大悬挑屋檐施工技术研究

文／郑逢辉 河南三建建设集团有限公司 河南洛阳 471000

1、技术研究的主要成果

1.1 本次研究的关键技术

通过在主楼边梁外侧和上部楼层边梁外侧相同位置预埋PVC 套管安装螺栓、采用Φ20 圆钢制作花篮螺杆连接钢梁外端（钢梁里端与边梁螺栓连接）和上部楼层螺栓对水平钢梁形成铰接结构，使水平钢梁成为上部脚手架的支撑基础。同时在花篮螺杆上部与楼层边梁连接处、下部与水平钢梁外端连接处创造性地使用耳板-螺栓组合装置，使得花篮螺杆可沿水平钢梁轴向180°旋转，在拆除钢梁时通过门架-滑轮装置人工完成拆除。与传统的悬挑钢梁支撑系统相比，水平钢梁受力由悬挑受力变为两点简支受力模式，结构受力更加安全；另外，水平钢梁锚固在结构边梁上，不需要锚固在楼层内，节省了材料，避免了对楼层内装饰施工的影响。在拆除水平钢梁时人工即可拆除，能有效解决因上部超长悬挑屋檐结构使用塔吊等大型机械设备困难的问题。

1.2.工艺原理

1.2.1 悬挑钢梁锚固处理

型钢悬挑梁采用双轴对称截面的型钢，规格为18#工字钢，悬挑梁尾端采用螺栓与梁侧面进行拉结固定。工字钢梁同主体结构连接采用240mm×400mm×10mm钢板，采用4 根M22 高强度螺栓。工字钢外端焊接耳板(100×100×14mm 的Q235 钢板)。如图1 所示。

花篮螺杆两端采用4.8 级Φ22mm 螺栓分别同悬挑型钢梁、上部锚固拉结点进行连接。

型钢悬挑梁悬挑端应设置能使脚手架立杆与钢梁可靠固定的定位点（采用200mm 长的Φ25 短钢筋头焊接），定位点离悬挑梁端部不应小于100mm。

1.2.2 脚手架平台施工及防护

平台架体搭设及平面防护：

脚手架底部采用竹串片脚手板+满铺废旧木胶合板模板进行封闭，并采用镀锌铁丝绑扎牢固，防止工具、垃圾等坠落。

根据立面施工需要，考虑吊篮设置位置，架体底部防护预留吊篮钢丝绳下放位置，因防护要求留置Φ50 圆孔，且孔的位置做好防护封闭。

架体搭设完成后，在架体顶部满铺竹串片脚手板一层，作为上部屋檐施工的防护和作业平台，确保满足屋檐结构和装饰面的施工需要。（见图2）

图2 架体平台搭设示意图

1.2.3 工字钢支撑和拉结方案

（1）屋面层35.85m 楼层边梁设置工字钢进行悬挑。

（2）40.85m 结构梁处设置拉结点，利用花篮螺杆卸载，改变悬挑受力方式为二力杆件；

（3）结合BIM 技术，优化拉结花篮螺杆两个铰接部位的连接方式：

①在40.85m 卸载点位置，加设卸载组合装置，花篮螺杆可沿轴向180°旋转；

②对下部悬挑工字钢卸载点进行优化，确保花篮螺杆可沿轴向180°旋转。悬挑工字钢长度5.3m，在距离墙面4800mm 处设置2 块150mm×100mm×14mm 耳板同工字钢焊接固定，上部设置直径25mm 的螺栓孔，作为花篮螺杆的下部拉结点。

花篮螺杆采用直径20mm 的HPB300 钢筋制作，上下两端设置两块220 mm×100 mm×10mm 的钢板同圆钢坡口焊接，花篮采用套筒外部设置3 根HPB300 型号14mm 钢筋同Φ50mm 内20mm 螺孔套筒焊接连接，花篮长度500mm，考虑两侧分别进花篮长度150mm，内部留200mm 空间作为花篮紧固加固空间。

工字钢悬挑长度5.3m，在距离墙面4800mm 处设置2 块150mm×100mm×14mm 耳板同工字钢焊接固定，上部设置直径22mm 的螺栓孔，作为花篮螺杆的下部拉结点。（见图3、图4、图5 所示）

图3 上拉杆平面加工图

图4 坡口焊剖面

图5 架体安装完成图

1.2.4 架体拆除施工方案

该花篮脚手架要确保顶部屋檐钢构件结构及外部铝板施工完成才能进行拆除；

拆除工字钢时，利用在门式架（需加配重）上安装定滑轮组合装置，采用钢丝绳固定、拉紧工字钢内端后，拆除工字钢内侧固定的穿梁螺栓，通过缓慢下放钢丝绳，花篮螺杆上下连接点同时旋转下放，直至下一层地面，拆除花篮螺杆上部固定组合件螺栓，将工字钢及花篮螺杆完全下放至下部楼层内；依次拆除悬挑钢梁；通过施工电梯运输至楼下。以此实现快速、安全拆除悬挑钢梁。

拆除时，塔吊等设备无法使用，拆除不能损坏安装完成屋檐成品；对此，我们创新计划采用如下的拆除方式：

（1）安装门式架和滑轮，制作拆除工字钢的装置。

（2）将该装置固定在与悬挑钢梁同楼层位置，将钢丝绳穿过滑轮，与工字钢外端焊接的定位点拉结固定；

（3）拆除工字钢内侧的4 根连接螺栓，工字钢内侧与框架梁脱离；

（4）通过滑轮和钢丝绳吊放，及花篮螺栓两端沿工字钢轴向转动，将工字钢缓缓下放至下部楼层内，通过施工电梯或者临时设置料台吊运下楼。

1.3 施工工艺流程及操作要点

1.3.1 施工工艺流程图

大悬挑屋檐施工技术的工艺流程图如图6 所示。

图6 施工工艺流程图

1.3.2 施工操作要点

（1）工字钢锚固螺栓、拉结螺栓定位

预先进行悬挑钢梁的排布，并结合BIM 技术进行螺栓空位的准确定位，采用内径25mm 的钢套管，长度同梁截面宽度，两侧封闭处理预埋在边梁内，进行螺栓孔位的定位。

为保证工字钢固定端钢套管位置的正确，在预埋位置确定后，采用直径6mm 的圆钢将四个预埋套管进行焊接连接，并同梁箍筋绑扎牢固，混凝土浇筑过程中，专人负责套管位置的维护校正，确保混凝土浇筑过程中，不整体和个别移位。

卸载花篮螺栓拉结点的螺栓定位套管必须与下部预埋的位置同心，在下部混凝土浇筑完成后，及时对预埋套管位置标高进行查找复核，上部套管预埋时随之进行误差调整，确保花篮拉结两点连线和工字钢轴线同线。

（2）花篮螺杆安装要点

花篮螺杆的圆钢直径、花篮的形式、长度、安装完成花篮的长度等要进行逐一检查；花篮、螺杆的焊接部位焊接质量逐一进行检查验收，不合格的不允许进场使用。

考虑安装方便，整个花篮螺杆采用两侧花篮等长，螺杆安装完成后，距底部悬挑钢梁高度为，方便人员安装加固，另外安装方便，通用性高。

花篮螺杆安装必须保证两侧螺杆完全进入花篮，确保拉结可靠。

（3）架体搭设要点

内部五排立杆选用5.50m 长的钢管进行搭设，外部的立杆采用6m 配合2m、4m、3m 长度的立杆进行搭设；

立杆纵距1500mm，距墙体的距离分别为400mm、1 2 0 0 m m、2 0 0 0 m m、2 8 0 0 m m、3 6 0 0 m m、4400mm、5200mm，连墙件高度方向按照底部、中间、上部分别设置一道。

（4）底部、立面封闭要点

①底部采用300×2000mm 的竹串片脚手板、配合15mm 的覆膜木胶合板进行全封闭处理，竹串片脚手板在下，木模板在上，竹串片脚手板确保没有探头和空铺情况。

铺设前，预先考虑吊篮施工钢丝绳空位，提前预留50mm 的圆孔，并采用橡胶垫进行封闭，保证钢丝绳活动自由，又避免细小杂物坠落风险。

②立面采用定制的钢板网进行封闭，钢板网之间的间隙按照5mm 进行预留控制，个别不够模数的通过调整优化架体，确保最小满足600mm 的模数，保证钢板网拼装严密，防护可靠安全。

（5）脚手架拆除要点

脚手架的拆除严格按照后搭先拆、先搭后拆的原则进行，先拆附属、水平构件，再拆除立杆。

设置警戒区域，拆除区域及其坠落半径范围内做好警戒和人员疏散工作。

钢管及扣件逐步拆除后，转运至屋面。

工字钢梁的拆除门式脚手架（后部加4 倍钢梁重量的配重），上部安装钢管、定滑轮，通过钢丝绳和定滑轮控制工字钢的下放姿态。

单根工字钢梁拆除采用两根钢丝绳，一根穿过滑轮同工字钢内侧端头固定控制工字钢下放，另一根在工字钢下放完成后，控制上部花篮。

工字钢下放完成后，钢丝绳拉紧上部花篮，拆除同工字钢固定的螺栓后，通过钢丝绳回收花篮螺杆，拆除完成。

2、效益分析

通过优化悬挑梁的安装和拆除形式，针对拆除困难、危险性大的特点在方案实施前，对节点进行优化设置，并通过门式架+滑轮的组合，大大降低了拆除的难度，保证了拆除的安全。有效确保了上部挑檐结构的成品保护和脚手架安全拆除，并为屋面工程施工提供了工作面，有效缩短施工工期。

3、应用实例

洛阳创岩创业服务有限公司服务楼建筑面积40431.33 m2,框架剪力墙结构，地下2 层，地上9 层，顶部屋檐悬挑外伸4.7m，为大悬挑屋檐。在屋顶屋檐钢构件施工过程中，采用大悬挑屋檐施工技术，为屋檐构件及装饰施工提供了稳定可靠的工作平台，通过优化架体设置方案、底部及侧面防护方案，创新架体拆除形式，顺利完成屋檐施工，屋檐成品保护效果良好。