四川域高建筑工程有限公司，四川 成都 610000
摘要：现代的建筑的水平在日渐发展，越来越多的高耸建设和异形建筑，因此对现场的操作技术和工程水平有了更严格的要求。根据某工程为例，对高空大悬挑屋面结构模架支座设计与施工进行研究分析。
关键词：高层建筑；大悬挑屋面；脚手架；设计；施工
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，人们对各种建筑物的功能要求和城市建筑美观的要求也越来越高，各种平面和立面不规则的高层建筑也越来越多地丰富着城市建设的内容。
一、工程慨况
本工程为-3号-1、2号楼及地下室工程。本工程由1#、2#楼（含二层地下室）组成，为一类高层住宅。总建筑面积为107061.04平方米（地下：20739.00平方米、地上：70926.00平方米）。本工程基础形式为筏板+抗水板+框架柱下独立基础，主楼为框架-剪力墙结构。抗震设防烈度7度；建筑耐火等级一级；屋面防水等级一级；结构安全等级二级，使用年限50年。本工程1号楼23层楼板向北侧悬挑5m，为大悬挑结构。
二、屋面大悬挑结构支撑脚手架支座选型
1.支撑选型。因该悬挑结构最大悬挑尺寸大、距地面高度高，首先排除落地式支撑，而常规的型钢斜撑式支撑在此跨度情况下稳定性不够，通过方案比选，查找相关工程实例，初步设计４种屋面大悬挑结构支撑脚手架支座，分别为单支撑斜杆式支撑系统支座、桁架式支撑系统支座、标准贝雷片式支撑系统支座、拉杆悬挑式支撑系统支座。经过力学计算验证及试验，桁架式支座和拉杆式支座受力性能更好，承受的竖向力分解更稳定；从经济角度进行参考和预算，拉杆式支座可以重复利用且施工工艺简便，节省施工费用。最终选择拉杆悬挑支座的支撑方式，此种拉杆式悬挑受力系统可充分利用拉杆稳定性高的优点，使材料力学性能得到有效发挥，提供良好的支撑，具备较好的整体稳定性。
2.型钢梁选型。型钢梁选用截面稳定性好的工字钢，一端支撑在下部楼层的楼板上，一端采取合理的连接方式与斜拉杆连接；型钢梁的间距取１.５ｍ。
3.斜拉杆选型。通过比较槽钢、角钢、圆钢等材质，选择圆钢作为拉杆。因跨度较大，特设计在型钢梁跨中位置、外挑端部设置２个拉结点，以降低挠度，同时考虑可周转性，便于适应不同悬挑跨度、不同层高的悬挑结构支撑要求，提出将拉杆系统设计成定型化、工具式拉杆。
三、悬挑支撑结构计算
1.受力分析。水平悬挑钢管按照带悬臂的连续梁进行计算，其节点均假定为铰接。
2.荷载。经计算，支撑架立杆产生的轴向压力为：P1＝7.98kN，P2＝4.92kN，P3＝1.53kN，水平悬挑钢管自重荷载忽略不计。
四、屋面大悬挑结构支撑体系各组成构件确定
1.主悬挑型钢确定。经过受力验算，主悬挑型钢选用Ｉ１８ａ；参考市场上有１２，９ｍ长度的型材，本工字钢长度主要选用６ｍ，局部阳角工字钢选用９ｍ，可最大程度避免损耗。
2.连接主梁型钢拉杆、耳板计算选型。拉杆采用Ｑ３４５ϕ２５圆钢制作，分为２种，主拉杆长２.８ｍ，次拉杆长１.６ｍ，每个承重钢梁配备主拉杆４根，次拉杆２根。主拉杆的耳板采用－１５ｍｍ×１００ｍｍ×５００ｍｍ的钢板制作，次拉杆的耳板采用－１５ｍｍ×１００ｍｍ×４５０ｍｍ的钢板制作，每个耳板机械钻孔ϕ２８ｍｍ２个。耳板与拉杆之间采用双面焊，焊缝长度为２０ｃｍ，焊缝等级为一级。主拉杆中段的圆钢长度约２.３ｍ，取９ｍ长的原材料截４根，次拉杆中段的圆钢长度约为１.１ｍ，取９ｍ长的原材料截８根，可实现无损耗。
3.工字钢连接支座及连接螺栓计算设计选型。工字钢的连接支座初步设计３种方案：开孔拉结式、翼板卡扣式、标准化夹板承托式（见图2）。经过力学承载力分析和受力稳定性比较，开孔拉结式纵向会有一定的位移，风荷载作用下不利于架体整体稳定；翼板卡扣式在受到冲撞力时卡扣容易变形脱落，虽然施工简便但安全性能不高；标准化夹板承托式既能满足竖向作用力，且风荷载作用下纵向受力更加稳定，标准化夹板承托式还可以前后移动，方便建筑不同造型位置处的拉结角度调节，同时采用上、下２块夹板安全系数更高。采用标准化夹板承托式拉杆与工字钢、拉杆与主体预埋件均通过焊接钢板栓接的方式。工字钢的拉结支座及穿梁支座均为２块－２０ｍｍ×３００ｍｍ×２５０ｍｍ连接钢板和１块－２０ｍｍ×２５０ｍｍ×２００ｍｍ的吊耳板组成，板与板之间通过８.８级Ｍ２０的高强大六角螺栓进行栓接。主梁连接板使用螺栓长度为１５０ｍｍ，穿梁螺栓长度为３００ｍｍ，双螺母外露丝扣≥５扣。连接板与耳板采用双面焊接，焊缝等级为一级。焊缝长度为２５０ｃｍ，耳板穿３３长孔与拉杆进行栓接，此处采用长度为１５０ｍｍ的８.８级Ｍ２２的高强大六角螺栓进行栓接。所有耳板连接均采用这种规格螺栓双螺母，拉杆之间采用８.８级Ｍ３０的高强大六角螺栓进行栓接。
五、屋面大悬挑结构支撑脚手架整体连接
1.设置次梁。因工字钢间距１.５ｍ，立杆间距０.９ｍ，需在工字钢上设置槽钢次梁，同时次梁与工字钢连接，可增强工字钢的横向整体稳定性，在次梁上搭设钢管支撑架。
2.屋面大悬挑结构脚手架整体连接（见图2）
3.运用ＢＩＭ技术进行杆件布置优化。确定基本的杆件组合方法后，利用ＢＩＭ技术进行杆件布置优化，确定各立杆的具体间距、安装顺序等事项。
4.高空大悬挑屋面结构模架支座的安拆。高空大悬挑屋面结构模架支座的安装先在平整的场地上分别对主梁拉板和拉杆安装，然后利用塔式起重机先将主梁直接吊装至１７Ｆ，一段直接插入预埋件中用木楔固定，用专用的摘钩件摘除外侧塔式起重机吊绳钩。所有主梁安装完成后铺设脚手板。接着吊装拉杆，进行拉杆连接。拆除支座前，先检查木楔是否缺失进行加固，然后按先拆拉杆后拆型钢的原则进行有序拆除。
六、支撑系统稳定性措施
1.稳定性保证措施。屋面大悬挑支撑系统除受到施工荷载、恒荷载等竖向作用力外，还要考虑到风荷载及荷载分力的横向力作用。为保证支撑系统的稳定性在悬挑主梁型钢与主体结构接触的边缘部位焊接短１０或工字钢，防止悬挑支撑型钢梁内滑。另立杆底部竖铺８次梁与主梁型钢均进行点焊，悬挑支撑系统上的架子与楼内顶板架子连接，合理增设抱柱及拉结点。设计悬挑支撑系统上的支撑钢管结构采用最外立面剪刀撑连续设置，内部竖向每隔４.５ｍ设置剪刀撑，架体的上、中、下分别设置连续水平剪刀撑的方法，保证悬挑支撑系统的架体成为一个受力共同体，减少局部点集中受力影响，确保悬挑支撑结构的稳定性。为了防止支撑型钢主梁的托板内滑，在下面型钢托板与主梁连接的部位提前满焊ϕ１８的底座防滑钢筋。
2.管理保证措施。现场工字钢操作安装层需设置标识牌，约定荷载限制、操作注意事项等管理要求，并在安装全过程安排专职安全员旁站监督；提前制定应急预案、进行专项演练，搭设过程中如果有异常响声、变形、滑动必须立即停止施工，撤离危险区域，上报施工人员查明原因。支座搭设完毕后组织专项检查、验收后方可进行顶板模架搭设，模架搭设直至混凝土浇筑完毕，全程进行变形观测，观测频率为搭设过程２次／ｄ，混凝土浇筑过程１次／０.５ｈ。
在整个工程的设计施工过程中，说明大悬挑屋面结构需要在设计阶段充分考虑各方面情况，必须针对具体的工程的实际情况，在过程中严格控制设计和施工质量，加强施工强度和刚度规范的要求，施工过程就能顺利进行，更不会有什么很困难的事件发生，所以工程的整体验收比较符合设计及监理的要求，顺利完工。
参考文献：
[1]李瑞.高空悬挑及大跨度连廊桁架安装提升技术[J].钢结构，2017，13（S1）：113-114.
[2]康敏.探析大跨度悬挑结构支模设计及施工[J].中华民居（下旬刊），2017，12（02）：443-444.
论文作者:殷云富
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第09期
论文发表时间:2019/7/23
标签：拉杆论文; 支座论文; 工字钢论文; 型钢论文; 屋面论文; 结构论文; 荷载论文; 《工程管理前沿》2019年第09期论文;