工字钢悬挑与钢管斜撑支撑体系的研究与应用

赵宝玉

(山西六建集团有限公司，山西太原 030024)

山西饭店地处太原市黄金地段:五一广场，其北楼工程属旧楼改造工程，屋顶将新加古建结构，造型新颖、复杂，改造后，该楼将成为集商务、酒店等于一体的五星级酒店。

1 工程概况

山西饭店北楼为一字形，地上12层，屋顶结构标高34.15 m，改造层主要为12层的梁板结构及屋顶四周悬挑的大梁厚板，局部增加剪力墙、柱子及承重梁。屋顶高四周外挑梁板长度为2 668 mm，四个大角外挑长度为4 613 mm，且外挑梁较大，四个大角梁截面尺寸为400 mm×600 mm～400 mm×942 mm;板较厚，板厚达300 mm。悬挑高度高、长度长、悬挑梁板荷载较大、施工场地局限性大，造成施工难度高。

2 屋顶悬挑支撑架构造措施

2.1 围护架

为了保证安全施工，从屋顶悬挑工字钢脚手架全封闭围护屋面施工，围护架高3.0 m。

2.2 悬挑工字钢及钢筋预埋环

悬挑工字钢均采用型号28a工字钢。屋顶四周外挑3.3 m，内长5.7 m，共9.0 m长;四大角外挑5.1 m，内长6.9 m，共12.0 m长。每一工字钢均用三个HPB235Φ18钢筋预埋环固定，分别设在端部、中部、尾部位置。屋顶四周预埋环高420 mm，宽180 mm，锚筋水平段长390 mm;四大角垂直相交重叠部分，山墙部分预埋件高度为600 mm，其他尺寸不变;四大角挑梁外挑部分埋件高850 mm，宽250 mm，锚筋水平段长450 mm。预埋件布置在梁主筋下，无梁处埋在底板筋下部。

2.3 钢管斜撑

四大角及山墙处，在与工字钢垂直交叉部位焊接φ121钢管斜撑，斜撑宽度均为3 m，山墙处高度为5 m，四大角处高度为5.5 m，斜撑钢管在山墙上或梁上与钢板(450 mm宽×500 mm高× 12 mm厚)焊接，每块钢板均采用9个M16的膨胀螺栓固定。

2.4 脚手架搭设

悬挑脚手架采用扣件式钢管脚手架，每步架高为0.9 m，共3步架，架底用木架板、彩条布及钢丝网封严，立网用密目网和钢丝网双层防护。

2.4.1 四大角300厚板角部支撑

立杆纵距b=1.0 m，立杆横距l=0.5 m，立杆步距h=0.9 m，梁顶托采用双钢管。

2.4.2 梁支撑

梁支撑立杆纵距(跨度方向)l=0.25 m，立杆步距h=0.9 m。沿梁高度方向设对拉螺栓1道，对拉螺栓直径为16 mm，垂直于梁截面方向间距为600 mm。

2.4.3 四周部位板支撑

立杆纵距b=1.0 m，立杆横距l=0.75 m，立杆步距h=0.9 m，梁顶托采用双钢管。

2.4.4 钢管斜撑节点

钢板固定剖面图及室内立面图见图1，图2，外墙斜撑钢管固定立面图见图3。

图1 钢板固定剖面图

图2 钢板固定室内立面图

图3 外墙斜撑钢管固定立面图

3 施工方案

3.1 施工顺序

安装东西山墙工字钢→焊接东西山墙斜撑钢管并切割工字钢→安装南北面工字钢→安装四大角工字钢→焊接四大角斜撑钢管→安装脚手板及搭外架→支屋面内部件及悬挑底部梁板部分模板→钢筋绑扎、浇筑第一次混凝土→支悬挑顶部梁部分模板→钢筋绑扎、浇筑第二次混凝土→支悬挑顶部板部分模板→钢筋绑扎、浇筑第三次混凝土→拆模→拆架。

3.2 悬挑支撑架的搭设、检查验收及拆除

3.2.1 悬挑支撑架的搭设

挑杆不设接头，为增加扣件抗滑荷载，挑杆上端采用双扣件。

宜先立两端头的立杆，再立中间的一根立杆，当互相看齐后，立中间部分的各立杆。

为保持架子的整体稳定，对于相邻立杆的对接扣件，不得在同一步距内，上下应错开50 cm以上。因此，在竖立第一节立杆时，应选长短不一的钢管做立杆。

在主节点处固定横向水平杆、纵向水平杆、剪刀撑、横向斜撑等用的直角扣件、旋转扣件的中心线至主节点的距离不宜大于150 mm。各杆件端头伸出扣件盖板边缘的长度不得小于100 mm。

拧扣件螺栓要紧松适度，拧得不紧容易使杆件滑动，拧得太紧会使扣件断裂，要求扭力矩控制在不小于40 N·m，且不应大于65 N·m。

内外模立杆均布置在工字钢上，悬挑支撑架上满铺脚手板，钢筋拉环、锚固螺栓与型钢间隙应用钢楔或硬木楔楔紧。

在外侧两端、转角及中间间隔不超过15 m的立面上，各设置一道剪刀撑，并应由底至顶连续设置。每道剪刀撑宽度不应小于4跨，且不应小于6 m，斜杆与地面的倾角应在45°～60°之间。剪刀撑斜杆的接长宜采用搭接，搭接长度不应小于1 m，应采用不少于2个旋转扣件固定。剪刀撑应随立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设。剪刀撑斜杆应用旋转扣件固定在与之相交的横向水平杆的伸出端或立杆上，旋转扣件中心线至主节点的距离不宜大于150 mm。脚手板要满铺，并设有250 mm高的踢脚板，不得有探头板，与墙面的间隙不大于150 mm。铺设封底钢丝网和彩条布，以防坠物掉落地面。

3.2.2 悬挑支撑架的检查验收

脚手架搭设完毕、使用前应符合以下要求:整体脚手架必须保持垂直、稳定，不得向外侧倾斜;脚手板与墙体的拉结点及剪刀撑必须牢固，间距符合设计规定;脚手架沿建筑物的外围应连续封闭;脚手板的规格尺寸、各杆件间距及倾斜角度等应符合要求。

脚手架使用期间应根据使用的具体情况，检查以下内容:脚手架有否出现倾斜或变形;立杆是否出现下沉或悬空;扣件有否出现松脱或断裂;使用过的材料、设备机具不得堆放在脚手架上。

3.2.3 悬挑支撑架的拆除

架体拆除时应划分作业区，周围设围栏或竖立警示牌，地面上设专人指挥看护，严禁非作业人员入内。

拆除的高空作业人员，必须戴安全帽、系安全带、穿防滑鞋。

脚手架拆除必须自上而下按顺序进行，先搭的后拆，后搭的先拆。拆除的顺序为:栏杆、脚手板、剪刀撑、小横杆、立杆、斜撑等，安全网和架上附着物应同时拆下，并按一步一清的原则进行，严禁上下同时进行拆除作业。连墙点的拆除必须待脚手架拆除完毕后，方可拆除。

拆立杆时，应先抱住立杆再拆开最后两个扣，拆除大横杆、斜撑、剪刀撑时，应先拆中间扣，然后托住中间，再解端头扣。

剪刀撑、斜撑、连墙点应随拆除进度逐层拆除。

拆除时要统一指挥，上下呼应，动作协调，当解开与另一方有关的结扣时，应先通知对方，以防坠落。

拆除时应精心作业，防止碰坏门窗、玻璃、落水管等建筑物装饰表面。

拆下的材料应用绳索拴住，缓缓下运，严禁抛掷，运至地面的材料应按指定的地点，分类整理堆放，随拆随运，当天拆当天清。

在拆除过程中，不得中途换人，如必需换人时，应将拆除情况交代清楚后方可离开。

为了保证架体及型钢有效安全拆除，在山墙及四大角工字钢旁钢梁上预埋HRB235Φ20钢筋吊环。

3.3 混凝土浇筑

施工时分三次浇筑混凝土，第一次为下部悬挑部分，即L-5相关1 355 mm宽部分，第二次待该悬挑部分施工7 d后进行上部挑梁部分，第三次浇筑挑板部分，如图4所示。

4 材料质量要求

4.1 钢管

钢管采用现行国家标准GB/T 13793直缝电焊钢管或GB/T 3091低压流体输送用焊接钢管中规定的Q235普通钢管;钢管的钢材质量应符合现行国家标准GB/T 700碳素结构钢中Q235级钢的规定。脚手架钢管宜采用φ48.3×3.6钢管。每根钢管的最大质量不应大于25.8 kg。

图4 屋顶悬挑架南北剖面图

4.2 扣件

扣件采用可锻铸铁或铸钢制作，其材质应符合现行国家标准GB 15831钢管脚手架扣件的规定;采用其他材料制作的扣件，应经试验证明其质量符合该标准的规定后方可使用。

4.3 脚手板

脚手板选用木架板，木脚手板材质应符合现行国家标准GB 50005木结构设计规范中Ⅱa级材质的规定。脚手板规格为250 mm宽，厚度不应小于50 mm，两端宜各设置直径不小于4 mm的镀锌钢丝箍两道。

4.4 可调托撑

可调托撑螺杆外径不得小于36 mm，直径与螺距应符合现行国家标准GB/T 5796.2，GB/T 5796.3梯型螺纹的规定。可调托撑的螺杆与支托板焊接应牢固，焊缝高度不得小于6 mm;可调托撑螺杆与螺母旋合长度不得少于5扣，螺母厚度不得小于30 mm;可调托撑抗压承载力设计值不应小于40 kN，支托板厚不应小于5 mm。

4.5 型钢

悬挑脚手架用型钢的材质应符合现行国家标准GB/T 700碳素结构钢或GB/T 1591低合金高强度结构钢的规定。用于固定型钢悬挑梁的U形钢筋拉环或锚固螺栓材质应符合现行国家标准GB 1499.1钢筋混凝土用钢 第1部分:热轧光圆钢筋中HPB235级钢筋的规定。

4.6 栏杆围网

栏杆围网选用聚氯乙烯纺织的密目式安全网和钢丝网片，底部采用彩条布和钢丝网片封底。

5 施工安全措施

1)搭架作业时，架上的施工人数，要按设计要求控制，不得将结构施工荷载传递到架上，不得将模板、钢筋、扣件放在架上，更不能将室内建筑垃圾清到架上，不准在架上另设悬挂物体，严禁向架上或向架外抛掷物品。

2)架子上下不得同时作业，安全网、脚手板要扎牢，不准随意拆动，如须拆动必须经项目技术负责人批准由搭架工负责处理。脚手架外围6 m范围内不得有人随意走动。

3)搭架工及架上操作人员，每天上下班前，要检查架子的支撑锚固点是否牢固，发现问题，立即处理或报技术负责人解决。架上施工荷载要均匀布置，不得集中一边，单向偏移受力，并不得超过设计荷载，特别防止梁拆模时模板突然下落的冲击力，如须落在架上，必须采取缓冲措施。

4)架上所用的扣件，必须定期保养巡查，如有毛病，应立即更换。架子的附墙支撑，要支扣在结构物可靠处，不得支扣在模板支撑上或其他不牢固的位置上。

6 结语

工字钢悬挑支撑及钢管斜撑相结合的支撑体系，有效保证了施工安全，降低了施工成本，相比落地式支撑架节约施工费用60万元以上，经济效益和社会效益明显，为城市旧楼改造提供一种新思路，既减少建筑资源浪费，又让既有建筑发挥更大的作用，推广应用前景广泛。

［1］ 于存海，贾立明.工字钢悬挑外脚手架的施工应用［J］.建筑技术，2010(3):215-218.

［2］ 丁 威，蒲剑云.悬挑扣件式钢管脚手架在超高层建筑施工中的应用［J］.建筑安全，2004(4):18-20.