高空大跨度懸挑混凝土結構模板支架施工技術體會

蔣杰 候浩成 舒紅勇

摘 要：建筑工程中，經常出現高空大跨度混凝土懸挑結構，施工中，采用不同的模板支撐體系直接影響工期、安全和質量，本文以一個工程實例，經過分析，采用用鋼筋斜拉桿固定懸挑鋼梁形成斜拉懸挑鋼平臺，再在鋼平臺上搭設支模架，取得了較好的效果，現總結成文，供同行參考。

關鍵詞： 高空； 懸挑結構； 鋼平臺； 拉桿； 預埋； 斜拉鋼筋

【文章編號】1627-6868（2016）06-0028-03

1.工程概況

中電21所浙江分所科研辦公樓工程位于浙江湖州市南潯鎮，為框架剪力墻結構建筑。±0.000相當于黃海標高4.200米，地下一層，地上二十一層，建筑高度64.30米，在62.75m層的○A-○K*○1-○6軸部位為屋面，在○6軸東側設計了懸挑4.80m的混凝土梁、板，頂層層高為4.20米。

2.模板支撐設計難點

（1）施工高度大：屋面頂板高度為62.75m，下部挑空，凈高達63.05m；

（2）結構自重大：懸挑梁板成正交布置，其中框架梁截面尺寸為0.30*1.0m*25m、0.40*1.0*4.80m，與其正交的板厚150mm，整個懸挑結構自重（含模板支撐以及施工荷載）達到168T，合1.42t/m2；

（3）懸挑梁板面積大、跨度大：懸挑面積達120m2，懸挑長度為4.80m。

3.支撐方案比較

按照懸挑結構的復雜情況和模板支撐所承受的荷載提出多種方案，并且進行了計算和比較，最后確定了較優方案。

3.1落地腳手架支撐方案

整體懸挑結構采用鋼管架落地支撐（考慮地下室頂板也需要支撐），鋼管落地架支撐高度為62.75+5.30=68.05m，需要租賃鋼管以及扣件約160t，15名架子工施工，約需20天，總費用約19萬元，且散裝散拆均在高空進行，危險性較大，工期較長。

3.2鋼桁架方案

在第二十層樓面上沿著懸挑結構下方設置鋼桁架，承受屋面懸挑梁板的自重以及施工荷載，鋼桁架的最大跨度達到6m，經過計算，桁架、上、下弦桿須采用20號工字鋼，腹桿采用└90*90角鋼，桁架高2.50m，型鋼總用量達48t，焊接工作量很大，且高空焊接不安全，總費用約16萬元，工期為25天，安裝困難。

3.3斜撐懸挑鋼平臺方案

在二十層結構樓板向東側外部懸挑鋼梁達設承重平臺，在下面的樓層上用工字鋼做斜撐。為了防止斜撐失穩，斜撐與樓板的夾角應該不小于60度，須支撐在十九層上面，斜撐需用25號工字鋼且長達12米，自重較大，安裝以及拆除難度大，費用約需13萬元。

3.4斜拉懸挑鋼平臺方案

考慮懸挑梁和懸挑梁的端部梁是模板支撐的受力節點部位，所以從二十層樓面挑出工字鋼作為平臺主梁。主梁的一端支撐在二十層結構上，使用2道￠20mm園鋼錨固，另一端使用￠20mmHRB400鋼筋與屋面邊梁（B軸位置）斜拉，形成受力主要骨架。同時在懸挑的主梁上面鋪設工字鋼作為次梁。這樣一來，支模體系由水平懸挑的工字鋼、斜向拉結鋼筋及搭設在工字鋼上的模板支架組成。工字鋼作為模板支架的基礎，每根工字鋼由兩根錨固于上層結構邊梁的斜向鋼筋拉結，屋頂懸挑結構荷載、施工荷載、模板架自重等由模板支架傳遞至工字鋼梁，繼而由斜拉鋼筋承擔。該方案的主要優點如下：

1）可以充分利用結構構件作為受力支撐點受力可靠，并且可以簡化附加構件；

2）以受拉桿件作為主要受力構件，且采用預埋斜拉鋼筋+直螺紋套筒+斜拉鋼筋的連接方式，安裝方便，便于定位；

3）包括鋼管支撐架在內，共需鋼材12t，最大單位構件重量僅0.216t，制作安裝便捷，工期為12天，總費用約10萬元。

3.5方案確定

經過對于以上四種方案的技術經濟比較，選擇了性價比較高的斜拉懸挑鋼平臺方案。

4.方案實施

施工時，在20層樓面安放18#懸挑工字鋼梁，間距為900mm，錨固段采用兩道Φ20預埋鋼筋固定（如下圖）。懸挑工字鋼在離端部1.35米設置兩根￠25mmHRB400螺紋鋼筋作斜拉，荷載全部由斜拉鋼筋承擔，在離端部3.15米處設置兩根￠25mmHRB400螺紋鋼筋斜拉桿，作為安全儲備。在21層樓面邊梁處預埋￠25mm的HRB400鋼筋兩根（錨固長度>1000mm），鋼筋端頭均預先套絲，斜拉鋼筋與錨固端采用直螺紋套筒連接。在工字鋼梁懸挑段加設2道水平連系次梁，采用14號工字鋼，與工字鋼梁焊接，以增強斜拉桿支撐體系的平面穩定性。水平懸挑工字鋼上鋪設5mm厚鋼板，在鋼板上面搭設滿堂腳手架，作為屋面模板支撐體系。懸挑結構模板支撐體系采用扣件式滿堂腳手架，立桿橫向間距900㎜，縱向間距900，步距1500㎜。

4.1方案難點以及解決辦法

（1）斜拉桿對于主梁產生的水平推力

根據計算，斜拉桿對于主梁產生最大水平推力達到8KN，為了防止主梁向外扭轉，由設計單位結構設計人員進行驗算，將梁箍筋由￠10@100改為￠12@80mm，可以滿足局部水平受力要求；

（2）主梁與拉桿平面外可能產生的側向擺動

將所有次梁與主梁焊接，使整個平臺形成整體，主梁在二十一層樓面用鋼筋錨固，支模架鋼管和二十一層的柱子用三道鋼管抱箍抱柱拉結；

（3）鋼平臺的安裝精度

如按普通操作方式，鋼平臺的搭設尺寸的水平和垂直誤差在正負30mm左右，而本工程由于上、下段鋼筋連接采用的是直螺紋套筒連接，鋼平臺（特別是主梁）的安裝精度要求控制在10mm以內。為此，采用了計算機輔助設計，建立CAD模型，確定工字鋼梁、斜拉桿等各構件的位置及下料尺寸，然后使用全站儀沿著邊梁精確定位工字鋼預埋點、斜拉桿鋼筋上段預埋端的位置。

4.2施工工藝流程

計算機輔助深化設計 →現場測量放線→構件的加工制作 →水平工字鋼梁預埋拉環設置 →水平懸挑鋼梁安裝就位→ 外防護架搭設→上層結構施工斜拉桿錨固端預埋→斜拉桿安裝、緊固 →檢查、驗收→水平連系桿安裝→模板支架搭設→后續結構施工。

4.3操作要點

（1）計算機輔助深化設計。根據建筑結構施工圖以及斜拉懸挑模板體系設計計算書，建立CAD模型，確定工字鋼梁、斜拉桿等各構件的位置及下料尺寸。

（2）現場測量放線：

1）根據計算機模擬定位結果，將計算機定位點轉為現場定位，將工字鋼梁固定預埋件、斜拉桿錨固端位置用紅色油漆標注。

2） 根據現場各構件定位，對斜拉桿尺寸校核，并將此數據與計算機模擬計算結果進行對比分析，修正偏差，保證拉桿安裝時的準確性。

（3）構件的加工制作。構件的加工制作應嚴格依據深化設計時下料尺寸施工。水平工字鋼梁加工制作時，將梁底角鋼焊接在梁上。

（4）水平工字鋼梁預埋拉環設置。結構層施工時，對預埋拉環進行預埋施工。錨固筋采用Φ20鋼筋，加工成U型，預埋在砼中，工字鋼安裝后，鋼筋上口封閉焊接。

（5 ）水平懸挑工字鋼梁安裝：

1）采用塔吊將每根工字鋼梁依次吊裝到位，按照定位位置安裝，并用預埋鋼筋固定牢固。每道鋼梁端部固定點不少于2處。

2）鋼筋固定抱環與工字鋼之間空隙采用木方塞緊，保證工字鋼梁不滑動。

（6）外防護架體的搭設。水平工字鋼梁吊裝完成后，外圍防護架及時跟進搭設，以保證上層結構施工的安全。

（7）斜拉桿上部錨固端的預埋：

1）上層結構邊梁鋼筋綁扎施工時，先將斜拉桿錨固端按照預定位置放入梁骨架內，再進行其他梁筋綁扎。

2）邊梁靠斜拉桿一側合模時，再次對斜拉桿位置校核微調，調整到位后，將斜拉桿處模板上口。

（8 ）斜拉桿的安裝、緊固：

1）將斜拉桿鋼筋用直螺紋套筒與預埋拉桿錨固端連接，斜拉桿下端穿過工字鋼梁上的角鋼孔，用普通直螺紋套筒及14mm厚鋼墊片緊固好。

2）每根工字鋼梁由兩根拉桿拉結，斜拉桿緊固時，必須保證兩根拉桿同時上緊。

3）預埋拉桿錨固端與下部拉桿連接采用特制直螺紋套筒，套筒長度為標準套筒長度增加3-5cm。套筒套絲采用正反絲，保證拉桿上絲時，同進同退。同時，斜拉桿加工時，加工長度為實測長度減掉3-5cm，即直螺紋套筒中有一部分中空段，作為調節尺寸，以調節斜拉桿準確受力。

（9）檢查驗收：

1）工字鋼梁安裝完畢、斜拉桿緊固后，采用水準儀對同一側工字鋼梁整體找平，對存在偏差的構件進行局部微調，保證結構體系受力均勻。

2）安裝完畢后應對斜拉桿進行全面檢查，保證緊固到位。

（10）水平連系桿安裝。在工字鋼梁懸挑段加設3道水平連系桿，采用14號工字鋼，與工字鋼梁焊接，以增強斜拉桿支撐體系的平面穩定性。

（11）模板支架搭設。模板支架的搭設按照普通模板支架相關搭設要求進行施工。

4.4斜拉懸模體系細部構造措施

（1）工字鋼梁斜拉點處細部構造。采用100×80×10mm的不等邊角鋼在懸挑工字鋼底部焊接牢固，在角鋼上沖直徑27mm的圓孔，斜拉鋼筋在端頭套絲，穿過圓孔，加上墊片后用直螺紋套筒緊固。見圖。

（2）斜拉桿錨固端細部構造。斜拉桿上端錨固于上層樓面邊梁內，錨固長度不小于11G101圖集所規定的錨固長度，下端預先套絲，與下部工字鋼梁斜拉點處拉桿采用直螺紋套筒連接。上層樓面邊梁承載力應通過原設計院結構設計人員復核驗算。斜拉桿錨固端細部構造見圖。

5.結語

斜拉式懸挑鋼平臺從制作到安裝完成共用時10天，自安裝完成以后開始觀測，上部結構施工完畢時平臺主梁懸挑段端部下垂3.5mm，小于計算允許偏差值。支撐架、斜拉桿、以及結構梁板均未出現任何變形。

該斜拉懸挑式支撐系統具有成本低、施工速度較快且不占用施工場地等優點，受力可靠、拆裝方便，能較好的解決高空懸挑混凝土結構支模施工的難題。