屋面飄板模板支架施工技術探討

蔡克克 秦 華

(1.云南農業大學，云南昆明 650201;2.十四冶建設集團云南第二建筑工程有限公司第三分公司，云南昆明 650031)

0 引言

工程實踐中，適用、安全、經濟、美觀是我國建筑人員進行工作的指導方針，也是評價建筑優劣的基本準則。近幾年，經濟的高速發展，人們生活水平的不斷提高，使得人們渴望建筑在滿足人類基本生活居住需求的基礎上，更多的滿足人類的精神需要。因此，各種特殊建筑造型以及新型建筑結構形式層出不窮，飄板裝飾層即為在公共建筑中較為常見的一種，而高空懸挑結構的模板支架施工一直是施工界的難題。本文介紹了新昆華醫院屋面飄板模板支架的施工技術，為高空懸挑結構模板支架施工提供參考。

1 工程概況

新昆華醫院位于云南省安寧市太平新城街道辦事處，總建筑面積132 117.63 m2，由三棟住院樓和醫技樓組成，層數分別為13層、15層、17層、5層，結構類型為框架—剪力墻結構，三棟住院樓結構形式一致，頂層為鋼筋混凝土飄架，屋面東南角外側設計為飄板。飄板懸挑長度3.9 m，跨度約8 m，面積32 m2。懸挑區域共計3條梁，截面尺寸350×700(懸挑梁)、250×600(懸挑梁)、250×700(封邊梁)，板厚120 mm。混凝土標號C30。模板支架高度為3.9 m，支模架鋼梁位于小屋面上。

2 飄板模板支架施工方案及搭設要點

經過各種方案的優選，決定采用外伸工字型鋼梁作支撐架，用鋼絲繩斜拉型鋼挑梁作為安全儲備，并在鋼梁下設斜撐桿作為工字鋼的輔助受力架，方案主要由模板支架基礎設計方案和模板支架設計方案兩部分組成。

2.1 模板支架系統的基礎設計

在出屋面(水箱層屋面)的樓面上安設11根12 m長22號b工字鋼懸挑梁，工字鋼間距為800 mm。懸挑長度4.2 m;每根工字鋼上設置一道18號反拉鋼繩與住院樓框架梁連接(作為安全儲備);每根工字鋼下設3組鋼管腳手架斜撐(作為輔助受力架)。

2.2 模板支架設計

支模架(扣件式鋼管腳手架)在基礎支撐工字鋼挑梁上搭設。支模架立桿沿工字鋼挑梁搭設，橫向間距為800 mm，縱向間距800 mm。水平桿步距1 500 mm;在挑梁端部上安裝2根14號槽鋼連梁，槽口向上，采用焊接。再在槽鋼連梁上搭設支模架立桿，達到加強架體整體性的效果，見圖1。

2.3 主要搭設方法及要點

2.3.1 模板支架基礎

1)在出屋面層樓面，梁板柱混凝土標號均為 C30，板厚120 mm，分別在工字鋼錨固段兩頭、中間共埋設3組，每組兩道φ22 U形螺栓，雙螺帽。最后一道U形螺栓距工字鋼尾部20 cm。

圖1 模板支架架設圖

2)每根工字鋼上，設置一道18號反拉鋼繩(拉環直徑20)，與住院樓框架梁拉接(作為安全儲備)。

3)在每根工字鋼下一層的機房大屋面上設3組斜撐桿斜撐在22號工字鋼上，作為支模架工字鋼的輔助受力架并與同層的滿堂腳手架連接。

2.3.2 模板支架搭設

在懸挑鋼梁末端安裝兩排14號A槽鋼連梁(槽口向上)，并與挑梁焊接，以達到增加支架整體穩定性的目的。在工字鋼挑梁、槽鋼連梁上焊接定位筋，搭設支模架立桿，支模架立桿橫向間距為400 mm～800 mm，為梁邊出200 mm。縱向間距800 mm，同懸挑梁間距。水平桿步距1 300 mm～1 500 mm，掃地桿距地200 mm。頂層水平桿中心點線至支撐點的長度不大于0.5 m，水平桿與同層的滿堂腳手架的水平桿相連，在柱子軸線位置用鋼管扣件硬連接。

3 支架體系的受力分析與計算

3.1 選取計算單元

將飄板支架簡化為平面結構進行計算，因飄板產生的荷載沿縱向又是均勻分布的，縱向的間距、荷載和側向剛度都相同，因此可取有代表性的中間一根工字鋼進行受力分析與計算。為了保證安全，取中間梁下的支架進行計算，將梁兩邊縱向各一半處構成計算單元，在澆筑飄板時，樓面分布荷載一般可按角平分線傳至相應兩側的梁上，通常簡化為梁上的均布線荷載。

3.2 小橫桿的計算

小橫桿按照簡支梁進行強度和撓度計算，作用于小橫桿線荷載標準值為4.86 kN/m，線荷載設計值為6.69 kN/m，最大彎矩為跨中彎矩 0.677 kN·m，最大正應力為 σmax=150.86 MPa，小于205.0 MPa，最大撓度值為2.57 mm，小于900/150與10 mm 的較小值，滿足要求。

3.3 大橫桿的計算

大橫桿按照三跨連續梁進行強度和撓度計算，由小橫桿傳給大橫桿的集中力標準值為Fk=0.5qklb(1+a1/lb)2=3.27 kN，由小橫桿傳給大橫桿的集中力設計值為F=0.5qlb(1+a1/lb)2=4.99 kN，最大彎矩考慮為小橫桿荷載的計算值最不利分配的彎矩值 M=0.175Fla=0.78 kN·m，最大正應力為 171.49 MPa，滿足要求。最大撓度考慮為小橫桿荷載的標準值最不利分配的撓度，經計算為1.24 mm，小于900.0/150與10 mm的較小值，滿足要求。

3.4 立桿的計算

3.4.1 不考慮風荷載時，立桿的穩定性計算

經計算得到σ=116 MPa，滿足要求。

3.4.2 考慮風荷載時，立桿的穩定性計算

得 σ =118.49 MPa。

3.4.3 立桿受壓穩定的計算

壓桿穩定是指對于細長的壓桿，在軸向力的作用下，往往在因強度不足而破壞之前，就因它不再保持原有直線狀態下的平衡而驟然屈曲破壞，因而它不再是強度問題，而是壓桿能不能保持直線狀態下的平衡問題，在工程實踐中把這類問題稱為壓桿的穩定性問題，可用歐拉公式來計算。

在此例中μ=1，得Fcr=16 167.75 N，滿足要求。

3.5 工字型鋼梁的計算

經計算，取由可變荷載效應控制的組合與由永久荷載效應控制的組合中的最不利值經腳手架鋼管傳到工字鋼面的集中力值14.9 kN/m。利用有限元軟件，建立如圖2所示模型。

圖2 有限元模型

懸挑梁彎矩、剪力圖如圖3，圖4所示。

圖3 工字型鋼梁彎矩圖

圖4 工字型鋼梁剪力圖

梁端撓度:6.7 mm＜l/250=18 mm，滿足要求;

經計算可得，工字型鋼梁在固定端處外側的負彎矩比較大，內側的正彎矩比較大，最大彎矩處的最大正應力為:σ=135 MPa，小于材料允許應力215 MPa，滿足要求。

4 模板支架的后期拆除方法

模板支架的拆除應遵循:“先支的后拆，后支的先拆;先拆非承重部分，后拆承重部分;先拆懸挑長度最小的部分，后拆懸挑長度最大的部分;由上而下，先拆側向支撐，后拆豎向支撐”的原則。即先拆除支模架，拆除槽鋼，拆除斜撐桿，再松除反拉鋼繩及吊環，除去工字鋼支撐梁與預埋件的焊件，然后將工字鋼梁稍抬起200 mm～300 mm，使其與斜撐桿分離，最后分段滑移拆除。

5 結語

1)飄板模板支架的設計一定要滿足安全技術的要求，應具有足夠的承載力、剛度和穩定性。經計算，此支架系統所選用材料各項指標滿足飄板的施工要求，由于此支架體系是將上部荷載全部傳遞給建筑結構，而且飄板為凸出建筑物部分，容易使風荷載產生旋渦，使結構引起應力集中現象，對材料的要求就應相應提高。支撐層的建筑結構也應滿足承載力要求，必要時可采用加固措施:在滿足結構整體穩定條件下，可增大混凝土標號、增大梁柱截面尺寸、增大鋼筋直徑等。

2)采用這種支架系統，相比傳統的從地面搭設高支模架體，既方便施工，又節省了材料及人工消耗，為施工企業節省了成本，而且避免或減少了細長桿的壓桿失穩現象。另外，鋼支架系統大多搭設在高空，建筑若在雷擊區域或在雷雨季節施工，可提前安裝避雷裝置，提高了安全性。

3)由于這種支架系統是懸挑于樓板外，所以當上層還在施工時，其下層即可提前交付使用，對于下面有裙樓的高層建筑，則可以使主樓與裙樓同時施工，縮短了工期。

［1］劉聲揚，王汝恒.鋼結構原理與設計［M］.武漢:武漢理工大學出版社，2007.

［2］劉俊玲.建筑施工技術［M］.北京:機械工業出版社，2011.

［3］張 標.超高超大懸挑梁模板支架結構體系安全性分析［D］.合肥:安徽建筑工業學院，2011.