劉群文 鄒棟良

中國建筑第二工程局有限公司華東公司 上海 200135

1 工程概況

江西吉安融創(chuàng)天成·融公館項(xiàng)目，包括12棟洋房和10棟高層等22棟住宅，高層住宅結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑層數(shù)20～25層，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抗震等級(jí)3級(jí)。

本工程高層住宅結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其北側(cè)設(shè)計(jì)1個(gè)大跨度采光井（圖1、圖2），施工難度較大。北側(cè)采光井長9 400 mm，寬4 650 mm，北側(cè)造型梁200 mm×900 mm，梁標(biāo)高H＋1.84 m（H表示樓層結(jié)構(gòu)標(biāo)高），梁頂標(biāo)高高出相應(yīng)樓板標(biāo)高1.84 m，其操作架的施工方案選擇是亟待解決的一大難題。高層外架采用的是全鋼爬架，因此施工的重、難點(diǎn)就在于北側(cè)采光井操作架的設(shè)計(jì)與施工。

圖1 采光井效果

圖2 采光井施工圖紙

2 方案選擇

結(jié)合以往的施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，采光井內(nèi)操作架方案選擇一般有2種：懸挑架和擱置主梁式腳手架。結(jié)合本工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)2種方案進(jìn)行對(duì)比，選擇最優(yōu)方案。

2.1 懸挑架

因高層北側(cè)造型梁與樓板不在同一標(biāo)高，首先會(huì)考慮采用懸挑架作為采光井操作平臺(tái)。若采用懸挑架，其懸挑長度為4 350 mm，屬于超危工程，危險(xiǎn)系數(shù)大。按照規(guī)范要求錨固和懸挑長度比例不小于1.25，必須采用長10 m的工字鋼，并且應(yīng)設(shè)置多道剛性上拉或下?lián)我员ＷC架體的安全性。綜合考慮，該方案安拆困難，安全風(fēng)險(xiǎn)大，經(jīng)濟(jì)成本高，非最優(yōu)方案選擇。

2.2 擱置主梁式腳手架

擱置主梁式腳手架因工字鋼兩端均存在支承點(diǎn)，安全性好，其設(shè)計(jì)受力模型可參照簡(jiǎn)支梁的受力模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)過技術(shù)人員的反復(fù)討論，施工方案如下：在擱置層位置，增設(shè)一道框架梁，梁跨度9 400 mm，梁頂標(biāo)高同該層北側(cè)大梁梁頂標(biāo)高（H＋1.84 m）。從技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性方面考慮，該方案每一道擱置層只需增設(shè)一道框架梁，施工成本較低；從安全性和施工難度方面考慮，擱置主梁式腳手架兩端有支撐點(diǎn)，只需框架梁的承載力和工字鋼的抗彎承載力滿足受力要求，架體安全性就能得到保證。另外，擱置層的工字鋼采用5 m長工字鋼，安拆方便快捷。綜合考慮，該方案在技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)性、安全性和施工便捷性等多方面，都優(yōu)于懸挑架，最后決定采用該方案[1-2]。

3 方案設(shè)計(jì)

北側(cè)采光井?dāng)R置主梁式腳手架方案設(shè)計(jì)的重點(diǎn)體現(xiàn)在以下2個(gè)部分：新增框架梁的設(shè)計(jì)，主要包括框架梁的截面尺寸和配筋設(shè)計(jì)參數(shù)；擱置主梁式腳手架的設(shè)計(jì)，主要包括工字鋼型號(hào)選擇和架體設(shè)計(jì)。

3.1 擱置主梁腳手架方案設(shè)計(jì)

擱置主梁式腳手架方案的設(shè)計(jì)已充分考慮安全風(fēng)險(xiǎn)，增大安全保證系數(shù)，保證架體的安全性（圖3），其設(shè)計(jì)參數(shù)如下。

圖3 擱置主梁式腳手架大樣

1）工字鋼采用5 m長16#工字鋼，間距1 440 mm，兩端采用雙U形螺桿固定牢固，墊片截面尺寸不小于250 mm×60 mm×10 mm，必須采用雙螺帽擰緊固定，如螺桿預(yù)留長度過小，可采用電焊焊死。

2）腳手架設(shè)計(jì)高度17.4 m，立桿縱向間距1 440 mm，橫向間距800 mm，步距1 800 mm，距墻300 mm，立面防護(hù)欄桿高度1 200 mm，連墻件按兩步三跨且不大于層高2 900 mm設(shè)置。

3.2 新增梁柱設(shè)計(jì)

新增梁柱設(shè)計(jì)的關(guān)鍵需要明確設(shè)計(jì)荷載數(shù)值以及受力計(jì)算模型。按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本工程可以采用簡(jiǎn)支梁受力模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。

1）工字鋼受力按照簡(jiǎn)支梁的受力模型進(jìn)行驗(yàn)算設(shè)計(jì)，每根立桿傳遞到工字鋼的荷載為F1，工字鋼受力計(jì)算模型如圖4所示。

其中：G表示鋼管自重，鋼管自重按JGJ 130—2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》附表A取值，本文采用內(nèi)插法取值；Q表示施工活載，按3 kN/m2取值。支座集中荷載F＝2F1。

2）新增框架梁跨度較大，大跨度的框架梁截面設(shè)計(jì)尺寸和配筋量會(huì)偏大，后期拆除工程量及鑿除難度也較大。出于節(jié)約成本的考慮，在框架梁中心位置增加1根梁上柱，減小框架梁跨度，其受力模型參照簡(jiǎn)支梁受力模型計(jì)算（圖5）。

圖4 工字鋼受力計(jì)算模型示意

圖5 新增框架梁柱受力模型示意

3）工字鋼傳遞到新增框架梁的集中荷載F＝10 kN，按照簡(jiǎn)支梁受力模型進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，得到相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)如表1和圖6所示。新增框架梁和梁上柱設(shè)計(jì)截面尺寸為200 mm× 400 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30。

表1 框架梁和柱設(shè)計(jì)參數(shù)

圖6 新增梁柱大樣

4 施工工藝

4.1 施工工藝流程

框架梁柱鋼筋、 模板安裝→預(yù)埋U 形螺桿→梁柱澆筑→安裝工字鋼→逐根豎立立桿并與掃地桿扣緊→安裝第1、2步大橫桿→安裝第2步小橫桿→設(shè)置預(yù)埋件連墻桿→接立桿→加設(shè)剪刀撐→鋪腳手板→掛網(wǎng)→驗(yàn)收

4.2 施工工藝要點(diǎn)

1）梁柱鋼筋模板安裝。梁柱的鋼筋模板必須按照梁柱設(shè)計(jì)尺寸和鋼筋配置參數(shù)施工。

2）U形環(huán)預(yù)埋。型鋼通過預(yù)埋18#U形螺桿與結(jié)構(gòu)有效連接。預(yù)埋螺桿時(shí)，每對(duì)螺桿兩側(cè)均應(yīng)增加φ18 mm的加強(qiáng)鋼筋，貫通該預(yù)埋U形環(huán)。U形環(huán)預(yù)埋時(shí)必須保證外露絲桿長度足夠，并且工字鋼兩端各預(yù)埋2個(gè)U形環(huán)。

3）型鋼加工及安裝。型鋼懸挑梁懸挑上表面在立桿對(duì)應(yīng)位置各焊接長100 mm、φ25 mm的HRB400螺紋鋼，用于固定立桿，防止立桿左右滑移。型鋼安裝時(shí)，U形環(huán)兩側(cè)應(yīng)設(shè)置木楔將U形環(huán)楔緊，鋼壓板尺寸不小于250 mm×100 mm（寬）×10 mm（厚），螺桿采用雙螺帽固定，絲桿外露長度不小于3絲且不小于10 mm。

4）搭設(shè)立桿及橫桿。

① 立桿：縱距1.44 m，橫距0.80 m，水平桿步距1.80 m。接頭必須采用對(duì)接扣件，2根相鄰立桿的接頭不應(yīng)設(shè)在同步，相鄰立桿接頭在高度方向錯(cuò)開的距離不宜小于500 mm；各接頭中心至主節(jié)點(diǎn)的距離不宜大于步距的1/3。

② 水平橫桿：大橫桿應(yīng)布置在立桿間內(nèi)側(cè)且相鄰步架須錯(cuò)開，大橫桿桿件長度宜6 m。大橫桿采用對(duì)接扣件連接，對(duì)接接頭應(yīng)交錯(cuò)布置，2根相鄰大橫桿的接頭不應(yīng)設(shè)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)開的距離不小于500 mm，各接頭中心至最近主節(jié)點(diǎn)的距離不宜大于縱距的1/3。

5）設(shè)置連墻件。連墻件采用兩步三跨設(shè)置，連墻件每層設(shè)置不大于4 m，為了增強(qiáng)腳手架的側(cè)向剛度及穩(wěn)定性，在外腳手架與建筑物之間設(shè)置連接桿，采用雙扣件連接形式。連墻件與腳手架連接的一端須稍微下斜，不允許向上翹起。

6）鋪設(shè)硬質(zhì)防護(hù)。操作層設(shè)置鋼笆片，并且下部設(shè)置一道安全兜，安全網(wǎng)必須兜掛至建筑物結(jié)構(gòu)邊。從擱置層首層開始，往上每一個(gè)擱置層設(shè)置一層樓層硬質(zhì)封閉（用模板）。架體與結(jié)構(gòu)層間存在間隙，為防止落物、消除安全隱患，應(yīng)對(duì)每3層（間距≤10 m）的此間隙進(jìn)行封閉，封閉方式采用水平兜網(wǎng)。硬質(zhì)封閉方法是挑出小橫桿，在距小橫桿端200 mm處扣接大橫桿，上鋪模板，模板用12#鐵絲同內(nèi)立桿和大橫桿拴緊。木板與下面工字鋼卡住。具體現(xiàn)場(chǎng)如圖7所示。

圖7 現(xiàn)場(chǎng)效果

5 結(jié)語

1）大跨度采光井內(nèi)操作架應(yīng)優(yōu)先選擇采用擱置主梁式腳手架方案。該方案具備施工簡(jiǎn)便、安全系數(shù)大、經(jīng)濟(jì)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

2）當(dāng)采光井兩端標(biāo)高不在同一水平面時(shí)，可考慮新增框架梁，并且新增框架梁梁頂標(biāo)高與另一端標(biāo)高應(yīng)相同。

3）工字鋼兩端可以考慮預(yù)埋鋼板焊接或預(yù)埋U形螺桿連接等固定連接形式。當(dāng)采用后者時(shí)，從安全性角度考慮，每端應(yīng)預(yù)埋2個(gè)U形螺桿，壓板尺寸不小于100 mm× 10 mm或∠63 mm×6 mm，螺桿采用雙螺帽固定，外露絲桿不少于3絲，并不小于10 mm。

4）新增框架梁梁柱箍筋加密區(qū)和鋼筋錨固長度應(yīng)按照?qǐng)D集16G 101-1構(gòu)造要求進(jìn)行施工，保證框架梁柱的承載力滿足設(shè)計(jì)承載要求。