高空长悬挑劲性结构模架支承临时钢平台施工技术

李德辉，唐强达，徐 晨（上海建科工程咨询有限公司， 上海 200032）

1 工程概况

某商办楼项目（以下简称“本项目”）建筑高100 m，结构形式为框架剪力墙结构，自结构标高29.85 m起为长悬挑结构，悬挑长度6.95 m。其中，悬挑劲性混凝土梁截面尺寸为800 mm×1 200 mm，劲性钢梁H800 mm×500 mm×20 mm×35 mm，悬挑一侧结构柱内设置H750 mm×750 mm的钢柱。该长悬挑结构下方为通向地下室的汽车坡道，且考虑到主体与裙房的不均匀沉降，汽车坡道上设置的沉降后浇带暂未封闭，汽车坡道标高为-1.65 m。

2 悬挑结构模架方案比选

为确定长悬挑劲性混凝土结构模架施工方案，通过多方参与论证，对以下两个施工方案进行比选，从造价、工期及实施技术方面选出最佳组合。

2.1 方案一

采用盘扣式脚手架作为结构模板支撑架。支撑架体搭设总高度超过40 m，须预留时间组织方案专家论证及回复备案。架体基础为在建地下室汽车坡道，坡道位置存在未封闭的后浇带，架体投影区域地下室须采取加固措施，且钢管脚手架本身重量较大，坡道位置传力较为复杂。因本项目建设特殊性，地下室为其他建设单位所有，协调难度较大，且存在索赔风险。本方案满堂架体搭设工程量大、施工场地有限，地下室转运钢管时，只能依靠人工搬运，施工周期较长，如应用在本项目上，在工期、造价、协调以及安全性方面不占优势。

2.2 方案二

采用悬挑钢平台作为临时支撑平台。单独采用临时钢结构成本较高，为降低钢结构材料成本，借用上部悬挑梁内已加工好的型钢梁作为悬挑钢平台主梁，将悬挑钢平台搭设在悬挑型钢混凝土结构下一层，只需要搭设一层（4.5 m高）盘扣脚手架作为模板支撑体系。该方案无需其他单位协调配合，钢平台材料可事先在场外加工完毕后运至现场，不占用现场施工时间，只需现场拼装完成即可，施工速度较快。受力方面，悬挑钢平台采用三角架钢支撑+钢次梁+18号工字钢+硬质隔离方式，主梁下方采用斜撑主要受力，主梁上方采用斜拉方式辅助受力，受力传递路径较为清晰（如图1和图2所示）。

图1 钢平台平面布置图

图2 钢平台立面图

通过以上对比，选用悬挑钢平台作为支撑平台施工上部悬挑劲性混凝土结构。

3 方案设计

根据现场工况建模进行受力分析可知，设计方案采用平台主梁H800 mm×500 mm×20 mm×35 mm，次梁H800 mm×300 mm×20 mm×35 mm，斜撑及封头梁H400 mm×408 mm×21 mm×21 mm，中间根据盘扣脚手架立杆间距设置18号工字钢，组成如图1形式的框架平面图，立面形式如图2所示，构件重量分析如表1所示。

表1 悬挑钢平台主要构件重量分析

钢平台斜撑设置在标高20.85 m～25.35 m之间，上端支撑在平台主梁上，设置传力牛腿，支撑点位置为悬挑端钢柱中心到斜撑支撑点中心4.7 m位置，与平台主梁成45°夹角；在标高20.85 m钢柱上同样设置牛腿，将斜撑承受的轴向力分解为对楼板的水平力及竖向压力，钢平台布置在标高25.35 m的结构上。现场钢梁与钢梁之间均采用高强螺栓连接，其余均在工厂完成，有利于减少现场施工周期，方便后期拆除。

为减小钢平台施工对主体结构的影响，钢平台吊装安装施工时，标高20.85 m及25.35 m结构位置的混凝土强度均应大于设计强度的75%，平台承受荷载在考虑放大安全储备后确定相关荷载参数，确定考虑2层混凝土结构自重，2层盘扣架体自重，操作层自重及施工层自重，另取操作平台及施工层活荷载均为2.5 kN/m2，经过整体建模计算，其产生的弯矩及剪力满足结构的正常使用要求。同时利用模型检查钢梁构件应力比，分析悬挑钢平台对标高20.85 m和25.35 m部位的柱梁的影响，以及对标高25.35 m结构处的梁支座配筋的影响，计算使用螺栓连接受力安全性及牛腿焊缝受力安全性。为保证安全，减少不确定因素的影响，在平台主梁牛腿位置设置向上层斜拉的钢丝绳，钢丝绳与主梁成36°夹角，上部拉结点与钢柱连接，并以钢柱为对称中心线，设置对称钢丝绳拉结点，监测平台梁挠度变化与施工工况变化相关。

施工过程中应严格控制上部施工时间，确保上部施工时，本层混凝土强度达到设计强度的75%，根据混凝土强度发展与龄期的关系，根据混凝土试块检测数据，六月份至七月份施工过程中，混凝土浇筑完成11 d以后，混凝土强度均大于设计强度的75%，因此应控制该部位每层施工时间间隔为11 d，形成如表2所示的施工工况。

表2 悬挑钢平台上部结构施工工况

4 悬挑钢平台施工技术

临时钢平台施工难度较大，吊装顺序为：支撑杆件安装（临时固定）→主梁安装（主梁与撑杆连接）→次梁安装（主次梁连接）→工字钢（工字钢与次梁连接）。关键控制环节主要是钢梁及斜撑吊装就位、高强螺栓安装、立杆排布及安全管理。

4.1 钢梁及斜撑吊装

吊装前应检查各个吊索用具，确认其是否安全可靠。准备螺栓专用扳手及加力杆。在吊点绑好防坠器，并将防坠器的挂钩段拉至钢梁的端部固定好。在钢梁临时连接耳板上挂好缆风绳并固定好。

对钢平台组成钢梁构件重量进行分析（如表1所示），主梁带连接板重3.02 t，次梁重1.93 t，斜撑重0.75 t，现场采用JP7020型塔吊进行吊装作业。根据塔吊起重量范围可知，距离50 m范围起重量为4.14 t，距离55 m范围起重量为3.7 t，为减少钢梁在半空中拼接施工的工作量，加快钢平台施工进度，在塔吊起重范围内将主梁与斜撑在地面组合拼装完成后，再起吊至安装点，经计算，主梁与斜撑组合完成后重量为3.77 t，大于距离55 m范围起重量为3.7 t的要求，超出重量70 kg，虽然距离最远构件距离为52 m，但考虑到构件吊装摆动幅度问题，为保证安全，将部分连接板拆卸掉，使总重量小于3.7 t，待钢梁安装到位后，在现场将拆卸的连接板安装到位。

本项目斜撑为安装难点，斜撑采用两点起吊法进行吊装，使钢丝绳受力均衡，起吊过程平稳。采用手拉葫芦将斜撑拉结在6楼楼面上进行临时固定。

4.2 高强螺栓安装

高强螺栓安装应遵循由中间向四周施工的原则，螺栓不得一次性拧紧，应分三次进行，即初拧、复拧、终拧，初拧扭矩不超过终拧扭矩80%，复拧扭矩与初拧扭矩值相同，安装螺栓应顺利插入，不得用暴力强行穿入，当存在无法直接穿入、需要扩孔的情况时，扩孔直径不得超过1.2d孔径。

4.3 立杆排布

为保证盘扣脚手架立杆全部受力在钢平台受力构件上，应事先根据上部梁位置排布出排架立杆位置，包括梁下需要增设立杆的情况，现场根据立杆排布图进行放线，确定18号工字钢中心位置，并严格按照放线位置将工字钢焊接在次梁上。最后在平台上铺设3 mm花纹钢板，临边焊接钢管做临边防护，铺设花纹板应与18号工字钢点焊固定，花纹板端部应落在18号工字钢上，不得悬挑。花纹板铺设完成后，重新放出立杆位置中心线，确保立杆全部落在18号工字钢上。

4.4 安全管理

钢平台安装及拆除工作危险性较大，施工作业前，必须落实人员的施工安全技术交底、进场安全三级教育及施工方案交底，杜绝凭经验盲目野蛮施工的现象，现场做好安装区域警戒，安排专人旁站检查，定人定岗，专人指挥。

为保证结构施工安全，钢平台上方搭设满堂脚手架前提确定为+25.35 m梁板柱混凝土强度达到设计强度100%；满堂脚手架拆除前提确定为+29.85 m结构混凝土强度100%，+34.35 m结构混凝土强度90%以上，即+43.35 m结构梁板混凝土浇筑完成之后。

5 过程管理及变形监测

5.1 施工过程管理

钢平台搭设完成及正常使用期间，应安排专人定期巡视检查，检查施工工况变化对钢平台挠度变化的影响；检查钢平台临边防护情况及区域材料堆载情况，确保其未超过设计值；检查混凝土浇筑分层分块情况，保证混凝土未堆积在一个区域形成集中堆载；检查施工间隔情况是否按规定要求实施，每层是否按11 d的施工进度推进，不得盲目缩短该部位的施工周期。本项目中，经过严格的巡视和检查，确保了以上各要点均按方案要求实施。

5.2 变形监测

临时钢平台在安装、混凝土浇捣施工过程中，必须随时监测。监测点应布设在受力最大位置，局部大截面梁布设不少于3个支架沉降观测点。考虑到超过6 m长悬挑型钢结构挠度安全控制问题，在钢平台悬挑端支撑模架扫地杆上均匀布置了26个固定观测点，进行悬挑钢梁端部位移监测。安排专人在浇筑混凝土期间每1 h测量一次；浇筑完成后8 h内按照不少于2 h一次的频率进行监测。根据监测情况，悬挑型钢梁在完成两层混凝土浇筑后端部累计竖向沉降达到峰值9 mm，现场巡查未见异常。随着其上层劲性结构混凝土强度不断提高，端部位移尚有少量抬升。典型平台悬挑梁端部竖向位移与时间监测情况，如图3所示。

图3 临时钢平台悬挑端部竖向位移测点监测情况

6 钢平台拆除

6.1 方案比选

根据现场实际工况，本项目对临时钢平台拆除提出两种方案并进行论证。方案一计划在标高29.85 m结构上预留洞口，梁下预埋定滑轮，利用卷扬机进行拆除。该方案为吊装常用方案，施工成本较小。设置吊装点使得主体悬挑结构受到集中荷载，对长悬挑结构极为不利，且卷扬机每拆卸完成一处后，须将钢梁移位，钢梁拆卸完成后，施工人员脚下无可靠着落点，移位卷扬机存在较大安全隐患。方案二为采用100 t汽车吊进行拆除。该方案灵活性较好，拆除周期较短，降低了安全风险，对结构无影响。拆除时，吊车操作高度仅4 m，大梁下操作高度仅3.3 m，施工难度大。经充分论证，决定采用汽车吊进行拆除作业，并制定专项施工方案。

6.2 方案实施

为降低临时钢平台拆除过程的安全风险，拆除顺序为：焊接主梁吊装用吊耳（次梁直接在翼缘上开孔）→次梁螺栓拆除→次梁吊装拆卸→主梁和斜撑作为一个整体与结构钢柱螺栓拆卸→主梁和斜撑吊装拆卸。

（1）由于钢平台至上部结构梁底距离仅3.3 m，应充分利用有限高度，将钢丝绳与主梁夹角设置为45°，钢丝绳高度控制在1 m范围内，预留2.25 m高度作为汽车吊操作空间，汽车吊顶端距离结构至少50 mm。具体情况，如图4所示。

图4 吊装空间立面图

（2）复核汽车吊吊装高度及起重量，根据汽车吊起重参数可知，回转半径为26 m时，吊装高度达46 m，满足26.35 m高度吊装要求，此时起重量为6.5 t，满足重量最大构件3.77 t起吊要求。

（3）钢平台拆除前，先在主梁上采用φ48 mm×3.2 mm钢管焊接立柱，间距1.5 m，用φ8 mm钢丝绳作安全绳，拆除工人应佩戴双带双扣安全带，挂在安全绳和安全防坠器上。吊装前吊装区域5 m外拉设安全警戒线，并由专人看护。在标高20.85 m结构处搭设悬挑脚手架作为操作平台拆除钢梁连接螺栓，搭设脚手架时，应注意避免与拆下瞬间正在摆动的钢梁碰撞。拆除主梁与斜撑时，应使汽车吊就位并稍加应力，吊装钢梁时应在端部绑好缆风绳，防止钢梁在吊装过程中转动。

7 结 语

本文以实际在建工程为背景，详细描述了高空长悬挑劲性结构施工用临时支撑钢平台施工技术，并提出了相应关键控制点。在工程实践中，经过事前详细的方案比选论证、事中方案执行到位及变形监测，临时钢平台从安装、使用到拆除均顺利完成，在确保安全的前提下，对主体结构影响降至最低，降低了本项目总体施工成本及风险，加快了现场结构施工进度，取得了显著的效果。