江 洋 周 蕾

(太原市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030009)

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某建筑懸挑鋼結(jié)構(gòu)屋面施工技術(shù)研究

江 洋 周 蕾

(太原市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030009)

根據(jù)某科技大樓懸挑鋼結(jié)構(gòu)屋面的工程特點，從施工前期準(zhǔn)備、人員組織安排、搭設(shè)操作平臺、屋面板和吊頂板安裝等方面，介紹了懸挑鋼結(jié)構(gòu)屋面的系統(tǒng)性施工方法，為同類工程施工積累了經(jīng)驗。

高層建筑，懸挑梁，鋼結(jié)構(gòu)，屋面

1 工程概況

某科技大樓建筑面積為30 000 m2，主體結(jié)構(gòu)為框架—剪力墻結(jié)構(gòu)體系，建筑形式呈鼎字形布置，如圖1所示。該建筑屋面造型為鋼結(jié)構(gòu)懸挑H形鋼梁，鋼梁上部鋪設(shè)彩鋼板，鋼梁下部滿鋪天棚飾面層。屋面懸挑部分外挑6.8 m，投影面積為3 000 m2。

2 屋面懸挑結(jié)構(gòu)形式

1)懸挑梁的結(jié)構(gòu)形式。該建筑的屋面懸挑梁主要由鋼主梁、鋼次梁和鋼連梁組成[1-3]，鋼主梁在該建筑26.65 m標(biāo)高處向外懸挑，懸挑長度為6.8 m，向上懸挑角度為1.7°；鋼主梁在建筑陽角處懸挑長度為9.2 m，向上懸挑角度為12°，鋼主梁和鋼次梁及鋼連梁的連接采用高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接，局部采用焊接連接。

2)其他結(jié)構(gòu)形式。該樓屋面鋼梁上部鋪設(shè)20 mm×60 mm×3 mm的鍍鋅方管檁條及10號C型鋼，面層鋪設(shè)0.6 mm厚的彩鋼板；吊頂檁條采用60 mm×80 mm×3 mm的鍍鋅鋼管，吊頂板采用3 mm厚的單鋁板，單塊鋁板寬度為1.2 m，鋁板與吊頂檁條的連接采用自攻螺絲固定，鋁板接縫處采用耐候密封膠進(jìn)行固定。

3 施工措施

3.1 選擇搭設(shè)施工操作平臺

1)鋼結(jié)構(gòu)施工措施。常規(guī)的鋼結(jié)構(gòu)施工操作平臺有可拆卸式鋼梯平臺、吊籃式平臺和鋼棧橋平臺三種施工操作平臺[4-7]，該結(jié)構(gòu)懸挑屋面懸挑長度為6.8 m，局部懸挑9.2 m，因此懸挑部分大部分采用可拆卸式鋼梯平臺作為施工人員的工作平臺，其他局部地區(qū)采用吊籃式平臺進(jìn)行施工，陽角處等采用鋼棧橋平臺進(jìn)行施工。

在鋼梁等鋼構(gòu)件進(jìn)場前3天，應(yīng)首先將可拆卸式鋼梯平臺進(jìn)行安裝，對預(yù)埋板件等進(jìn)行清理，對鋼梁的安裝標(biāo)高和軸線的定位等工作提前做好，并提前將耳板和內(nèi)拉桿等構(gòu)件進(jìn)行焊接。鋼構(gòu)件進(jìn)場后，首先在可拆卸式鋼梯上將鋼梁構(gòu)件和裝飾材料等進(jìn)行流水施工，安裝完畢后將鋼梯拆除。

2)建筑陽角處施工措施。建筑陽角處屋面懸挑梁懸挑長度為9.2 m，此部位懸挑結(jié)構(gòu)處無搭設(shè)平臺基礎(chǔ)，因此采用小吊籃式的操作平臺方式進(jìn)行安裝施工。

3.2 安裝施工前準(zhǔn)備措施

安裝施工前應(yīng)分別對建筑材料、建筑設(shè)備和建筑工人三部分提前準(zhǔn)備，對建筑材料進(jìn)行準(zhǔn)備，如：屋面所用鋼材種類、規(guī)格和數(shù)量等進(jìn)行準(zhǔn)備；對建筑設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)備，如：塔吊或吊車、電焊機(jī)的種類和數(shù)量、氣焊切割設(shè)備的數(shù)量、自動安平水準(zhǔn)儀的數(shù)量、角磨機(jī)的數(shù)量和手電鉆的數(shù)量等；對建筑工人進(jìn)行準(zhǔn)備，如：建筑工人的工種和數(shù)量、對建筑工人進(jìn)行崗前培訓(xùn)和技術(shù)交底等。

3.3 懸挑鋼結(jié)構(gòu)部分施工方案

3.3.1 可拆卸式鋼梯平臺施工方案

經(jīng)現(xiàn)場勘查，確定以該樓13層位置(標(biāo)高23.15 m)作為鋼梯平臺的支點，采用16號型鋼M16高強(qiáng)螺栓固定于混凝土梁上，鋼梯所使用的鋼管為變截面桁架結(jié)構(gòu)，鋼管規(guī)格分別為φ20 mm，φ50 mm，φ60 mm，壁厚均為3 mm，采用斜拉桿將鋼梯與該樓柱、梁等有效連接，將鋼梯固定于結(jié)構(gòu)外部，具體如圖2所示。

鋼梯上部端頭采用φ20 mm粗鋼絲繩與結(jié)構(gòu)圈梁相連，同樣使用鋼繩將連接圈梁與結(jié)構(gòu)梁相連，確保鋼梯穩(wěn)定性?？紤]風(fēng)荷載對鋼梯的影響，在鋼梁上焊接100 mm×260 mm×6 mm的加勁肋，加勁肋將鋼梁和結(jié)構(gòu)柱固定，焊接處焊縫為6 mm高的角焊縫。

將可拆卸式鋼梯安裝完成后，在鋼梯外圍設(shè)置1.1 m高的護(hù)欄，護(hù)欄中間的鋼管間距設(shè)置為1 m，鋼管中間每隔300 mm加設(shè)一排φ20 mm粗水平護(hù)桿，最后在護(hù)欄內(nèi)側(cè)鋪設(shè)安全網(wǎng)。

3.3.2 吊籃式平臺施工方案

采用吊籃施工的部位主要在結(jié)構(gòu)陽角部位和結(jié)構(gòu)架空區(qū)兩側(cè)、大廳兩側(cè)無法搭設(shè)平臺的部位。該工程所使用的吊籃為小吊籃，吊籃采用L3 mm×20 mm的角鋼焊接而成。安裝小吊籃時，在地面上直接將吊籃制作成型，采用吊車將小吊籃懸掛于次梁上，小吊籃與次梁連接采用鋼絲繩和鋼絲繩卡扣連接，鋼絲繩上涂抹潤滑油，減小滑動阻力。安裝完成后，在次梁梁端各安裝一個定滑輪，定滑輪與吊籃之間采用鋼絲繩連接，移動時直接拖拉鋼絲繩可將吊籃移動至指定位置施工。一切就緒后在兩吊籃之間鋪設(shè)跳板作為操作平臺，每個吊籃上最多可站1名施工人員。在吊籃上方布置一道鋼絲繩，作為施工人員行走的扶手使用；跳板兩側(cè)各安裝一道高180 mm的高踢腳板，以免跳板上物品掉落；跳板兩側(cè)上方1 m處各架設(shè)一根鋼絲繩，作為施工人員的安全防護(hù)繩；在吊籃所在的鋼結(jié)構(gòu)次梁上環(huán)繞一根鋼絲繩，便于施工人員掛安全帶。

在對吊籃荷載進(jìn)行計算時，可采用不上人屋面的活荷載即雪荷載進(jìn)行計算，雪荷載確定為0.6 kN/m2，假定吊籃安裝于陽角處CL2次梁上，吊籃作用面積為15 m2，可計算為P=0.6×15=9 kN，吊籃的計算荷載和次梁的受力計算圖如圖3所示。

次梁上所懸掛吊籃數(shù)量為2個，每個吊籃的荷載為20 kg，跳板的荷載為50 kg，工人的體重按照成年人平均體重75 kg，2個工人即150 kg計算，總荷載為2×10+50+2×75=220 kg，計算得Pd=pqγQ=2.2×1.2=3.36 kN，即Pd=3.36 kN

經(jīng)過相應(yīng)計算得到，次梁所受吊籃活荷載的受彎正應(yīng)力σmax=6.27 N/mm2<次梁受彎承載力設(shè)計值f=215 N/mm2，因此受彎驗算滿足設(shè)計要求；吊籃荷載下次梁支座處所受最大剪應(yīng)力τmax=0.6 N/mm2<次梁受剪承載力設(shè)計值fv=125 N/mm2，因此支座受剪驗算滿足設(shè)計要求；吊籃荷載下次梁跨中撓度值v=L/15 259<規(guī)范中規(guī)定的限值[v]=L/250，因此撓度驗算滿足設(shè)計要求。

3.3.3 鋼棧橋平臺施工方案

由于部分懸挑鋼結(jié)構(gòu)的梁跨度和橫向跨度較大，下部搭設(shè)可拆卸式鋼梯平臺難度較大，使用吊籃式平臺施工安全系數(shù)較低，并且在架空區(qū)的外側(cè)和底部均鋪設(shè)單鋁板進(jìn)行裝飾，因此為方便化施工，項目部最終確定采用鋼棧橋平臺進(jìn)行施工。

一套鋼棧橋平臺的總荷載為210 kg，所懸掛的梁跨度為16.8 m，橫向長度為25.2 m，在此范圍內(nèi)采用兩套鋼棧橋平臺即可完成該區(qū)域內(nèi)單鋁板的安裝施工。鋼棧橋采用φ76 mm×4 mm和φ60 mm×3 mm的圓鋼管焊接成1.5 m×1 m的桁架。鋼棧橋兩端使用M16的高強(qiáng)螺栓各固定一個6 mm厚的鋼板，鋼板中間焊接φ76 mm×2 mm的鋼管作為施工人員行走棧道。

同樣在鋼棧橋四周布置1.2 m高護(hù)欄，護(hù)欄中間的鋼管間距設(shè)置為1 m，鋼管中間每隔300 mm加設(shè)一排φ25 mm粗水平護(hù)桿，最后在護(hù)欄內(nèi)側(cè)鋪設(shè)安全網(wǎng)。

其他非懸挑部位鋼結(jié)構(gòu)梁截面較小、高度較低，因此此部分的裝飾面板施工可直接搭設(shè)人字梯進(jìn)行施工。

3.4 懸挑部分裝飾面板施工

懸挑部分上部所需彩鋼板的總面積約為1 900 m2，彩鋼板所安裝的建筑標(biāo)高為28.8 m；所使用單鋁板的總面積為2 000 m2，單鋁板所安裝的建筑標(biāo)高為25.7 m，具體安裝方法和施工工藝參照99J201平屋面建筑構(gòu)造。

1)彩鋼屋面板安裝。彩鋼屋面板所采用的檁條規(guī)格按照99J201平屋面建筑構(gòu)造中所使用的C型鋼檁條，施工順序為先放線，再在C型鋼檁條上涂刷兩遍防銹漆，將C型鋼檁條焊接于懸挑部分次梁上，再將焊接部分涂刷防銹漆，最后將彩鋼板用自攻螺絲固定于C型鋼檁條上。若施工允許，應(yīng)盡量采用大尺寸彩鋼板，以減少彩鋼板的拼縫，提高其防水效果和耐久性。彩鋼板之間的拼縫采用密封膠進(jìn)行密封，最后再用防水膠進(jìn)行涂刷提高其防水性能。單塊彩鋼板端部與檁條連接的地方所使用的自攻螺絲數(shù)量不應(yīng)少于3顆，當(dāng)檁條跨度大于3 m時至少在檁條上用2顆自攻螺絲固定，以免風(fēng)荷載較大時彩鋼板被掀起，固定彩鋼板所使用的自攻螺絲帽最后應(yīng)采用密封膏進(jìn)行密封處理。

2)單鋁板安裝。單鋁板安裝時的安裝順序為先將鋁板上部龍骨鋪設(shè)，再將鋁板進(jìn)行加工安裝，安裝完成后在鋁板中間涂刷密封膠除縫，最后將鋁板上塑料保護(hù)膜祛除。對單鋁板進(jìn)行加工處理時的主要內(nèi)容包括對單鋁板進(jìn)行上色、裁切和彎邊處理等。該樓所使用的單鋁板為3 mm厚的銀灰色單鋁板，單鋁板安裝時采用開縫和錯位安裝法進(jìn)行施工，鋁板間距定為15 mm，最后采用密封膠填塞條進(jìn)行密封施工。

4 結(jié)語

本文根據(jù)某高層建筑的懸挑鋼結(jié)構(gòu)屋面施工方法進(jìn)行研究，綜合其屋面安裝施工進(jìn)行施工前準(zhǔn)備、施工人員安排、所搭設(shè)操作平臺、具體屋面板安裝技術(shù)、操作平臺荷載影響計算和其他注意事項等，得到一個科學(xué)合理的高層建筑懸挑屋面的施工方案，為以后類似懸挑屋面施工的安裝和計算驗算等提供一定的經(jīng)驗技術(shù)等。

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Research of one building cantilever steel structure roofing construction technology

Jiang Yang Zhou Lei

(Taiyuan Supervision Station of Construction Project Quality, Taiyuan 030009, China)

According to the science and technology building cantilever steel structure roof engineering features, starting from aspects of construction preparation, staff organization arrangement, setting operation platform, and installing roof board and hoisting plate, the paper introduces systematic construction methods of cantilever steel structure roof, which has accumulated experience for similar engineering construction.

high-rise building, cantilever beam, steel structure, roof

1009-6825(2016)34-0105-02

2016-09-24

江 洋(1984- )，男，工程師; 周 蕾(1984- )，女，工程師

TU758.11

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