盧 娜 梁 兵 謝江美

廣西建工集團(tuán)第一建筑工程有限責(zé)任公司 廣西 南寧 530001

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速增長(zhǎng)以及大眾精神文明的提高，人們對(duì)建筑的要求不僅僅停留在實(shí)用層次，對(duì)建筑外觀和內(nèi)部使用等審美要求也逐步提高，因此近年來(lái)造型奇特、外觀精美的新型建筑、結(jié)構(gòu)也層出不窮。漸變曲線(xiàn)（例如弧形，S形等）外立面給建筑賦予了更多藝術(shù)時(shí)尚氣息。此類(lèi)漸變弧形建筑在主體施工時(shí)給外腳手架的搭設(shè)帶來(lái)了一定的難度，尤其是遇到一側(cè)結(jié)構(gòu)的懸挑邊梁不規(guī)則傾斜，圓弧半徑大、懸挑板長(zhǎng)度不一等情況時(shí)，如何進(jìn)行外架搭設(shè)，是需要實(shí)際研究的課題[1-4]。

1 工程概況

廣西建工大廈2#樓工程北面為弧形結(jié)構(gòu)（圖1），邊梁為斜梁，9層以上為懸挑架。北面懸挑板長(zhǎng)度不一，9層懸挑板長(zhǎng)度為3 674 mm，先漸漸向內(nèi)弧，到17層懸挑板懸挑長(zhǎng)度變?yōu)? 435 mm，18層后漸漸向外弧，到24層懸挑板長(zhǎng)度變?yōu)? 137 mm，長(zhǎng)度相差1.7 m以上，曲面半徑達(dá)270.938 m。

2 工藝原理

1）利用AutoCAD繪圖技術(shù)結(jié)合受力計(jì)算軟件，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)外立面曲線(xiàn)漸變特點(diǎn)來(lái)確定腳手架的分段層數(shù)及懸挑漸變尺寸，分段高度不大于25 m。

圖1 廣西建工大廈2#樓工程北面效果圖

2）結(jié)構(gòu)內(nèi)弧時(shí)，進(jìn)行“防遠(yuǎn)”設(shè)計(jì)，在樓板強(qiáng)度能夠滿(mǎn)足承載力要求的情況下，采取錯(cuò)層雙排懸挑的方式，實(shí)現(xiàn)多排懸挑，不僅確保了結(jié)構(gòu)內(nèi)弧時(shí)，保證懸挑外架內(nèi)排架體與建筑物的間隙在規(guī)范允許的寬度范圍內(nèi)，而且相對(duì)同層懸挑多排來(lái)說(shuō)，可以減少對(duì)樓板的破壞。

3）結(jié)構(gòu)外弧時(shí)，進(jìn)行“防碰”設(shè)計(jì)，合理選擇每一懸挑層的部位和高度，避免懸挑高度太高與上部懸挑板發(fā)生碰撞。外腳手架通過(guò)分段變化懸挑承力架的懸挑尺寸，每段外腳手架兩端均取段內(nèi)各層建筑中最大懸挑尺寸作為懸挑承力架的懸挑定位尺寸，滿(mǎn)足段內(nèi)各層邊緣懸挑尺寸逐層變化的要求，使各段外腳手架始終可用最簡(jiǎn)便的直線(xiàn)形搭設(shè)施工方法。采用不拆除懸挑結(jié)構(gòu)的滿(mǎn)堂架模板支撐體系的方法以保證懸挑結(jié)構(gòu)在外架的作用下保持結(jié)構(gòu)安全。

4）利用受力計(jì)算軟件，通過(guò)不斷調(diào)整立桿間距、水平桿步距等，確定懸鋼挑梁、U形箍、錨環(huán)、卸荷鋼絲繩的大?。焕肁utoCAD繪圖軟件，在設(shè)計(jì)圖紙上準(zhǔn)確定位U形箍、錨環(huán)的預(yù)埋位置，按照定位圖組織施工。

5）利用BIM技術(shù)軟件建立模型對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，優(yōu)化施工工藝。建模后，運(yùn)用動(dòng)畫(huà)對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行三維可視化技術(shù)交底，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

6）根據(jù)內(nèi)排外立桿間距，及內(nèi)排立桿與建筑物的間隙，選擇適合尺寸的鋼筋網(wǎng)片作懸挑架滿(mǎn)鋪層，代替竹串式腳手板。鋼筋網(wǎng)片采用HRB400級(jí)的φ6.5 mm或φ8 mm鋼筋制作，鋼筋間距≤4 mm，能有效阻擋鋼管、扣件、頂托等施工材料的掉落，安裝時(shí)用鐵絲綁扎牢固。鋼筋網(wǎng)片外涂刷防腐漆，具有安全可靠、防火性強(qiáng)、防腐性強(qiáng)、周轉(zhuǎn)使用率高、經(jīng)濟(jì)合理、制作安拆簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

3 操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→施工方案的編制→型鋼挑梁制作→U形箍及錨環(huán)的定位→挑梁所在樓層混凝土澆搗（預(yù)埋U形箍、錨環(huán)及連墻件）→安裝型鋼挑梁構(gòu)件→型鋼挑梁固定→按懸挑外架縱橫間距及內(nèi)排架距墻尺寸焊接立桿限位短柱（縱向拉通線(xiàn)）→外架搭設(shè)→內(nèi)架搭設(shè)→臨時(shí)避雷焊接→……→澆搗上層混凝土至100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度→繼續(xù)搭設(shè)腳手架至設(shè)計(jì)高度

3.2 方案編制

項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人根據(jù)施工圖紙及相關(guān)技術(shù)規(guī)范（設(shè)計(jì)規(guī)范、驗(yàn)收規(guī)范）、操作規(guī)程、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等，編制了弧形結(jié)構(gòu)懸挑外架專(zhuān)項(xiàng)施工方案，搭設(shè)方案如表1所示。

表1 外架懸挑方案

3.3 利用AutoCAD繪圖軟件定位構(gòu)件

1）以建筑物的總長(zhǎng)均分，在滿(mǎn)足施工方案及規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，通過(guò)不斷調(diào)整立桿間距和剪刀撐角度，使剪刀撐的交叉點(diǎn)均落在外排立桿上，保證外立面架體效果（圖2）。

圖2 2#樓北面懸挑外架搭設(shè)立桿排版效果

2）利用AutoCAD繪圖軟件，根據(jù)施工方案立桿間距要求，在樓層平面圖上準(zhǔn)確畫(huà)出工字鋼的預(yù)埋位置，標(biāo)注清晰，使施工時(shí)定位準(zhǔn)確（圖3）。

圖3 2#樓北面工字鋼定位

3）利用AutoCAD繪圖軟件，在樓層的立面圖上畫(huà)出懸挑外架每一挑外架體及內(nèi)架體的搭設(shè)位置及搭設(shè)高度。

3.4 運(yùn)用BIM三維可視化技術(shù)模擬施工

1）根據(jù)施工方案及施工圖紙，由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人組織建立BIM施工模型，利用BIM模型對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行模擬，優(yōu)化施工工藝（圖4～圖7）。

圖4 懸挑主梁施工過(guò)程模擬

圖5 斜撐體系施工過(guò)程模擬

圖6 懸挑次梁施工過(guò)程模擬

圖7 斜拉鋼絲繩施工過(guò)程模擬

2）建模后，運(yùn)用動(dòng)畫(huà)對(duì)項(xiàng)目部管理人員及施工作業(yè)人員進(jìn)行三維可視化技術(shù)交底，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。

3.5 懸挑工字鋼主次梁施工

1）懸挑工字鋼主梁錨環(huán)預(yù)埋。根據(jù)懸挑工字鋼CAD定位圖，在懸挑層板鋼筋綁扎前，進(jìn)行工字鋼主梁錨環(huán)預(yù)埋。懸挑層工字鋼梁設(shè)3道錨環(huán)（φ18 mm圓鋼端部開(kāi)牙）。在主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)，預(yù)埋錨環(huán)，底部用2根1.5 m長(zhǎng)、直徑為18 mm的螺紋鋼進(jìn)行固定。第1道錨環(huán)固定在結(jié)構(gòu)邊梁上，與工字鋼末端間距2.85 m，第2道、第3道錨環(huán)固定在樓板上，第3道錨環(huán)距離工字鋼尾部的距離不少于200 mm。

2）懸挑鋼梁進(jìn)場(chǎng)后，切割到施工所需長(zhǎng)度，表面涂刷黃色防銹漆，待晾干后將其堆放整齊備用。

3）懸挑工字鋼主梁安裝。待懸挑層梁板混凝土的強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到10 MPa后，方可進(jìn)行懸挑工字鋼主梁安裝，在混凝土強(qiáng)度等級(jí)達(dá)到15 MPa以后才能逐步施加腳手架各構(gòu)件的荷載。

4）布置懸挑鋼梁時(shí)，做到尺量檢查每根工字鋼的外挑長(zhǎng)度，確保尺寸一致。布置好后，拉通線(xiàn)檢查并校正外挑長(zhǎng)度，確保美觀。放置好后采用63 mm×63 mm×6 mm的角鋼加雙螺帽固定，工字鋼兩側(cè)用木楔側(cè)向楔緊（圖8）。

圖8 懸挑工字鋼安裝示意

5）次梁采用18#工字鋼。懸挑主梁施工完成后，安裝次梁，次梁與主梁工字鋼滿(mǎn)焊。

3.6 斜撐體系施工

1）斜撐鋼板預(yù)埋。在懸挑層的下一層結(jié)構(gòu)梁板混凝土結(jié)構(gòu)澆筑前，在邊梁位置預(yù)埋尺寸為0.3 m×0.2 m×0.01 m的鋼板，鋼板面與樓面標(biāo)高一致。

2）斜撐桿采用10#槽鋼，下部與預(yù)埋鋼板、上部與懸挑主梁工字鋼均進(jìn)行滿(mǎn)焊，焊接處與上部懸挑主梁工字鋼末端的距離≥100 mm（圖9）。

3.7 懸挑架體施工

1）鋼梁端頭設(shè)計(jì)。在鋼梁上外立桿位置處，將長(zhǎng)度≥50 mm、直徑≥25 mm的鋼筋頭與鋼梁焊接，防止立桿位置偏移。鋼梁底部距鋼梁端頭100 mm處，將直徑≥25 mm的鋼筋頭與鋼梁焊接，鋼筋頭長(zhǎng)度兩端各伸出鋼梁50 mm，用來(lái)卡住鋼絲繩（圖10）。

圖9 斜撐桿安裝示意

圖10 懸挑鋼梁端頭構(gòu)造平面

2）立桿搭設(shè)。13、14層及18、19層采用錯(cuò)層懸挑雙排，實(shí)現(xiàn)多排懸挑。施工時(shí)按由外到內(nèi)的施工順序搭設(shè)立桿，外架體是以懸挑板長(zhǎng)度最大的懸挑層9層為標(biāo)準(zhǔn)搭設(shè)腳手架，保證外排架體在同一垂直面上。內(nèi)架體主要是用來(lái)“防遠(yuǎn)”，確保內(nèi)排立桿與建筑物間的距離能滿(mǎn)足規(guī)范要求。底部立桿采用不同長(zhǎng)度的鋼管參差布置，使鋼管立桿的對(duì)接接頭交錯(cuò)布置，高度方向相互錯(cuò)開(kāi)500 mm以上，且要求相鄰接頭不應(yīng)在同步同跨內(nèi)，以保證腳手架的整體性。

3）掃地桿搭設(shè)。每一懸挑層立桿底部設(shè)縱橫方向掃地桿，連接于立腳點(diǎn)桿上，離底座0.15～0.20 m。

4）大橫桿搭設(shè)。大橫桿在腳手架高度方向間距1.8 m，以便立網(wǎng)掛設(shè)，大橫桿置于立桿里面，每側(cè)外伸長(zhǎng)度為150 mm，每步大橫桿之間增設(shè)2道中部欄桿，每道間距600 mm。2根相鄰大橫桿的接頭不應(yīng)設(shè)置在同步或同跨內(nèi)，不同步或不同跨2個(gè)相鄰接頭在水平方向錯(cuò)開(kāi)的距離不應(yīng)小于500 mm；各接頭中心至最近主節(jié)點(diǎn)的距離不應(yīng)大于縱距1/3。

5）小橫桿搭設(shè)。外架子按立桿與大橫桿交點(diǎn)處設(shè)置小橫桿，小橫桿兩端固定在水平桿上，以形成空間結(jié)構(gòu)整體受力。大橫桿設(shè)置在小橫桿上方，在內(nèi)外大橫桿中間設(shè)置中部通長(zhǎng)大橫桿。多排架體時(shí)，小橫桿連接內(nèi)外排立桿通長(zhǎng)搭設(shè)（圖11）。

圖11 大小橫桿搭設(shè)示意

6）剪刀撐搭設(shè)。外側(cè)全立面連續(xù)設(shè)置剪刀撐；剪刀撐的夾角約取50°，每道剪刀撐寬度為4跨，跨越的立桿根數(shù)為5根。剪刀撐斜桿的接長(zhǎng)采用搭接；搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于1 m，并應(yīng)采用不少于3個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件固定，端部扣件蓋板的邊緣至桿端距離不應(yīng)小于0.1 m。剪刀撐斜桿應(yīng)用旋轉(zhuǎn)扣件固定在與之相交的橫向水平桿的伸出端或立桿上，旋轉(zhuǎn)扣件中心線(xiàn)離主節(jié)點(diǎn)的距離不宜大于150 mm。

7）橫向斜撐搭設(shè)。在腳手架內(nèi)、外立桿之間設(shè)置橫向斜撐，由底至頂呈“之”字形。橫向斜撐沿腳手架長(zhǎng)度方向間距≤6 m，以連接內(nèi)外立桿。

8）鋼絲繩安裝：

① 拉環(huán)預(yù)埋。在懸挑層的上一層鋼筋混凝土樓面上，沿建筑物四周按外架立桿間距埋設(shè)φ22 mm圓鋼拉環(huán)。拉環(huán)需要上層樓面主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)預(yù)埋，用鐵絲在邊梁的模板上固定，澆筑樓面混凝土?xí)r，需謹(jǐn)慎小心，不準(zhǔn)吊環(huán)掉落或者偏位。吊環(huán)的主要作用是將鋼絲繩穿過(guò)吊環(huán)拉住下層的懸挑工字鋼。

② 鋼絲繩安裝。斜拉采用φ18.5 mm的鋼絲繩，鋼絲繩必須拉緊，所有鋼絲繩的拉緊程度基本相同，避免鋼絲繩受力不均勻。吊點(diǎn)必須設(shè)在立桿與大小橫桿的交點(diǎn)處，鋼絲繩必須由底部將大小橫桿及立桿兜緊。安裝時(shí)，將鋼絲繩穿入吊環(huán)，初步收緊鋼絲繩，吊環(huán)位置與工字鋼垂直，使鋼絲繩的拉結(jié)能起到良好的受力狀態(tài)（圖12）。

圖12 預(yù)埋U形鋼筋拉環(huán)示意

9）滿(mǎn)堂架回頂搭設(shè)。為了增大結(jié)構(gòu)樓板承載力，確保架體安全，在每一懸挑層的下方連續(xù)2層做滿(mǎn)堂架回頂，作為上部懸挑架的應(yīng)力傳遞。滿(mǎn)堂架回頂縱橫向立桿間距1.5 m，步距1.5 m，剪刀撐沿樓層長(zhǎng)度方向每4.5 m設(shè)一道，角度45°～60°（圖13）。

圖13 滿(mǎn)堂架回頂搭設(shè)示意

3.8 安全防護(hù)施工

3.8.1 水平防護(hù)鋼筋網(wǎng)片施工

1）腳手板采用鋼筋網(wǎng)片腳手板，采用HRB400級(jí)的φ6.5 mm或φ8 mm鋼筋制作而成，每片尺寸為0.8 m×1.7 m，用18#鉛絲雙股并聯(lián)綁扎，不少于4點(diǎn)，要求綁扎牢固，交接處平整。

2）施工層、首層及每3層必須滿(mǎn)鋪腳手板，滿(mǎn)鋪層在內(nèi)外2根大橫桿之間增加1根水平桿，鋪穩(wěn)、鋪實(shí)、不留空位，不能滿(mǎn)鋪處必須采取模板鋪裝或者其他有效的防護(hù)措施。

3.8.2 豎直防護(hù)密目安全網(wǎng)、沖孔網(wǎng)施工

1）腳手架外側(cè)使用建設(shè)主管部門(mén)認(rèn)證的合格綠色密目式安全網(wǎng)封閉，且將安全網(wǎng)固定在腳手架外立桿里側(cè)。選用18#鉛絲張掛安全網(wǎng)，接縫綁扎間距＜400 mm，要求繃直、嚴(yán)密、平整。

2）施工層的腳手架外側(cè)布置高不小于0.2 m的踢腳板，防護(hù)欄桿不少于2道。

3）在施工層安全網(wǎng)的內(nèi)側(cè)面張掛沖孔網(wǎng)，有效防止物體穿透安全網(wǎng)飛落到地面?zhèn)耍▓D14）。

3.8.3 連墻件施工

1）連墻件拉結(jié)點(diǎn)采用預(yù)埋鋼管連接，預(yù)埋鋼管入混凝土梁內(nèi)200 mm，伸出混凝土面300 mm，用水平鋼管連接外架內(nèi)外立桿。

2）拉結(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)角1 m范圍內(nèi)必須設(shè)置1道，即在轉(zhuǎn)角l m以?xún)?nèi)范圍按垂直方向每3 m設(shè)一拉結(jié)點(diǎn)。

3.9 架體內(nèi)封閉層、避雷裝置施工

1）每一懸挑層的架體均要設(shè)封閉層，采用厚18 mm的膠合板進(jìn)行滿(mǎn)鋪嚴(yán)密，上表面涂刷黃黑防腐漆（圖15）。封閉層主要是阻擋上部樓層的施工材料及垃圾掉落到下部樓層，避免發(fā)生安全事故，也易于清理。

圖14 封閉層施工示意

圖15 架體封閉層搭設(shè)示意

2）腳手架的四角設(shè)避雷接地，與基礎(chǔ)鋼筋相接，接地電阻小于30Ω。

3.10 腳手架驗(yàn)收

腳手架搭設(shè)完成后組織專(zhuān)項(xiàng)驗(yàn)收，合格后方可投入使用，并懸掛外架驗(yàn)收合格牌。

4 結(jié)語(yǔ)

本工程運(yùn)用BIM建模軟件模擬弧形結(jié)構(gòu)懸挑外架施工過(guò)程，通過(guò)AutoCAD輔助放樣，采用經(jīng)緯儀放樣、定位、校核空間位置尺寸，準(zhǔn)確性高，操作簡(jiǎn)單易行。利用模型動(dòng)畫(huà)對(duì)工人進(jìn)行可視化技術(shù)交底，提高了施工效率，節(jié)約了施工工期。廣西建工大廈1#樓、2#樓工程是廣西建工集團(tuán)總部基地項(xiàng)目，受到集團(tuán)、公司及外界的廣泛關(guān)注。截至目前，已有多批外單位到項(xiàng)目觀摩，弧形結(jié)構(gòu)懸挑外架整齊靚麗的外立面給參觀人員留下了深刻的良好印象，受到一致稱(chēng)贊。