超高净空内中庭钢混组合斜屋面施工技术

刘俊杰

（广州市恒盛建设工程有限公司 广州 510010）

1 工程概况

广州某儿童活动中心作为市儿童公园的配套服务设施，建筑风格为岭南传统风格五彩城堡造型，工程建设满足少年儿童学习娱乐的多元化活动需求，解决了专业儿童活动场所严重不足、与中心城市地位不相匹配等问题，弥补原有活动场所功能定位和硬件设施配置的缺陷。

展示中心：室内影剧院舞台部分，屋面共4 层高——标高达23.8 m，属超高净空内中庭。屋面为钢-混组合结构［1-2］，共684.6 m2，布设在（B-3）～（B-7）轴×（B-C）～（B-E）轴；屋面主梁、次梁均为焊接H 型钢，主钢梁有9 榀，单榀重9.8 t，主梁长21 m，为H1 000～1 315×500×25×30变截面H型钢梁。

室内影剧院观众席部分，室内地面标高±0.000，共3 层高，高度为15.10～16.95 m，屋面板为钢-混组合斜屋面［3-4］，共313 m2，布设在（B-4）～（B-6）轴×（B-E）～（B-G）轴，主钢梁有8榀，单榀重8 t，主梁长20.6 m，为H1 100×500×18×30 截 面H 型 钢 梁，以 上 楼 面 浇 筑130 mm 厚的钢筋混凝土，底模板用钢筋桁架楼承板。屋面下方局部布置有检修马道。所有钢结构均需涂刷防腐和防火涂料，如图1所示。

图1 影剧院观众席和舞台剖面Fig.1 Section of the Audience and Stage of the Cinema （mm）

2 组合结构精确安装难点［5-6］

若桁架楼承板铺设后，在没有满堂红脚手架或高空车或移动脚手架的情况下，屋面下方主次钢梁无法进行油漆作业。若搭设满堂红脚手架，则影响后续机电和装修专业的工序安排，从而增加工期及成本，本工程内中庭属于超高净空（达到23 m以上），加上门洞和通道的限制，无法投入高空车；移动脚手架受到阶梯式观众席座位的影响而无法使用，另外斜屋面的钢梁上翼缘如何确保精度，是需要解决的难题。

3 技术特点

⑴受影剧院门洞的限制和满堂红脚手架影响机电、装修施工，更改了施工顺序，提前在桁架楼承板铺设前插入涂装工序，缩短了工期，减少了施工费用。

⑵征得设计人员的同意，在H 型钢主钢梁下翼缘两旁增加找平钢板、限位夹板，最后板式橡胶支座、找平钢板、限位板三者用B25 锚筋固定，既保障了施工的精度，又防止了H型钢主钢梁移位。

⑶为消除橡胶支座和混凝土结构之间的不均匀沉降，采用分次浇筑的方式，先浇筑屋面板混凝土，待混凝土的自重和施工荷载对板式橡胶支座起作用后，再浇筑女儿墙与屋面板接驳处的混凝土，消除自重引起的不均匀沉降，避免混凝土的拉裂。

⑷创新“生命线”形式，做到“生命线”安全措施设置一步到位，各工序过程无需中途转换，φ8 mm“生命线”顺着φ12 mm 钢丝绳方向自如移动，适用于吊装、焊接、涂装以及钢筋桁架楼承板安装等工序，既减少现场高空工作量，又减少安全隐患。

⑸ 室内影剧院观众席上层是阶梯式露天影剧院，该4 楼面板为斜屋面，与设计人员沟通，为方便后续桁架楼承板的铺装，消除施工空隙，将焊接H 型钢主梁的上翼缘变更为斜面，如图2 所示。无需增加数量较多的次梁，节约了工程投资。

图2 H型钢主梁上翼缘变更为斜面Fig.2 H-shaped Steel Main Beam Upper Flange Changed to Bevel

⑹钢筋桁架楼承板与已完成混凝土梁交接处，增设支撑角钢固定在混凝土梁上，作为钢筋桁架楼承板的端部支撑，使该节点处的压型钢板承受钢筋桁架及混凝土浇筑时产生的荷载，保证钢筋桁架楼承板与已完成的混凝土梁密实连接，确保了施工过程的安全［7］。

4 施工方法

4.1 钢构件加工制作［8］

建筑部品生产厂家有固定的生产车间和自动化生产线设备，有深化设计运输安装一体化能力，建立技术标准体系及安全、质量、环境管理体系。建筑构件部品在工厂车间生产，生产过程及管理应用信息管理技术，生产工序形成流水作业。

建筑构件部品生产前，根据设计要求和生产条件编制生产工艺方案，对构造复杂的部品或构件宜进行工艺性试验。有经批准的构件深化设计图，设计深度满足生产、运输和安装等技术要求。H 型钢梁采用自动焊接生产线加工，合理安排加工人员，必要时安排两班制，提高加工效率，如图3所示。

图3 H型钢梁加工完成Fig.3 H-shaped Steel Beam Processing Completion

4.2 施工围蔽和防坠落措施

施工区域采用警示带进行围蔽，防止人员穿越，并派专人看护。

钢梁吊装、焊接、高强螺栓安装、现场涂装施工以及钢筋桁架楼承板铺设等工序整个施工过程均在高空进行，高空作业安全及防坠落特别重要。

创新设计了“生命线”形式，φ8 mm“生命线”钢丝绳通过小型卸扣与φ12 mm 钢丝绳连接，做到“生命线”能一步到位设置，通用于吊装、焊接、涂装以及钢筋桁架楼承板安装等一系列工序过程而无需中途转换，既减少现场高空安全措施转换的工作量，又能够减少转换安全措施带来安全隐患，如图4、图5所示。

图4 “生命线”设置方式Fig.4 The "Lifeline" Setup

图5 φ 8 mm“生命线”平面布置Fig.5 φ 8 mm "Lifeline" Layout

4.3 构件出厂时完成基本的涂装（底漆和中间漆1/2）［9］

构件出厂时完成基本的涂装（底漆和中间漆1/2），免搭设满堂红脚手架。

4.4 橡胶支座的安装

由于主钢梁均坐在屋面边框的混凝土梁上，为了消除钢结构梁与混凝土梁不同材质之间的振动影响，主钢梁与下方的混凝土梁之间设置了橡胶支座减震。

当工字主钢梁吊放在混凝土牛腿上，为防止H 型钢主钢梁移位，在H 型钢主钢梁下翼缘两旁增加设置了找平钢板、限位夹板，最后板式橡胶支座、找平钢板、限位板三者用B25 锚筋固定，保障施工精度。如图6所示。

图6 橡胶支座安装完成Fig.6 Rubber Bearing Installation Completion

4.5 主次钢梁吊装

为加快完成室内影剧院这二部分的屋面施工，为后续的机电施工、装修施工创造条件，现场经方案比选，选择一台QAY-450 t 汽车吊（带塔式工况）协助吊装，大吨位汽车吊在现场东边站位，完成所有17 根主梁吊装（舞台部分和观众席）。其余次梁、马道骨架、以及钢筋桁架模板等，则使用现场现有的QTZ 塔吊辅助，顺次安装及铺设。

⑴吊机站位时注意避开有地下线管，排水管、下水道的位置。

⑵吊机支好腿、配好配重后，先按最远位置起杆（吊臂），回转到主桥段安装中心位置，测试吊机安全起重是否满足构件重量吊装要求。

⑶钢梁离开地面200 mm 高时，吊机按最远安装半径回旋，约停留10 min 时间，观测吊车作业情况，支腿、钢丝绳，吊耳受力情况，一切无异常后开始提升。

⑷钢梁在离支点100 mm 高时，吊机停止下降，安装人员在操作架上将钢梁摆直，钢梁中轴线与支座中轴线基本重合后，再缓慢下降，如图7所示。

图7 主钢梁吊装完成Fig.7 Main Steel Beam Hoisting Completion

⑸钢梁就位后，复查中轴线及安装情况合格后，焊接固定。观察梁受力状态无异动后，吊机才可以完全松钩。

4.6 钢梁余下的中间漆1/2+面漆+防火漆施工

当主梁、次梁以及马道骨架安装完毕后，马上进行钢结构补涂装，并及时插入防腐的面漆和防火涂料施工。各道涂装经厚度检测和现场质量验收合格后，才开始铺设钢筋桁架楼承板。

钢结构现场涂装时要符合下列规定［10］：

⑴构件在运输、存放和安装过程中损坏的涂层以及安装连接部位的涂层应进行现场补漆，并符合原涂装工艺要求。

⑵构件表面的涂装系统应相互兼容。

4.7 钢筋桁架组合楼板施工

屋面混凝土的底模板为钢桁架楼承板，在其上需要绑扎钢筋，浇筑混凝土，作业人员必须站在钢桁架楼承板施工，为确保钢桁架楼承板与混凝土梁的搭接安全，在混凝土梁侧预设置角钢埋件，以作为钢筋桁架楼承板的端部支撑，如图8所示。

图8 ∠100角钢支撑钢筋桁架楼承板Fig.8 ∠100 Angle Steel Bracing Steel Truss Floor Bearing Plate

天面女儿墙与屋面板接驳处采用分次浇筑的方式，先浇筑屋面板混凝土，待屋面板混凝土的荷载对板式橡胶支座起作用后再浇筑女儿墙与屋面板接驳处的混凝土，以消除自重引起的不均匀沉降，避免混凝土的拉裂。

⑴现场混凝土浇筑增加设置厚度的探测仪，有效控制混凝土板的厚度与平整度。

⑵焊钉连接采用栓焊设备进行焊接，焊机必须联在独立电源上，应保证栓焊点所需的电流量；直接焊在母材上或穿透压型钢板后焊到母材上的焊钉，应配用不同的陶瓷环，陶瓷环应干燥，焊后瓷环应去除；在焊接端处不应涂漆，镀锌或镀镉等；母材在焊钉施焊处不得有氧化皮、锈蚀、受潮或其它污垢。

⑶组合楼盖焊钉施工完毕浇混凝土前，按施工图和有关规范进行隐蔽工程验收，验收合格后方能进入下一道工序。

⑷楼承板制作、储存、运输过程避免损害与污染。

⑸楼承板铺设之前，必须将梁顶面杂物清扫干净，并对有弯曲或扭曲的楼承板进行矫正。封口板、边模、边模补强等工作应在浇注混凝土前及时完成。

⑹安装楼承板时，在支承梁上弹设基准线。

⑺楼面浇筑混凝土时，需在楼面钢次梁及楼板下设临时支撑，支撑间距3 m。

⑻浇捣混凝土前必须清除楼承板上的杂物、灰尘和油脂等。

⑼楼板施工时避免板上混凝土堆载。

⑽混凝土强度未达到75%设计强度前，不得在楼层面上附加任何其他荷载，也不得拆除临时支撑。

⑾在浇筑钢筋较密的位置时采用φ30 棒振捣，并加密振点。

⑿振捣完毕后按50 cm控制线拉通线用1.5～2.0 m刮杠刮平，用木抹子抹平，并拉线检查板顶平面标高，严格控制平整度。

⒀振捣棒要快插慢拔，插点呈梅花型布置，按顺序进行，不得遗漏。50捧移动间距不得大于50 cm，振捣时间以混凝土表面出现浮浆及不出现气泡、下沉来控制。斜屋面板混凝土自下而上浇筑。

5 施工效果

对超高净空内中庭上方的钢屋面施工，遇到无法使用移动式脚手架、满堂红脚手架、高空车等措施的难题，本施工技术通过“H 型钢主梁的上翼缘变更为斜面”、“防腐和防火涂装工序提前在桁架楼承板铺设前完成”、创新设计一步到位的“生命线”安全绳、“主钢梁下翼缘两旁增加找平钢板、限位夹板”，实现超高净空内中庭钢混组合斜屋面精准施工，具有结构简单、易于制造、搭拆方便、便于回收、连接稳固等特点，安全、质量均有保证，取得良好的经济效益。