浅析高层雷达塔顶部悬挑结构外架体设计

本文结合机场雷达塔工程实例，浅谈高层筒体顶部有悬挑结构的外架体设计，对筒体施工时外防护架体、上料平台及顶部悬挑结构的模板支撑体系的选型、设计、安装等如何综合考虑进行详细的阐述
论文关键词：高层建筑,剪力墙筒体结构,模板支撑,外脚手架体,施工技术

　　本工程为某机场二次雷达塔，剪力墙结构，建筑高度为35m，雷达塔由四面剪力墙围成方形筒体结构，外墙长均为6.3m。雷达塔34.6m标高处有外挑梁、板，WKL1、WKL2截面为：400*600；WKL3截面为：300*500；WKL4截面为：400*1100；L5截面为：300*600；板厚为130mm，由悬挑梁（WKL1、WKL2、WKL4）与圆形梁（WKL3、L5）组成圆形平面结构，最远端距墙面距离为3.85m。

　　、施工难点

　　雷达塔为方形筒体结构，单层面积小，单层层高3.9m，且塔内只有楼梯及楼梯平台，顶部34.6m处有悬挑梁，截面尺寸为400mm*1100mm，悬挑梁承担外侧圆梁及板的重量，悬挑梁、板的总重量达到98t，因此如何考虑悬挑结构模板支撑体系成为施工的一个难点，同时由于竖向剪力墙钢筋、模板施工时没有楼层板提供操作平台及上料平台，如何利用架体搭设操作平台及上料平台也需要仔细考虑。

　　方案选择

　　外架体方案如何选择，其重点就在于高空悬挑结构模板支撑体系如何设计。 方案一：在顶部用工字钢搭设悬挑平台，做为搭设悬挑梁板模板的支撑，结合工程实际，工字钢需要外挑尺寸至少为4.5m才能满足施工要求，而雷达塔筒内没有足够楼层平台提供工字钢的悬挑力矩，综上所述，考虑悬挑重量大、外挑工字钢距离长、楼层平台小等原因，悬挑工字钢的方案可行性不大。方案二：结合本工程结构形式，搭设落地式、全封闭的扣件式四排单钢管脚手架。此架为一架多用，施工至34.7m处外脚手架用于顶板支撑，施工至34.7m以前外脚手用于外维护架子、上料平台。荷载按最高处模板支撑体系考虑，外脚手架荷载满足模板支撑及上料平台荷载要求。要求四排脚手架同时作业。雷达塔筒内同步搭设落地式单钢管脚手架，通过剪力墙预留洞与外架体连接为上层剪力墙施工提供操作平台，同时在东侧距离加工场近的位置设置上料平台，保证物料及时运至施工点。此方案安全系数高，具有可行性。

　　方案实施

　　4.1地基处理

　　肥槽回填土采用2:8灰土分层夯实，严格控制回填土质量，回填土压实系数应达到设计要求0. 94，用C15砼进行硬化，厚度为10cm，架体底部满打混凝土作为脚手架基础。基础上、底座下设置垫板，布设必须平稳，不得悬空。并在四周距脚手架外立杆50cm处设一道排水沟。

　　4.2 立杆

　　全塔脚手架采用四排单立杆，脚手架立杆间距均为1.2m（400*1100大梁底部间距为1.1m），梁底单独增加立杆支撑，增加立杆具体位置根据悬挑梁的位置调整，内侧立杆距离墙面为0.35m。

　　在施工至34.6m高度时，需要在梁底增设立杆支撑：

　　4.2.1 WKL4按最大截面积考虑为400mm*1100mm，立杆的纵距(梁跨度方向) l=0.60m，立杆的步距 h=1.50m，梁底增加2道承重立杆，梁两侧立杆间距为1.2m，梁底支撑小横杆间距为0.6m。

　　4.2.2 WKL1、WKL2截面积为400mm*600mm，立杆的纵距(跨度方向) l=1.30m，立杆的步距 h=1.50m，梁底增加1道承重立杆，梁两侧立杆间距为1.2m，梁底小横杆间距为1.3m，梁底承重横杆与立杆连接时需采用双扣件连接增加抗滑移系数。

　　4.2.3 WKL3截面积为300mm*500mm，L5截面积为300mm*600mm，立杆的纵距(跨度方向) l=1.30m，立杆的步距 h=1.50m，梁底增加1道承重立杆，梁两侧立杆间距为1.2m，梁底小横杆间距为1.2m，梁底承重横杆与立杆连接时需采用双扣件连接增加抗滑移系数。

　　4.2.4 顶板立杆的纵距 b=1.20m，立杆的横距 l=1.20m，立杆的步距 h=1.50m，楼板顶部采用托梁支撑，每处支撑点采用双木方，木方截面宽度不小于100mm，高度不小于80mm，间距为400mm。

　　4.2.5 经验算①、支撑WKL4的立杆稳定性==64.479m2；②、支撑WKL1、WKL2、WKL3、L5的立杆稳定性=98.894N/mm2；③、支撑顶板模板的立杆稳定性=98.482N/mm2；钢管强度抗压设计值为205N/mm2，当以上三种情况单独作用一根立杆时，立杆稳定性满足要求，当两道梁共同作用于同一根立杆或一道梁与顶板共同作用于1根立杆时，立杆的稳定性也满足要求，当三道梁共同作用于同一根立杆或两道梁和顶板共同作用于同一根立杆时，单立杆的稳定性将不满足要求，需要在该节点处采用双立杆加强。

　　立杆接头采用对接扣件连接，立杆与大横杆采用直角扣件连接。接头交错布置，两个相邻立柱接头避免出现在同步同跨内，并在高度方向错开的距离不小于50cm；各接头中心距主节点的距离不大于60cm。

　　4.3封顶水平杆

　　在立杆的顶端可调支托的底部处设置一道水平封顶杆，当梁底封顶杆与板底水平拉杆不在同一高度时，梁底封顶杆应向板底立杆双向延伸不少于2跨距并与立杆固定。

　　4.4 纵、横向扫地杆

　　纵向扫地杆采用直角扣件固定在距底座下皮20cm处的立柱上，横向扫地杆则用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方的立柱上。

　　4.5水平横杆

　　在封顶杆与扫地杆之间应均匀设置水平横杆。水平横杆的间距为1.5m（满足荷载计算），同一步的水平横杆四周应交圈。由于本工程搭设的支架超过20m，顶端两步距内各加设一道水平横杆。严禁在水平横杆上固定立杆。

　　4.6剪刀撑

　　本工程脚手架采用竖向剪刀撑与水平剪刀撑相结合的方式，随立柱、纵横向水平杆同步搭设，用通长剪刀撑沿架高连续布置，同时沿外墙连续布置，。水平剪刀撑由扫地杆层开始设置，同时每3步设置连续的水平剪刀撑，水平剪刀撑端部与立杆或建筑物拉结，严禁水平剪刀撑端部设置在水平横杆上。

　　剪刀撑的一根斜杆扣在立柱上，另一根斜杆扣在横杆伸出的端头上，两端分别用旋转扣件固定，在其中间增加2至4个扣结点。所有固定点距主节点距离不大于15cm。最下部的斜杆与立杆的连接点距地面的高度控制在30cm内。

　　剪刀撑的杆件连接采用搭接，其搭接长度≥100cm，并用不少于2个旋转扣件固定，端部扣件盖板的边缘至杆端的距离≥10cm。

　　4.7 脚手板

　　脚手板采用松木、厚不小于5cm、长度不少于3.5m的硬木板。在作业层下部架设一道水平兜网，随作业层上升，同时作业不超过两层。 脚手板设置在三根横向水平杆上，并在两端8cm处用直径1.2mm的镀锌铁丝箍绕2~3圈固定。

　　当脚手板长度小于2m时，可采用两根小横杆，并将板两端与其可靠固定，以防倾翻。在架体上满铺脚手板做为操作平台。

　　4.8防护设施

　　脚手架要满挂全封闭式的密目安全网。密目网采用1.5×6.0m的规格，用尼绒绳绑扎在横杆外立杆里侧。作业层网应高于平台1.2m，作业层下步架处设一道水平兜网。

在架内高度4.5m处设首层平网，往上每隔五步设隔层平网，施工层应设随层网。

　　4.9上料平台

　　从经济、实用的角度考虑，上料平台利用脚手架东侧的四排架子搭设，在二次塔台的东侧设置1个，规格为6.0m×3.6m（长×宽），平台上要设有限定荷载标牌，本工程上料平台限重为5t，每次使用上料平台时，需要对所上物料进行重量计算，总重量小于上料平台承载限值时才能使用，并且所上的物料平均堆放在上料平台上，严禁集中堆放物料。在脚手架1.2m跨距、横距的中间增加一根加强立杆，上料平台跨距为0.6m，排距为0.6m，横杆步距1.5m，平台底面设5cm厚的脚 手板，满铺、铺牢、两端用8号镀锌铁丝捆紧，并在四周设防护栏，防护栏采用Φ48×3.0钢管，分别在高60cm、120cm处设立两道，并满布密目安全网，底部四周设挡脚板，高度不小于18cm。上料平台自第3层至8层每层设一个，脚手架靠近建筑物的两排立杆随施工层的需要的高度搭设并做好拉结、斜撑，外两排架体兼做上料平台，本层上料平台使用完后将其拆除，同时脚手架体继续向上安装。每层上料平台底部需增加连墙件加固，防止上料平台倾翻。

　　施工工艺

　　5.1脚手架搭设施工工艺

　　

　　落地脚手架搭设的工艺流程为：场地平整、夯实 基础板带制作、材料配备 定位设置通长脚手板、钢底座 纵向扫地杆 立杆 横向扫地杆 小横杆 大横杆 剪刀撑 连墙杆 铺脚手板 扎防护栏杆 扎安全网 ……。

　　定距定位。根据构造要求在建筑物四角用尺量出内、外立杆离墙距离，并作好标记。用钢卷尺拉直，分出立杆位置，并用小竹征点出立杆标记。垫板、底座应准确地放在定位线上，垫板必须铺放平稳，不得悬空。

　　宜先立里排立杆，后立外排立杆。每排立杆宜先立两头的，再立中间的一根，互相看齐后，立中间部分各立杆，排架内、外排两立杆的连线要与墙面垂直，立杆接长时，宜先立外排，后立内排。其余组件的搭设要求参见构造要求。

　　当架体施工至最高层作为模板支撑前，对整个架体全面检查加固，经验收合格后才能作为模板支撑架使用。

　　5.2脚手架拆除施工工艺

　　

　　拆架程序应遵守由上而下，先搭后拆的原则，即先拆拉杆、脚手板、剪刀撑、斜撑，而后拆小横杆、大横杆、立杆等（一般的拆除顺序为安全网 栏杆 脚手板 剪刀撑 小横杆 大横杆 立杆）。

　　不准分立面拆架或在上下两步同时进行拆架。做到一步一清、一杆一清。拆立杆时，要先抱住立杆再拆开最后两个扣。拆除大横杆、斜撑、剪刀撑时，应先拆中间扣件，然后托住中间，再解端头扣。所有连墙杆必须随脚手架拆除同步下降，严禁先将连墙件整层或数层拆除后再除脚手架，分段拆除高差不应大于2步，如高差大于2步，应增设连墙连加固。

　　拆除后架体的稳定性不被破坏，如附墙杆被拆除前，应加设临时支撑防止变形，拆除各标准节时，应防止失稳。

　　当脚手架拆至下部最后一根长钢管的高度时，应先在适当位置搭临时势撑加固，后拆连墙件。

　　实施效果评价

　　悬挑结构混凝土浇筑后，实测架体无弯曲、变形、沉降等现象，同时整个施工过程中没有出现过任何安全问题，证明本方案具有较高的安全系数。

　　结语

　　目前高层脚手架搭设有很多方法，根据自身工程特点选择最适合的架体方案才是最重要的。以最经济的成本来实现外架体安全性的同时满足各种使用功能是我们一直追求的目标。