角钢法兰，检查切割后的材料长度尺寸，下料长度偏差小于3mm。

6.2 采用J422级焊条，5级焊工施焊，沿杆件接触面满焊,采用游标卡尺检测焊缝宽度。

钢梁、三角支架在正式加工组装前，首先进行预拼装，采用定位焊进行临时固定。检查钢支架长度、宽度和整体扰度满足设计尺寸要求后，再进行正式焊接。焊接时，加工厂内温度不得低于5°，湿度不得低于85%。大风天气时，加工厂门窗需关闭。焊接支撑柱时，需两名工人在对角位置同时按逆时针或顺时针方向进行焊接。焊缝长度一律满焊。焊缝高度＞3mm，焊缝宽度＞5mm（依据《钢结构焊接规范GB50661-2011》）。工厂对接焊缝1级或1级以上，其余焊缝为3级。

经检查焊缝波纹均匀，无气孔和烧伤现象，达到3级焊缝要求。采用游标卡尺检测焊缝高度＞3mm，焊缝宽度＞5mm。

6.3 依据《钢结构焊接规范GB50661-2011》。

6.4 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2013。

6.5 其他与本工程有关的现行工程技术、质量评定标准、施工及验收标准及规范。

7 工程实例及应用效果

7.1 工程概况 济南岚桥大厦工程位于济南市CBD片区，济南市历下区，解放东路以南，经十东路以北，处于中央商务区4-37地块。建筑面积：约72000m2，建筑层数地上26层，地下2层，结构形式为框架-核心筒结构。

7.2 效果评价

岚桥大厦为三箭集团重点工程，设定集成爬架使用期限8个月，工期要求严格，对外观形象要求高。本工程西侧C-D轴8F/12F/16F/24F/25F缺少梁板，东侧C-D轴

8 结语

通过爬架附墙支座的钢梁支座支撑架装置的安装应用和使用过程证明，结合使用挑空层钢梁支座支撑架装置，无梁板结构处集成爬架架体安装和强度、刚度和稳定性满足要求，并实现了集成爬架架体的同步提升，使工程外观形象得到统一，缩短了工期，降低了施工费用。使用集成爬架钢梁支座支撑架装置解决了原先需搭设悬挑工字钢钢管架外挂钢板网防护带来的费用增加，减少了生产和安装成本，提高了施工的安全性，提升了公司在建筑施工单位的良好形象，应用中得到建设单位、监理单位和社会人士的认可。并且该装置安装拆除过程无扬尘、废弃物等污染，拆除后可重复周转使用，节能环保，因此该装置可以广泛应用于类似的工程中，具有良好的推广应用价值。