高空超長懸挑板型鋼支撐系統技術的研究

常燕超

摘要： 本文以中關村永豐產業基地II—22地塊中關村壹號項目（A、D區）項目為工程實例，對高空中懸挑現澆鋼筋混凝土樓板的模板支撐系統進行了研究分析，保證系統安全適用的前提下再采取合理的構造措施，形成一種安全可靠、方便施工的支撐體系，以后同類工程施工提供參考。

Abstract： In this paper， taking Zhongguancun No.1 project （A， D） of Zhongguancun Yongfeng Industrial Base II-22 plots as an example， mould plate support system of the high cantilever and cast-in-place reinforced concrete floor has been studied and analyzed. Under the premise of safety system， take reasonable structural measures to form a safe and reliable supporting system for convenient construction， and provide reference to the similar engineering construction.

關鍵詞： 懸挑板；型鋼支撐；腳手架

Key words： cantilever plate；steel support；scaffold

中圖分類號：TU731.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）05-0112-03

1 研究背景

本文通過對高空懸挑現澆混凝土結構施工中遇到的實際問題，設計了較為合理的高空超長懸挑板型鋼支撐系統，為高空懸挑混凝土結構的澆筑質量和施工安全提供了可靠的技術支撐，同時也節約了成本。以中關村壹號項目A2、A3樓12、13、14層懸挑板研究對象，通過對高空超長懸挑板模板支撐體系的設計與驗算，研究出一套確保安全、方便可行、經濟合理的施工方法。研究內容主要包括以下幾個方面：（1）超高超長懸挑板模板支撐體系的設計；（2）超高超長懸挑板模板支撐體系的安全穩定性驗算。

2 項目概況

中關村永豐產業基地II-22地塊中關村壹號項目是經國務院批準的中關村高新產業基地建設中的重點項目之一。主體建設為三個功能區，即高新產業研發區、科研單位辦公區、會議餐飲配套服務區。中關村永豐產業基地II-22地塊中關村壹號一期（A、D區）工程項目（以下簡稱中關村壹號一期（A、D區）工程）。位于北京市海淀區永豐高科技產業基地，東臨永嘉北路，南臨北清路，西臨永豐路，北臨豐秀東路。

中關村永豐產業基地II-22地塊中關村壹號一期項目A區總建筑面積127620m2，其中地上部分由A1～A5共5棟建筑物組成，D區總建筑面積104700m2，其中地上部分由D1～D4共4棟建筑物組成。A2、A3工程P軸12、13、14層陽臺，懸挑長度2.5米、3.5米。D1樓D～F軸/2-25軸間11層、12層頂板和F/2-24～2-25軸間懸挑板長度為2.2m。

本文以中關村壹號項目A2、A3樓12、13、14層懸挑板研究對象，通過對高空大懸挑現澆混凝土結構施工中遇到的實際問題，設計了較為合理的高空超長懸挑板型鋼支撐系統，并對高空超長懸挑板模板支撐體系進行了設計與驗算，研究出了一套安全、方便可行、經濟合理的施工方法。

3 超高超長懸挑板模板支撐體系設計

由于A-4～A-8軸/P軸間13層、14層懸挑板長度比12層及12層以下懸挑板長度長2.5m，懸挑長度從P軸算起為3.5m，導致13、14層懸挑板模板支撐架無支撐點，且由于懸挑板加長，爬架爬升至12層處無法繼續向上爬升，因此需在12層樓板上懸挑工字鋼，作為13、14層頂板模板支撐架及外防護腳手架的支撐點，工字鋼間距0.9m，懸挑長度為2.5m，錨固長度取懸挑長度的1.5倍，取為3.75m，因此工字鋼長度為2.5+3.75=6.25m，取9.0m工字鋼。距離工字鋼懸挑端部100mm處搭設單排防護腳手架，單排防護腳手架立桿距離懸挑梁邊緣距離為500mm，單排防護腳手架步距1.5m，縱距隨懸挑鋼梁間距。單排腳手架內側的懸挑鋼梁上滿鋪腳手板，在對應鋼梁位置處的腳手板上支設模板支撐架，模板支撐架采用扣件式鋼管腳手架，模板支撐體系為900*900*1200mm。防護腳手架單排立桿內側滿掛密目式安全網，操作層上在600mm、1200mm高處設置護身欄桿，立桿內側的操作層上設不低于180mm的擋腳板。

4 超高超長懸挑板模板支撐體系計算

腳手架采用單排腳手架，步高1.8m，縱距1.2m。腳手架距離建筑物0.55m。根據規范及施工現場情況，擬采用18#工字鋼做懸挑梁。具體計算步驟如下：

4.1 荷載統計

荷載計算分為恒荷載和活荷載兩部分，恒荷載主要包括立桿、單層腳手板、單層安全網、欄桿擋板。活荷載主要包括施工過程中產生的活荷載以及風荷載。

4.2 采用型鋼懸挑梁作為腳手架的支撐結構時，進行如下驗算

①工字型鋼懸挑梁的抗彎強度、整體穩定性和撓度的計算簡圖（如圖1）。

其中L1為工字鋼懸挑錨固長度，L2為工字鋼懸挑長度（下同）。

②工字型鋼懸挑梁錨固件及其錨固連接的強度。

型鋼懸挑梁錨固在主體結構上的U型鋼筋拉環按下式計算：？滓=■？燮fl。

在板內的錨固螺栓與樓板的附加鋼筋焊接在一起。工字鋼的錨固構造如圖2。

U型鋼筋拉環受的拉力設計值。

在圖3中，由此可計算出錨環所受的拉力。

工字鋼的自重越大拉環的拉力越小，也就是工字鋼的自重對鋼拉環拉力是有利的。當采用兩個以上拉環時，鋼筋拉環的承載能力應乘0.85系數。根據已知條件，即可計算出錨環的強度。錨環和結構錨固如圖4所示。

③型鋼懸挑梁下建筑結構的承載力驗算。

包括混凝土的局部抗壓承載能力及混凝土梁的抗彎承載能力驗算。混凝土局部抗壓承載能力計算簡圖如圖5所示。混凝土梁的抗彎承載能力根據梁所受的荷載情況也可計算出是否滿足要求。

通過以上計算，即可確定懸挑型鋼的型號規格等設計參數，從而得出懸挑板處的型鋼平面布置圖。

5 主要研究方法

5.1 施工工藝流程

預埋件設置→安裝懸挑主梁→設置鋼梁底斜支撐→鋼梁上滿鋪腳手板→安裝單排防護腳手架（掛安全網）→模板支撐架搭設→澆筑混凝土→拆除

5.2 施工技術要點

①11層頂板預埋直徑22mm的一級鋼筋做為錨環。工字鋼與預埋環之間的空隙用木楔楔緊。

②挑梁用18號9米長工字鋼，下部及上部與鋼管接觸處預焊直徑25的短鋼筋。

③挑梁下部加鋼管斜撐，斜撐采用48.3*3.6mm鋼管。

④斜撐橫向加4道水平拉桿，斜撐間距同挑梁，要求必須與室內砼柱兩側用水平腳手架鋼管卡牢做抱柱連接，不少于兩道。

⑤在鋼梁端頭預留100mm處支設單層鋼管防護架，立桿縱距同工字鋼，防護架距結構外皮不小于550mm。水平桿步距1800mm。當防護架做護身欄時水平桿步距不大于600mm。外立面豎向剪刀撐按單層防護架搭設要求搭設。防護架內側下部設180mm高、15mm厚多層板踢腳板。

⑥單層防護架開始支設時，設臨時斜支撐與邊梁上所預埋短鋼管連接，連接步距和間距見詳圖說明。單層防護架用密目網封嚴，待本層豎向結構施工完成后，外防護架與框架柱做剛性抱柱連接。

⑦工字鋼上滿鋪腳手板（工字鋼下用大眼網封嚴），腳手板上支設模板支撐立桿。模板支設采用鋼管扣件做支架，現澆挑板下立柱支撐橫、縱間距為1200mm*900mm。梁底立桿從梁中心線向兩側各橫距600mm，縱距900mm，水平桿步距1200mm。

梁、板模板采用15mm厚多層板；梁側模板用50*100mm木方作次龍骨，間距為200mm，主龍骨采用48.3*3.6mm雙鋼管用山形件經直徑16mm螺栓加固。螺栓間距從梁底向上，梁頂（板下）向下各200mm間距加固，梁下用50*100mm木方做次龍骨，按間距200mm布置，主龍骨用48.3*3.6mm鋼管與梁兩側立桿用雙扣件鎖緊。

⑧當懸挑陽臺同條件混凝土強度達到100%強度以后，可拆除11層、10層陽臺挑板模板支撐體系。

⑨在12層柱兩側型鋼端頭設直徑20mm鋼絲繩與室內砼柱上端拉結。鋼絲繩連接端頭設4個卡扣，要求鋼絲繩與柱子四個陽角處用軟材質物墊起。柱之間結構邊梁上，按每隔一根型鋼間距下一個下直徑32mm的PVC套管，待邊梁砼澆筑完成達到一定強度后用直徑25mm一級鋼筋穿墻螺栓外部做蝸牛環用20mm鋼絲繩與型鋼端頭連接，梁內側螺栓經100*100*10mm鐵墊片用雙螺母扭緊，扭緊后要求外余絲扣不少于10mm。

特殊要求：支撐體系立柱要求必須對正鋼梁中心設置，砼梁下中間立柱下支點要求必須用U型托與經過兩根鋼梁的100*100mm木方扣緊。

具體做法如圖6。

6 關鍵技術及創新點

超高超長懸挑板模板支撐系統是工程施工中的一大難點，由于模板支撐系統無處生根，懸挑鋼梁懸挑長度太大容易產生過大彎曲變形，從而導致安全、質量問題。本工程通過在懸挑鋼梁下設置斜向鋼管支撐，并將斜向支撐與已有主體結構相連，從而解決了以上問題。

一種超長懸挑板模板支撐體系的搭設方法，以懸挑工字鋼作為支撐點，在工字鋼下部設鋼管支撐解決懸挑長度過長帶來的工字鋼抗彎性問題。

7 經濟及社會效益

7.1 經濟效益

對于A2樓P/A7-A8軸處的懸挑長度為2.5m的陽臺，若采用落地式滿堂支撐架模板體系，需要腳手管大約為5357m，扣件為2000個，若占用時間為60天，則產生的租賃費為：60*（5357*0.01+2000*0.008）=4174.2元，搭拆需要的人工費為：11*10*300=33000元，合計為：33000+4174.2=37174.2元。

若采用懸挑板型鋼支撐系統，需要6m長的18號工字鋼14根，材料費為：84*24.1*3500=7085.4元，6根6m長的鋼絲繩，材料費為：6*6*20=720元，需要腳手管為615m，扣

件210個，材料費為：60*（615*0.01+210*0.008）=468.9元。材料費合計為：7085.4+720+468.9=8274.3元，安拆需要的人工費大概為10000元，合計18274.3元。

綜上可知，采用懸挑型鋼支撐系統可節約的成本為：37174.2-18274.3=18899.9元。落地式滿堂腳手架不包括腳手板、安全密目綠網，專家論證費等。搭設落地式的滿堂支撐架模板體系的搭設高度達到50多米，屬于超過一定規模危險性較大的分部分項工程，不僅需要專家論證，而且還要采取其他措施來保證安全。由此確定，采用懸挑型鋼支撐系統經濟效益明顯。

7.2 社會效益

本技術運用之后，能夠提高生產力水平，不僅提高材料利用率，還能節省工期，提高行業競爭力。

8 結束語

該技術經北京市海淀區中關村永豐產業基地II-22地塊中關村壹號一期A區工程A2樓P/A7-A8軸11層處、A3樓N-P/A17軸11層處以及中關村壹號一期D區工程D1樓D～F軸/2-25軸間11層、12層頂板和F/2-24～2-25軸間屋面板中成功應用，直接被應用到本項目其他標段中，該技術已經成熟，在其他項目超高懸挑板施工中，完全可以借鑒使用。

參考文獻：

[1]JGJ 130-2011，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].2011.

[2]JGJ 162-2008，建筑施工模板安全技術規范[S].2008.

[3]GB 50017-2003，鋼結構設計規范[S].2003.