高空懸挑結構承重結構模板支架設計與施工

李豐年

摘 要：高空模板支架混凝土結構施工，懸挑高度59.4 m，結構懸挑部位設置槽型鋼、模板鋼管支架，鋼管操作腳手架搭設體系，架體穩定性、安全性驗算，確保施工安全。

關鍵詞：高空懸挑結構 模板支架設計 施工

中圖分類號：TU761 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-0-03

京山縣華爾靚大酒店工程總建筑面積47108 m2，鋼筋混凝土框架結構，地下一層地上15層，屋面板建筑高度59.4 m，總建筑高度為72.6 m。1～2層為裙樓和管道層，1層高為6.15 m，2層高5 m，管道層2.15 m，3～15層為客房，層高除12、14層為3.8 m外，其余層高均3.5 m。屋面懸挑結構梁板為主樓東西兩側部位，兩側屋面梁板向外懸挑長度均為5.3 m，懸挑梁板標高58.6～60.6 m處，懸挑梁板面積達220 m2，懸挑梁板平面、局部平面及剖面如圖1～3所示。該文重點論述東西兩側5.3 m跨高空懸挑結構支模部分支架的設計與施工。

1 工程難點

（1）本工程懸挑結構位于60.6 m高空，懸挑高度大，梁板底標高達58.6 m。

（2）屋面懸挑梁板挑面積大，懸挑梁板面積達220 m2。

（3）懸挑架為結構承重架，主懸挑梁截面尺寸為400 mm×800 mm，屋面支撐懸挑梁板混凝土的平均自重荷載達15 kN/m2，懸挑腳手架要同時還要考慮結構和裝修施工。

（4）東西兩側5.3 m距度懸挑架緊鄰施工區域主要臨時道路，安全防護要求高，安全隱患風險大。

2 架體方案選擇

懸挑架屋面梁板支撐架選型：懸挑屋面支撐架可采用落地鋼管腳手架和懸挑兩種施工方案，本工程采用搭設懸挑支撐架，主要考慮如下因素：①搭設落地鋼管支架高度達60.6 m，搭設難度大；②落地架不能直接落于自然地面上，落于3層裙樓的結構的屋面上，必須對裙樓3層以下的結構樓板層層進行支撐回頂加固，支撐回頂樓層內的二次結構及裝修施工無法及時插入，由于施工工期緊，嚴重影響施工進度；③落地鋼管架占用腳手架管多，搭設拆除時間長，費用高。

3 架體方案設計

架體方案設計經過多方案比較后，確定采用槽鋼4層分級承重懸挑設計搭設方案。該方案受力明確，施工極為簡單，而且槽鋼可在下個工程中重復使用，固可施工成本可降低。在東西兩側B-1軸和B-16軸處，從12層開始設計布置懸挑20號槽鋼，直至屋面層，槽鋼間距1 m，每層槽鋼共22根，14層平臺槽鋼縱向采用方管連接成整體，間距0.8 mm，槽鋼伸入樓層內采用φ20圓鋼埋入混凝土板內作壓環。共有4個樓層用槽鋼以梯級形式分級傳遞支承所有荷載，上下層槽鋼之間用10號方鋼管做立桿連接支撐，各層每根槽鋼的10號立管分別為：12層采用1根，13層2根，14層3根。經采用10號立管連接支撐，能提高各層之間的整體剛度和穩定性，使荷載受力分級傳遞。該項方案通過計算表明，可確保施工安全，屋面槽鋼組成的操作層可用安全網和毛竹片進行滿鋪封堵，外圍搭設鋼管腳手操作架，外設加密安全網，直至女兒墻端。懸挑架設計方案的搭設布置見圖4～圖5所示。

4 支撐的計算

為簡化計算，只考慮屋面和第14層槽鋼承載所有荷載，第12層和13層槽鋼作為強度安全儲備來考慮，這樣計算偏于安全。

（1）槽型鋼[20的變形計算

1）計算資料：

①[20槽型鋼長L=7.850 m，其中挑長L=6 m。

②鋼管腳手架橫距為0.8 m，縱距為（即為槽鋼間距）1.0 m，?48×3.5 mm，鋼管重38.4 N/m，A=4.89 cm2，i=1.58 cm。

③槽鋼[20：A=32.83 cm2，Wx=191.4cm3，I=1913.7 cm4。

E=2.05×105 N/mm2，自重257.7 N/m。

2）荷載計算

模板及其支架自重：0.3×1.0=0.3 kN/m；

混凝土及鋼筋自重：懸挑結構板厚100 mm，梁截面400×800 mm。（取結構中荷載最大的梁進行計算）按1 m計算單元可以取高度800 mm一半400 mm計算。

25.5×0.4×1.0=10.2 kN/m

毛竹片自重：0.35×1.0=0.35 kN/m

鋼管及扣件自重：

（38.4×1.0×3.+13.2×2×3+38.4×3.55）×1/0.8=512.4 N/m

=0.512 kN/m

[20槽鋼自重：0.258 kN/m。

靜荷載：∑P1=11.62 kN/m

活荷載：

施工人員及設備：1.0×1.0=1.0 kN/m

所以槽鋼所受荷載：∑P=11.62×1.2+1.0×1.4=15.344 kN/m

上式荷載分薦系數，對靜荷載取安全系數1.2，對活荷載取1.4安全系數。

屋面層懸挑槽鋼根據A—A剖面可視為三跨連續梁，故計算簡圖6示意。

查《建筑結構靜力計算手冊》（中國建筑工業出版社）

得最大彎矩：，最大撓度Wmax=

3）強度計算：

（滿足要求）

4）變形計算

（滿足要求）

（2）14層方鋼管強度計算

10號方管的截面特性：

查《建筑結構靜力計算手冊》（中國建筑工業出版社）

得RB=VB左+VB右

（滿足要求）

（3）懸挑架及屋面結構層模板支撐

①懸挑槽鋼施工：[20槽鋼的懸挑安裝，應先在12、13、14層梁板澆筑時開始預埋U型φ20圓鋼螺栓，混凝土達到強度后再安裝懸挑[20槽鋼。

②10號方鋼管支撐安裝：立桿方鋼管在上層懸挑槽鋼安裝同時進行焊接安裝，立桿方鋼管的上下支點均應焊接牢固。

③操作平臺的施工：14層外懸挑槽鋼搭設好后，由于槽鋼的縱橫向水平間距800 mm或1000 mm，在槽鋼上面直接鋪滿竹串片腳手板，外圍用鋼管欄桿操作架和踢腳圍護，外加設密孔安全網封嚴密，直至屋面女兒墻頂部。

④屋面模板支撐安裝：所有支撐在14層外懸挑槽鋼上的腳手架立管，均應上頂面焊100 mm長φ25鋼筋頭，以便于φ48×3.5鋼管套于鋼管頭上進行立柱定位，鋼管立柱安裝于屋面模板下5～8cm為準，立柱底部以上100 mm處設縱橫掃地桿，立柱中部和模板底面設置縱橫大橫桿，步高為1000 mm為宜，每隔3 m設垂直縱橫剪刀撐，使混凝土施工模板支撐形成整體。其外圍操作腳手架，用安全網和竹片進行滿鋪封堵，形成封閉式的安全屏障，施工人員看不到外面，使人感覺有較強的安

全感。

（4）屋面懸挑梁板混凝土施工

施工順序：無懸挑結構部分澆筑→懸挑結構靠內側主梁→懸挑結構外側主梁→懸挑結構靠內側的次梁→懸挑結構外側次梁→懸挑結構內側板→懸挑結構外側板→懸挑結構達到設計強度后→女兒墻結構安裝施工。

5 結語

本工程懸挑支撐架搭設及混凝土澆筑施工非常順利，屋面懸挑梁板混凝土澆筑后的最大下沉撓度為0.76 mm，與理論計算的0.41 mm基本吻合。

（1）本工程懸挑結構12～13層承重懸挑槽鋼只作為安全儲備，不參與荷載計算，保證了架體的安全。

（2）屋面懸挑梁板混凝土澆筑必須嚴格按照方案要求的順序進行。澆筑過程中，設置好操作架體沉降觀測點，做好應急預案和準備工作，確保架體安全。

（3）工程針對大懸挑結構和大荷載特點，設計安裝了懸挑槽鋼結構整體平臺，并對平臺及外腳手架等較為薄弱安全環節采取了措施，既保證了大懸挑的安全施工，以避免了施工操作過程中發生安全隱患，工程施工順利完成任務。

參考文獻

[1] 江正榮，朱國梁.簡明施工手冊[M].4版.中國建筑工業出版社，2005.

[2] 中國鋼結構協會.建筑鋼結構施工手冊[M].中國計劃出版社，2002.