广东省丰顺县第二建筑工程公司 广东丰顺 514300
摘要：高空悬挑钢构架施工技术相对于传统的构架施工技术更加安全可靠，并且经济实用，适用于高层建筑屋顶。本文结合实际案例简要解析高层建筑悬挑钢结构屋面施工技术要点，对悬挑钢构架施工的平台设计、平台搭设进行分析探讨，决定采用下挂式悬挑操作，希望通过合理的设计、布置与验算确保工程施工的有效进行。
关键词：高层；屋顶；高空作业；悬挑钢机构
前言
随着社会经济不断发展，建筑行业也取得了长足发展，高层建筑如雨后春笋涌现出来，高层建筑应有的性能，必须要整合起城区美观的总要求，为此，高层建筑惯用的构架体系，也带有复杂的特性。悬挑这一类新颖的钢构架，就责无旁贷地更替了建筑固有的体型及构架。新颖的构架类型，带来偏多的新颖感，然而，它也增添了原有的施工疑难，如何利用悬挑钢构架并结合实际工程进行有效地进行高空施工作业是当前首要难题。
1.工程概况
某建筑项目12栋高87 m的26层住宅、2栋高62m的18层住宅、1栋2层的会所，以及1个大型地下车库组成，总建筑面积为170000m2。 根据规划及设计要求，屋顶构架采用悬挑钢构架，项目共4个户型，主要在南北两侧悬挑，悬挑长度为 2.0～6.0m不等。在屋顶范围内，屋顶构架采用现浇钢筋混凝土结构并设预埋件；在屋顶范围外，南北两侧采用H型钢悬挑焊接成框架，外包铝板（图1）。
图1 屋顶构架示意
在原设计施工图中，屋顶构架全部采用钢筋混凝土梁结构，总包单位考虑到施工荷载较大、危险性高而提出屋顶构架采用钢框架结构。经相关的设计及论证后，建设单位同意将屋顶构架悬挑部分变更为钢构架。
2.悬挑钢构架施工平台设计
屋顶悬挑钢构架施工流程为：工厂内预制生产→吊运至屋面→搭设下挂式型钢操作平台→塔吊吊运悬挑H型钢至就近位置→螺栓收紧、调整位置→焊接牢固→逐根安装其他钢梁→焊接角钢挑檐框骨架→钢构除锈刷漆→安装铝板→打胶密封。
根据施工流程可以看出，最大的施工难点便是搭设下挂式型钢操作平台，其次是不能利用塔吊吊装的区域，需另行编制钢梁吊装方案。本文主要论述下挂式型钢操作平台的设计与施工。
2.1 下挂式型钢操作平台受力分析
（1）普通部分受力结构：钢管脚手架平台面→平台立杆→下挂钢平台→女儿墙顶。
（2）最不利部分受力结构：钢管脚手架平台面→平台立杆→二次悬挑工字钢钢梁→多排脚手架悬挑工字钢钢梁→屋面墙角。
本工程仅对最不利传力途径进行验算，验算时悬挑长 度及立杆荷载均取4个户型中的最大值。
2.2 下挂式型钢操作平台设计
（1）操作平台按悬挑式脚手架搭设，纵距1.2 m或 1.1 m，横距1.2 m，步距1.5 m，搭设高度在普通受力结构部位1.5 m、在阳角部位2.3 m，上部满铺竹笆脚手板，外围搭设高1.5 m的防护栏杆，立杆间距1.2 m，水平杆间距0.5 m，并用五夹板围挡。平台栏杆与屋顶钢构架外侧留有宽0.5m 空隙，便于施工人员操作。
（2）在普通部分受力结构中，采用下挂式悬挑钢平台（图2），平台宽度2.2 m，2个平台间隔1.2 m。悬挑长度在3.5 m以内的平台主梁选用20a#槽钢，次梁选用16a#槽钢，次梁间距0.6 m；悬挑长度在3.5～4.6 m范围内的平台主梁选用32a#槽钢，次梁为28a#槽钢，次梁间距0.6 m。相关尺寸模数选取应便于悬挑式脚手架立杆布置，即立杆可直接搁置在主梁和次梁上。悬挑钢平台用2根钢丝绳拉结，外侧钢丝绳在悬挑钢梁外侧端，两侧钢丝绳间距1.2 m。钢平台搁置在屋面女儿墙上，上端固定在屋顶构架钢筋混凝土梁上。选择6×37+1钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1400MPa，钢丝绳直径分别为28 mm（悬挑长度3.5 m）、35 mm（悬挑长度4.6 m）。
图2 普通部位下挂式悬挑钢平台立面
（3）除悬挑钢平台外，屋顶四周阳角（最不利部分受力结构）采用多排悬挑18a#工字钢钢梁带连梁脚手架形式（图3），悬挑长度6.3 m，共设2根便于连梁互为悬挑和 锚固；连梁间距1.2 m，连梁悬挑长度不超过1.2 m，并与悬挑钢梁焊接形成整体（类似于钢平台）。悬挑钢梁用2 根φ32 mm的钢丝绳斜拉，内侧钢丝绳距墙5.4 m。悬挑钢平台用2根钢丝绳拉结，外侧钢丝绳在距悬挑钢梁外侧端 1.2 m处，两侧钢丝绳间距1.2 m。悬挑钢梁搁置在屋面上，上端固定在屋顶构架钢筋混凝土梁上。选择6×37+1钢丝绳，钢丝绳公称抗拉强度1400 MPa，钢丝绳直径48 mm。
图3 屋顶四周阳角悬挑钢平台立面
（4）下挂式型钢操作平台平面布置时，先确定屋顶四周阳角悬挑钢平台，再确定中间的下挂式悬挑钢平台，并根据屋顶构架柱、电梯机房混凝土墙及女儿墙调整其间距，最大距离不超过1.2 m。
2.3 下挂式型钢操作平台计算
（1）悬挑式脚手架操作平台按落地式卸料平台扣件钢管支撑架计算。计算结果中，立杆的轴心压力设计值为 5.82 kN，将用于下挂钢平台计算。经验算，纵、横向支撑钢管抗弯强度、立杆稳定性均满足要求，但纵向或横向水平杆与立杆连接的扣件必须选用双扣件。
（2）悬挑长度3.5 m下挂钢平台按悬挑卸料钢平台计算。悬挂式卸料平台的计算参照连续梁的计算进行，水平钢梁插入结构端点部分按照铰接点计算。主梁采用20a# 槽钢U口水平，次梁采用16a#槽钢U口水平。次梁间距 0.60 m。每平方米面积容许承载力均布荷载5.67 kN，选择 6×37+1钢丝绳。经验算，主、次梁的抗弯强度和整体稳定性均满足要求，钢丝绳及其吊环的抗拉强度也满足要求。
（3）悬挑长度4.6 m下挂钢平台按悬挑卸料钢平台计算。悬挂式卸料平台的计算参照连续梁的计算进行，水钢梁插入结构端点的部分按照铰接点计算。主梁采用 32a#槽钢U口水平，次梁采用28a#槽钢U口水平。次梁间距 0.60 m，悬臂不外伸。每平方米面积容许承载力均布荷载 6.04 kN，最大堆放材料荷载1.00 kN。选择6×37+1钢丝绳。经验算，主、次梁的抗弯强度和整体稳定性均满足要求，钢丝绳及其吊环的抗拉强度也满足要求。
（4）阳角悬挑钢连梁按悬挑式扣件钢管脚手架计算。采用双排脚手架，悬挑水平钢梁采用18#工字钢。本计算主要验算悬挑钢梁的抗弯强度和整体稳定性，其结果均满足要求。
（5）阳角长6.30 m悬挑钢梁按多排悬挑钢管脚手架主梁计算。悬挑水平钢梁采用18#工字钢，悬挑水平钢梁承受上部操作平台脚手架立杆共5排，每根立杆轴力为6.40 kN（考虑因操作平台脚手架高度增加0.8 m而增加钢管自重 0.8 kN）。经验算，悬挑钢梁的抗弯强度和整体稳定性均满足要求，钢丝绳及其吊环的抗拉强度也满足要求。
2.4 下挂式型钢操作平台作用在主体结构上的验算
（1）下挂钢平台和阳角悬挑钢梁所采用的上拉钢丝绳均锚固在屋顶构架的钢筋混凝土梁上，梁截面为200 mm× 1200 mm。将上述钢丝绳的最大拉力、钢丝绳的斜拉角度、作用位置及其数量以书面形式提交原结构设计单位进行验算。设计单位经复算满足要求后提交了书面报告，供专家论证和审批单位参考。
（2）将下挂钢平台即悬挑卸料钢平台的2根主梁搁置在屋面女儿墙上，女儿墙截面为200 mm×800 mm，采用钢筋混凝土现浇，主筋锚固在屋面梁上，但配筋太小，经原结构设计单位验算后发现不满足要求。为此采取加固措施，采用20a#工字钢加固（图4）。
3.悬挑钢构架施工平台搭设
3.1 下挂钢平台制作加工
下挂钢平台加工过程中，应严格按下挂钢平台设计图纸、施工方案以及有关规定要求加工。
图4 女儿墙加固示意
3.2 下挂钢平台定位
（1）图上定位。根据建筑总平面图及各子项建筑平面图，综合考虑外构架的位置，定位出钢主梁安放位置并在楼面上弹线，根据现场各户型的情况安排斜走道及拉墙杆位置。
（2）现场定位。根据施工方案中的下挂钢平台平面布置图进行定位，遇特殊位置则视现场情况进行适当调整。钢平台安装好后，带通线，确定圆钢挂点位置。
（3）标高引测与控制。根据控制水准点，用水准仪引测出扫地杆管中心水平位置，并将其标注在两端钢梁上，并拉通线，在铺设其他挑梁时，以此线为基准进行调整。待铺设完大横杆、未与结构拉结固定前，再用水准仪、钢卷尺配合检查其准确性。
3.3 下挂钢平台搭设条件
悬挑结构层及构架层的混凝土强度已达到设计强度的 100%。下挂式型钢操作平台搭设要求已向作业人员进行详细的（按特种作业要求）技术交底。持证上岗搭设人员必须持有效上岗证件方可进行施工，个人防护用品必须全部配备齐全（所有参加施工的人员作定期体检）。大风在6级以上和雷、雨、雪天气下应停止下挂式型钢操作平台作业。
3.4 下挂钢平台的吊装
下挂钢平台在调运前，在平面布置图中进行编号，依据施工顺序，悬挑钢平台利用主体结构施工的塔吊，将钢梁吊至屋顶以上，缓慢旋转吊车至指定方向，再用牵引绳旋转钢梁使其对准埋件处，以使落钩就位，落钩时缓慢进行，并在钢梁刚接触埋件时即刹车对准预留螺栓孔，并将螺栓穿入孔内，初拧作临时固定，同时进行垂直、水平度校正，检查平面的纵向基准线是否一致，检查无误后，进行初拧。检查钢梁轴线是否与混凝土基础面轴线吻合，待完全一致后，锁紧螺母。
4.下挂钢平台的拆除
4.1 下挂钢平台拆除顺序
将钢平台上部的脚手架平台拆除并清扫干净后，利用塔吊钢丝绳捆扎钢平台的吊点，再一次松掉内端拉绳及马蹄扣和外端拉绳及马蹄扣，塔吊启动落至地面。
4.2 下挂钢平台拆除注意事项
下挂式型钢操作平台通过4根φ25 mm斜拉钢丝绳进行卸载，使下挂式型钢操作平台上的荷载直接传至建筑物上。下挂式型钢操作平台起吊前，应将吊车调至适当位置，做到稳起稳落，就位准确，禁止人力搬运、装拆下挂式型钢操作平台，严禁下挂式型钢操作平台大幅度摆动或碰撞建筑物墙。
安装施工时，所有吊绳、套箍必须安装到位方可脱钩；拆卸施工时，必须将所有吊绳、套箍加固件拆除，即下挂式型钢操作平台与建筑物之间无任何连接时，方可缓缓起吊拆除。
5.结语
总而言之，现今的高层建筑功能和造型对于建筑结构的要求越来越高，公共建筑或商住楼屋顶采用高空悬挑钢构架施工技术的情况出现得越来越多，相应地给施工中的高空悬挑钢构架施工带来了难题。只有对高空悬挑钢构架施工技术进行合理分析，化复杂为明确，使屋顶钢构架安装施工期间平台有足够的刚度、强度与稳定性，才能保障施工过程与下部建筑物的安全，进而保证高层建筑质量。
参考文献：
[1]罗佳，李熊飞，贾鹏坤.屋顶高空悬挑构架施工平台设计[J].四川建筑.2015（01）
[2]王兴锋，苑举翠.悬挑式钢平台的改进[J].建筑工人.2014（02）
论文作者:罗仰波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/16
标签：钢梁论文; 平台论文; 钢丝绳论文; 型钢论文; 屋顶论文; 构架论文; 脚手架论文; 《基层建设》2018年第2期论文;