32米高空大悬挑结构施工平台的应用

秦峰

摘要：近年来，随着我国经济的发展，以及生活质量的提高，人们对建筑产品立面效果的新颖和时尚有了更高的要求，建筑师们也顺应市场需求，在自己的作品中增添上各式悬挑结构“元素”，设计出了许多造型别致的经典之作。这些结构往往是高空大跨度悬挑结构，在给建筑物添加亮点的同时，也给现场施工带来了很大难度。本人在施工过程中，根据实际情况对该类结构的施工作了一些有益探索。

关键词：高空悬挑结构；质量；安全；工期

Abstract: In recent years, with our national economy development and life quality improvement, people have higher requirements on the building facade effect novelty and fashion products, and the architects are responsive to the market demand, they add all kinds of overhanging structure " elements " in their own works, devise many unique classic. These structures are often high and large span cantilever structure, they add a bright spot in buildings, but at the same time, they also bring very great difficulty to the construction site. In the construction process, according to the actual situation , the author does some beneficial exploration on this kind of structure construction.

Key words: high cantilever structure; quality; safety; construction period

中图分类号：TV523文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1、工程概况：

河南建筑职业技术学院新校区图书信息楼位于郑州市马寨镇工业路，是由郑州大学综合设计研究院设计；郑州市第一建筑工程集团有限公司承建。

该工程总建筑面积28799.90平方，工程为框架结构，地下一层为平战结合地下室，地上七层；建筑高度35.9米，整体呈“八”字型；屋面悬挑结构高度32米，净悬挑3.1米，悬挑构件周长237.2米。整体造型富有中国传统建筑特色，美观大方，室内设有四部电梯，消防自动喷淋系统，火灾自动报警系统，中央空调系统。工程总造价约5960万元。

2、工程难点及方案比较

该工程外脚手架为落地式双排脚手架，由于建筑为“八”字型，给脚手架施工带来很大难度，屋面32米处为悬挑钢筋混凝土结构，悬挑构件周长为237.2米。钢筋、混凝土、模板、模板支撑及施工荷载很大，一般的悬挑钢管脚手架不能满足施工质量和安全要求，若采用落地式钢管脚手架需将原维护脚手架拆除，并搭设四排钢管脚手架，投入钢管和人工量太大。因此必须另考虑其他施工方案。

2.1方案设想

针对本工程钢筋混凝土结构位于高空之中、悬挑跨度大、荷载大、施工面积大的特点，根据工程实际情况和以往公司类似工程的施工经验，并通过与河南建筑职业技术学院土木系教研室合作，初步考虑一下三种施工方案：

方案（一）：采用A48钢管搭设落地式四排脚手架。

方案（二）： 采用悬挑钢桁架支撑体系

方案（三）：采用20a号工字钢作为悬挑钢梁钢丝绳斜拉支撑体系组成钢平台作为施工承载操作面。

2.2方案的技术分析比较

方案（一）：需要将原双排脚手架拆除，共需钢管约321.8吨，工期较长，耗费人工很大。

方案（二）：使用钢桁架支撑体系使用钢材约52.3吨，焊接工程量较大，型钢周转利用率低，端部挠度较大，安全隐患较多。

方案（三）：使用型钢量45.7吨，使用14号钢丝绳7.8米，共使用273根及卡具1638个，整体构件挠度较小，安全隐患很少，型钢及钢丝绳、卡具可以循环施工。

综合考虑各方案的可行性、安全性、经济性等因素对以上各方案进行综合比较分析见下表:

技术方案的优缺比较

3、方案确定

通过以上三种方案在质量、安全、工期、投资收益等方面综合比较，选择方案（三），即采用20a号工字钢作为悬挑钢梁钢丝绳斜拉支撑体系组成钢平台作为施工承载操作面的方案。该方案作为高空悬挑结构施工提供了一个安全结实使用的施工平台，通过型钢悬挑、钢丝绳斜拉、斜撑钢管将荷载传递至三个楼层，受力较为均匀即解决了构件的挠度问题，又保证施工质量要求，又保证作业人员的安全。

3.1方案的具体内容

从七层楼面外挑20a号工字钢3.5米，工字钢间距1.1米，用U型螺栓和钢板固定，下部楼层设置钢管斜撑；经设计院同意在七层结构梁内穿直径20㎜PVC套管，七层混凝土浇筑后达到强度要求，PVC套管内穿钢丝绳斜拉，型钢下部钢管斜向支撑和上部钢丝绳斜拉采用共点支撑受力。

3.2方案的结构验算

钢梁根部相对主体结构无相对位移，钢梁可按一端固定一端悬挑计算，下部斜拉支撑及钢丝绳作用于型钢外挑3米处。由支撑构件自重、施工荷载，经集团公司PKPM计算软件验算工字钢的抗弯、抗剪强度，螺栓的抗剪、抗拉强度、斜撑杆的支承力，钢丝绳的受拉强度，均满足要求。

4、方案实施

4.1 搭设步骤

4.1.1考虑到固定钢挑梁处的现浇楼面较薄弱，在6层楼板加设加强筋2C14。预埋A20U型螺栓，螺栓通过8mm厚钢板用螺栓与工字钢梁可靠连接。

4.1.2搭设工字钢下部搭设钢管斜撑，工字钢挑梁由专业架工利用塔吊配合吊装，钢挑梁外挑端长度及标高必须一致，钢管斜撵应随搭随拉结。采用14 mm钢丝绳斜拉以达到提高整体支撑系统的支撑能力，斜拉钢丝绳利用手拉葫芦拉紧，确保钢丝绳张拉程度一致，保证钢丝绳受力均匀，减小工字钢挠度。

4.1.3在工字钢上搭设三排脚手架模板支撑，并与七层主体结构模板支撑体系步步拉结，并加设纵横向剪刀撑，提高支撑系统整体稳定性，外部随挂安全网。

4.2施工注意事项

4.2.1外挑工字钢必须整齐，长度、标高一致且固定牢固。

4.2.2工字钢与楼面连结牢固，无相对位移，工字钢梁上部在模板支撑架立杆部位焊接直径25钢筋头，防止架体滑移；工字钢梁上部钢丝绳斜拉点焊接斜拉受力环。

4.2.3斜撑杆用钢管和旋转扣件背牢，与楼面及工字钢连结牢固、合理。

4.2.4钢丝绳张拉程度一致，且自身固定牢固，以免滑脱。

4.2.5施工中避免骤然的巨大荷载作用在悬挑架上。

4.2.6斜撑杆及模板支撑与内架按要求拉结，且拉结牢固。

4.2.7工字钢上满铺架板并封绑牢固，最外排脚手架立管外满挂安全立网，形成一个封闭的整体。

4.2.8严格按方案施工，避免随意除去加固或拉结点。

5、结构施工阶段的监测

为确保悬挑平台的安全及对平台挠度的控制，防止楼板、梁底裂缝，施工中由测量专业的技术人员随时对平台进行观察和测量，并形成记录，若发现变形，可及时采取有效的技术和安全措施进行处理。七层现浇梁板浇筑时综合荷载最大，通过实测和观察，整体施工平台及钢管支撑未见任何下挠和变形。主体结构施工结束，屋面悬挑构件现浇梁板底模拆除后，对梁板底标高进行实测，统计分析发现：板底标高误差在士5 mm以内，在允许范围以内。

6、结论

该方案充分考虑结构自身特点，采用钢结构与传统脚手架施工工艺相结合，简化施工工艺，加快施工速度，缩短工期；悬挑施工平台有效的完成了外挑混凝土结构面的施工和外部的装饰，并控制挠度完全满足规范要求；如此复杂的结构，在32 m高空外挑3.1 m，完成整个结构施工与外墙装饰，未发生任何安全事故，达到了安全管理的目标；该方案与采用四排落地架相比节约14.69万元，工程比预计工期提前8天；工程获得了“结构中州杯”、“省级安全文明工地”、“河南省建设工程质量管理小组一等奖”、“全国建设工程质量管理小组二等奖”取得了很好的经济效益和社会效益。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。