上海建工五建集團(tuán)有限公司 上海 200063

1 工程概述

遼寧營口萬科海港城1.1期由4棟33層高層住宅組成，框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，地下為獨(dú)立結(jié)構(gòu)層，非貫通連接，屋頂為鋼筋混凝土飄板造型，板頂標(biāo)高99 m，懸挑范圍內(nèi)最大縱向長度32 m，結(jié)構(gòu)外伸長度1.6～2.8 m，飄板厚120 mm，邊梁截面200 mm×500 mm（圖1）。

圖1 外立面效果圖

2 施工難點(diǎn)分析

2.1 地處渤海北岸，風(fēng)荷載取值影響較大

本工程地處遼東半島南部，毗鄰渤海灣，從近40年大風(fēng)資料的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見，飄板施工的6月份遼寧沿海偏南大風(fēng)占主導(dǎo)地位，平均風(fēng)力達(dá)5～6級，且風(fēng)速越大，海面對大風(fēng)增強(qiáng)作用越明顯，營口地區(qū)向岸風(fēng)增強(qiáng)約2～3 m/s，風(fēng)荷載取值對飄板支撐架影響較大。

2.2 飄板離地近百米，穩(wěn)定性和安全性要求較高

飄板支撐架離地高度在95 m左右，向岸風(fēng)因受到高層建筑阻擋，在迎風(fēng)面上部約1/3的地方進(jìn)行分流，大部分向上越過頂部的風(fēng)因流道變窄，使流速大大增加，對飄板支撐架產(chǎn)生上升翻流作用，風(fēng)渦流作用將影響支撐架的穩(wěn)定性和安全性。

2.3 外伸構(gòu)件荷載較大，施工難度較高

懸挑結(jié)構(gòu)外伸尺寸較大，有邊梁和挑梁，故荷載較大；在同層混凝土柱施工階段，因不能安裝連墻件或建筑結(jié)構(gòu)還不能承受腳手架因風(fēng)荷載產(chǎn)生的水平推力，故腳手架如同懸臂構(gòu)件，搭設(shè)高度越高，穩(wěn)定性越差[1,2]。

3 施工方案選擇

3.1 方案設(shè)想

針對本工程屋面飄板位于高空、臨海、跨度大、荷載大的特點(diǎn)，結(jié)合施工現(xiàn)場實(shí)際情況和以往經(jīng)驗(yàn)，初步考慮了以下幾種方案：

1）方案一：將屋面飄板支撐架與最后一懸挑腳手架統(tǒng)一考慮，在28層頂板設(shè)置懸挑工字鋼，作為共同的施工承載操作面，架體搭設(shè)高度達(dá)19.2 m；

2）方案二：在屋面飄板區(qū)域下層樓板單獨(dú)設(shè)置懸挑工字鋼，組成鋼平臺作為施工承載操作面，架體搭設(shè)高度4.2 m；

3）方案三：與建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位協(xié)商將屋面鋼筋混凝土飄板用鋼結(jié)構(gòu)代替。

3.2 方案確定

1）方案一。優(yōu)點(diǎn)：施工方便，外形統(tǒng)一，避免二次搭拆；缺點(diǎn)：架體搭設(shè)高、時(shí)間長，且風(fēng)荷載對其安全性影響較大，材料一次性投入較大。

2）方案二。優(yōu)點(diǎn)：搭設(shè)高度、材料型號、風(fēng)荷載影響均有降低，且合理安排工期可使三角支撐架周轉(zhuǎn)循環(huán)使用到其他單體，降低一次性投入，施工速度快；缺點(diǎn)：需與其他區(qū)域懸挑腳手架分開搭設(shè)，施工搭拆次數(shù)較多。

3）方案三。優(yōu)點(diǎn)：施工速度快，不需搭拆支撐架體，質(zhì)量可靠；缺點(diǎn)：重新設(shè)計(jì)、加工時(shí)間長。

本工程地理位置較為特殊，施工過程中風(fēng)荷載、風(fēng)渦流對屋面飄板支撐架的影響較大，綜合考慮可行性、安全性、節(jié)約性等方面，最終選定方案二。

4 飄板支撐架設(shè)計(jì)

4.1 風(fēng)荷載取值

施工階段的大型設(shè)施安全風(fēng)險(xiǎn)分析時(shí)，可根據(jù)工程所在地臺風(fēng)發(fā)生頻率和實(shí)際施工情況來確定基本風(fēng)速的重現(xiàn)期。本工程施工周期1年，屋面飄板的施工周期僅為2個月，遇到強(qiáng)勁風(fēng)的概率相對要小得多，根據(jù)當(dāng)?shù)嘏_風(fēng)統(tǒng)計(jì)資料和現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，10年重現(xiàn)期風(fēng)荷載最大為10級風(fēng)，以此換算的風(fēng)壓作為基本風(fēng)壓。這與按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB/T 50009—2012的規(guī)定，取重現(xiàn)期n=10年對應(yīng)的風(fēng)壓值0.4 kPa，換算成10 m高度處的10 min內(nèi)平均風(fēng)速為25.5 m/s基本一致（圖2）。

圖2 1971～2008年黃渤海北部沿海大風(fēng)總站數(shù)逐月變化曲線

4.2 構(gòu)造設(shè)計(jì)

從第33層頂板（95.6 m標(biāo)高）開始布置18#工字鋼作為懸挑支模承力結(jié)構(gòu)，縱距1.5 m，布置12.6#工字鋼作為次梁，鋼管立在次梁上；支撐搭設(shè)高度3 m，步距1.5 m，外側(cè)單排腳手架搭設(shè)高度4.2 m；采用預(yù)埋在樓板混凝土內(nèi)的“Ω”形φ18 mm圓鋼固定，局部工字鋼下設(shè)12.6#槽鋼作為支撐斜桿，兩端分別與預(yù)埋在混凝土內(nèi)的鋼板、工字鋼滿焊焊接，焊縫高度為8 mm（圖3、圖4）。

屋面飄板懸挑長度≤0.8 m的采用工字鋼懸挑支撐形式；懸挑長度＞0.8 m的采用型鋼懸挑、底部架設(shè)槽鋼斜撐，與挑梁焊接構(gòu)成懸挑三角架支撐形式；結(jié)合4棟單體的結(jié)構(gòu)尺寸，考慮工人焊接可操作性，盡量統(tǒng)一制作可周轉(zhuǎn)使用的三腳架支撐，降低一次性材料的投入。

5 施工方案實(shí)施

5.1 腳手板

圖3 3#樓懸挑支撐架平面布置示意

圖4 構(gòu)造節(jié)點(diǎn)示意

懸挑平臺施工時(shí)滿鋪?zhàn)灾其摪势?，與懸挑鋼梁焊接；采用圓鋼自制鋼笆片的理論質(zhì)量為每片4.5 kg，約為木腳手板的1/4，能有效減輕鋼平臺自重。

5.2 密目網(wǎng)

鋼平臺底板滿掛安全平網(wǎng)，懸挑支撐架僅在操作層外側(cè)豎向滿掛密目網(wǎng)。在臺風(fēng)暴雨時(shí)，沿海地區(qū)懸挑支撐架可臨時(shí)拆除密目網(wǎng)，可有效減小臺風(fēng)對外架的側(cè)向穩(wěn)定的影響。

密目式安全網(wǎng)的系繩強(qiáng)度并非越大越好，因?yàn)閺?qiáng)度過高的系繩將使超越設(shè)計(jì)能力后的巨大風(fēng)荷載（其原因有密目安全網(wǎng)易積灰污染造成擋風(fēng)面積增大或遇到強(qiáng)風(fēng)暴等多種情況）仍能通過系繩傳遞給腳手架的連墻桿，從而給腳手架留下了安全隱患[3,4]。

相反，將密目網(wǎng)的一部分系繩強(qiáng)度有目的地進(jìn)行降低后，就可以在出現(xiàn)強(qiáng)風(fēng)、突發(fā)性陣風(fēng)或暴風(fēng)時(shí)，使安全網(wǎng)的系繩受力增大而被拉斷，從而與腳手架桿件脫離后形成局部敞開式開口，使密目安全網(wǎng)的擋風(fēng)面積驟為減小，從而消除了腳手架的安全隱患，所以安裝密目網(wǎng)時(shí)，下口和東側(cè)2個邊的每個環(huán)扣應(yīng)穿入符合規(guī)定的纖維繩，上口和西側(cè)2個邊的每個環(huán)扣應(yīng)穿入抗拉能力≤0.1 kN的單獨(dú)系繩，以保證在遇到設(shè)計(jì)所能抵抗的強(qiáng)大風(fēng)荷載之前能及時(shí)斷裂并形成局部敞開式通道。

5.3 連墻件

在屋面結(jié)構(gòu)混凝土澆筑前，由于尚未形成空間結(jié)構(gòu)體系，柱、墻處于懸臂狀態(tài)，承受水平荷載的能力較弱，不宜采用連墻件使懸挑支撐架與同層柱、墻連接的方法來保證支撐架的穩(wěn)定，宜采用懸挑支撐架與滿堂排架合二為一，通過水平桿連接，采用搭接并形成整體，加大架體寬度，提高架體抗傾覆能力和側(cè)向剛度，保證架體穩(wěn)定。

5.4 剪刀撐

為了減少風(fēng)渦流側(cè)向力產(chǎn)生的鋼管腳手架平面外變形而導(dǎo)致腳手架整體失穩(wěn)，懸挑支撐架應(yīng)全覆蓋設(shè)置垂直剪刀撐，拐角應(yīng)設(shè)置橫向斜撐，中間每隔6跨設(shè)置1道斜撐，角度45°～60°，在中間步距設(shè)置1道水平剪刀撐，且連墻件對應(yīng)外立桿設(shè)斜向拉桿與結(jié)構(gòu)預(yù)埋件連接，以滿足抗上升翻流作用的要求。

5.5 懸挑梁

先預(yù)埋壓環(huán)，后布置工字鋼，如圖6所示。

圖6 構(gòu)造節(jié)點(diǎn)示意

在拐角處布置的水平型鋼與埋件電焊牢固，焊縫厚度不得小于8 mm，焊縫長度不得小于500 mm。

型鋼穿墻若遇暗柱鋼筋，可向旁邊微移避開，如果避不開，則將碰到的暗柱鋼筋割斷，在割斷的這根鋼筋邊插入1根長1 400 mm同規(guī)格鋼筋綁條焊補(bǔ)強(qiáng)。一定要保證這根外挑工字鋼主梁在平面上的斜角。

在工字鋼翼板上立腳手鋼管的部位焊接1根長200 mm的φ22 mm鋼筋作為限位鋼筋，同時(shí)在工字鋼內(nèi)焊接2根φ8 mm鋼筋，以加強(qiáng)工字鋼抗扭變形。

斜撐底部設(shè)置10 mm×200 mm×200 mm鋼板埋件，斜撐與鋼板焊接，焊縫厚度不得小于8 mm，焊縫長度不得小于500 mm，鋼板埋件錨筋與混凝土梁主筋電焊固定，鋼板與錨筋采用滿焊，焊縫厚度不得小于8 mm（圖7）。

圖7 構(gòu)造節(jié)點(diǎn)示意

工字鋼穿剪力墻采用在墻體模板支設(shè)前在墻內(nèi)預(yù)埋150 mm×220 mm×墻厚dmm的木盒，在墻體混凝土澆筑完畢后拆除。

5.6 其他

頂層頂步采用搭接方式，可更好地抵抗側(cè)向風(fēng)荷載水平力，受力也更合理。

6 安全保障措施

1）懸挑支撐架與結(jié)構(gòu)相鄰處，應(yīng)盡量每步每架設(shè)置剛性連墻桿，且與內(nèi)排架連結(jié)成整體，以提高懸挑支撐系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性。

2）在澆筑懸挑結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r，按先里后外、先中間后兩邊的順序進(jìn)行，不得直接傾倒在懸挑部位邊梁內(nèi)，而應(yīng)倒在框架邊梁的內(nèi)側(cè)，由人工鏟運(yùn)至懸挑部位，以減小泵送混凝土對懸挑部位的沖擊。

3）操作人員不得在懸挑部位集中，由盡量少的人員在懸挑部位進(jìn)行操作，施工荷載不超過300 kg/m2。

4）在混凝土澆筑過程中，派專人看護(hù)支撐系統(tǒng)，密切注意支撐系統(tǒng)的變化，觀察支撐有無異常響聲、變形，發(fā)現(xiàn)異常情況立即通知現(xiàn)場施工人員撤離。

5）安全員對支撐架進(jìn)行每天檢查，如發(fā)生變形、松動、斷裂情況應(yīng)及時(shí)通知有關(guān)人員，采取補(bǔ)救措施。

6）在懸挑支撐架搭設(shè)時(shí)，下方的地面、樓層等危險(xiǎn)區(qū)域用鋼管設(shè)置明顯的安全警戒區(qū)，設(shè)警示牌并由專人看守，嚴(yán)禁非操作人員入內(nèi)。

7 結(jié)語

近年來，屋面懸挑造型在新建高層住宅中的應(yīng)用越來越多，且懸挑于建筑主體外，通常要設(shè)置懸挑支撐架進(jìn)行鋼筋混凝土飄板的澆筑，而風(fēng)荷載的取值對其設(shè)計(jì)的影響較大，本文將該地區(qū)幾十年的大風(fēng)資料分析與國家荷載規(guī)范相應(yīng)的風(fēng)荷載進(jìn)行對比，最終確定風(fēng)荷載的取值，使支撐架的設(shè)計(jì)更為安全、合理[5,6]。

通過臨海、高空屋面飄板的施工實(shí)例，對臨海、高空、風(fēng)荷載較大環(huán)境下施工飄板進(jìn)行了綜合分析，重點(diǎn)介紹了支撐架設(shè)計(jì)的構(gòu)造加強(qiáng)措施，并考慮了所用材料在其他單體的周轉(zhuǎn)使用性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，為今后類似工程的實(shí)施積累了經(jīng)驗(yàn)。