高空悬挑结构钢平台支撑施工技术

涂齐耀，余新，王韦，陈江伟，李宇航

（中国建筑第七工程局有限公司，湖北 武汉 430000）

随着建筑业的发展，超高层的应用越来越广泛，外挑结构施工支撑体系成为行业内的一个安全难题。目前，解决此类技术难题主要有3 种方法：①落地脚手架技术，缺点是耗用大量周转材料、施工周期长、存在安全隐患，特别对超高层建筑施工难度更大，难以满足工程实际施工；
②钢管悬挑支撑体系，缺点是会产生较大的侧向挠度、刚度小、缺乏安全性、不适用于悬挑尺寸大的结构；
③型钢三脚架支撑体系，缺点是整体刚度大、三脚架制作安装工程量大、施工繁琐、一次性投入大[1]。文章结合超高层避难层悬挑结构施工实例，介绍了一种高空悬挑结构钢平台支撑体系的方案选择、设计及施工，解决了高空悬挑结构施工技术难题，为同类型工程提供了参考。

项目总建筑面积约288 298.6 m2，主要由1 栋31 层住宅楼、1 栋43 层住宅楼、6 栋56 层住宅楼、配套1～2 层商业楼及2 层整体地下室组成。其中43层住宅楼设置2 处避难层悬挑楼梯（16 层、29 层），56 层住宅楼设置3 处避难层悬挑楼梯（16 层、29层、43 层），单个避难层悬挑楼梯尺寸为2 650 mm×1 650 mm+4 100 mm×2 400 mm，梁截面尺寸为200 mm×400 mm，200 mm×500 mm，楼板厚度为120 mm，图1 为避难层悬挑楼梯平面图，图2 为避难层悬挑楼梯剖面图（P-H 轴）。

图1 避难层悬挑楼梯平面

图2 避难层悬挑楼梯剖面

2.1 设计难点

结合本工程设计图纸对该结构高空模板支撑体系的难点进行分析，总结出支撑体系设计应重点考虑的三个关键点。

（1）相较于一般悬挑结构，本工程悬挑结构为悬挑楼梯结构类型，施工难度大，支撑要求高。

（2）由于最高处避难层悬挑楼梯结构位于43 层，结构高度为127.38 m，属于危险性较大的高空支模，所以操作均属于高空作业。

（3）悬挑楼梯结构最大长度为6.75 m，最大宽度为2.4 m，结构荷载自重较大。

2.2 钢平台设计

（1）钢平台主要由主梁、次梁、牛腿、背板、紧固钢板、对拉螺栓、高强螺栓、U 型环、紧固顶板、角钢、花纹钢板、预埋钢板、预埋套管组成（图3）。

图3 钢平台平面布置

（2）主梁为HN350×175×7×11、次梁为HN244×175×7×11、牛腿材质为Q335B；
对拉螺栓直径为25mm、高强度螺栓为M24（10.9 s）(d=22 mm)、背板500 mm×540 mm×20 mm。

（3）U 型环直径为20 mm、紧固顶板尺寸为340 mm×340 mm×10 mm、角钢L65×5 mm、花纹钢板4 mm 厚（图4），材质为Q235B。

图4 钢平台连接大样

（4）预埋钢板尺寸为500 mm×540 mm×4 mm（图5），材质为Q235B。

图5 钢牛腿固定环及预埋套筒详

（5）钢平台主要由7 根主梁工字钢及9 根次梁工字钢组成，主梁工字钢间距为700～900 mm，次梁工字钢间距为750～1 075 mm。

结合项目实际情况，根据塔吊吊重分析及施工难易程度，将钢平台分成3 组，即平台1、平台2、平台3。当结构施工至避难层下一层结构混凝土浇筑前，在主梁两侧剪力墙内预埋带有螺栓套管的钢板，以保证后续与牛腿、主梁相连接。

3.1 施工工艺流程

结合本工程采用铝模和爬架体系的特点，避难层悬挑楼梯无法与主体结构标准层同时施工，现通过在此处避难层下一层安装钢平台进行施工，具体施工工艺流程如下：

钢结构施工至15（28，42）层→预埋螺栓钢板→爬架提升至16（29，43）层→安装牛腿→爬架提升至21（34，48）层→安装主梁→安装次梁→平台封闭。

3.2 操作要点

（1）钢结构加工。各种构件在加工前，必须放样加以核对，尺寸无误后方可下料加工，出厂前需进行装配检查，加工前应进行校正使之平整，放样和下料应根据工艺要求预留制作和安装时的焊缝收缩，切割铣端等需要的加工余量。

（2）牛腿焊接。牛腿加工过程中，翼板和腹板间的角焊缝采用埋弧自动焊或气体保护焊，焊接时应选择合理的焊接工艺及焊接顺序，以减少钢结构中产生的焊接应力和焊接变形。焊接选用的焊条（焊丝、焊剂）应与主体金属力学性能相适应，且焊缝厚度需满足规范要求及探伤实验要求才能进行安装。

（3）预埋定位。穿墙螺杆定位要求较高，为防止偏位，需制作定位固定环，每组用2 块3 mm 厚钢板，按牛腿详图孔距钻孔，中间用8 根DN27 的钢管穿入预制孔连接，安装时先将钢套管与一头钢板焊牢，待穿入钢筋笼后再将另一头固定环与钢套管焊接，定位后并与钢筋焊接，以确保定位不变动。

（4）主梁安装。当爬架提升完成后，混凝土强度达到100%，此时牛腿已安装到位。钢平台安装先安装钢平台3，地面起吊500 mm 后停止起吊，检查钢丝绳，卡环无误后方可起吊，现场安装人员站在H 轴连廊上，将安全带挂在高处牢固支点上，平台吊到位后人工辅助慢慢放入牛腿卡槽中，指挥人员必须在现场就近指挥。平台3 定位后，拆除钢丝绳开始起吊平台2 和平台1。当3 组钢平台安装就位后，用牛腿两侧螺栓将钢梁夹紧固定，然后在3 组钢平台衔接处铺设木跳板，检查无误后依次安装次梁。最后用U 型螺杆依次固定锁紧。

（5）次梁安装。当主梁安装完成后，将次梁按照设计间距安置在主梁上，再通过直径为20 mm的U 型环将主梁与次梁进行固定，防止侧移，最后面层满铺花纹钢板，形成一个封闭的钢平台。

避难层悬挑楼梯结构施工由下而上进行，当最下一层避难层结构施工完成后，混凝土强度达到100%，拆除结构支撑架体，清理钢平台上材料及杂物，通过塔吊进行重复安装的顺序，将钢平台提升转运至上一层避难层，在钢平台与预留牛腿处进行安装。

当最后一层避难层结构施工完成后，混凝土强度达到100%，拆除结构支撑架体，清理钢平台上材料及杂物，采用塔吊进行吊拆分次拆除，3 组平台吊拆顺序与安装顺序相反，先拆除平台1，再拆除平台2、平台3。

通过本工程实践表明，研究的高空钢平台支撑体系解决了高空悬挑结构施工的难题，与传统施工技术相比，具有节约资源、降低成本、缩短工期、保障安全等技术经济特点，为高效、安全完成高空悬挑结构施工提供推广和借鉴，可被广泛地应用。