房屋大懸臂、高離地挑檐施工模架技術(shù)研究

譚佳佳 TAN Jia-jia

（中鐵二十五局集團(tuán)第四工程有限公司，柳州 545007）

1 工程概況

大苗山古城—融水縣下廓村鄉(xiāng)村振興項(xiàng)目（一期）13-2#樓8 層頂結(jié)構(gòu)板面～頂層屋面四周設(shè)計(jì)為1.7m、2.0 寬的鋼筋砼外挑檐結(jié)構(gòu)。如圖1 所示。

圖1 13-2# 樓鋼筋砼外挑檐布置圖

13-2#樓外挑檐超過(guò)8 層以下的外架搭設(shè)寬度，需另行設(shè)計(jì)模架。因外挑檐懸挑長(zhǎng)度大，離地高，存在模架承受彎壓荷載大，無(wú)法落地支撐等技術(shù)難題。故挑檐施工的模架方案設(shè)計(jì)成為本項(xiàng)目施工的技術(shù)難點(diǎn)。

2 大懸挑支架總體方案設(shè)計(jì)

基于傳統(tǒng)懸挑模架，通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新，并運(yùn)用ANSYS 有限元分析軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)驗(yàn)算及方案優(yōu)化，以確保達(dá)到施工要求的承載能力、功能和經(jīng)濟(jì)性。大懸挑模架總體方案設(shè)計(jì)如下。

在8 層樓板（樓面標(biāo)高27.25m，懸挑層樓板110mm 厚度，局部100mm）設(shè)置懸挑式工字鋼，懸挑鋼梁支撐點(diǎn)設(shè)在房屋結(jié)構(gòu)梁上，挑陽(yáng)臺(tái)封口梁不作為懸挑鋼梁的支撐點(diǎn)。懸挑鋼梁錨固段長(zhǎng)度不小于懸挑長(zhǎng)度1.5 倍，型鋼懸挑梁內(nèi)端與建筑結(jié)構(gòu)采用U 形螺栓角鋼壓板等連接，外端設(shè)置多道鋼絲繩斜拉卸荷的形式[1]，其上搭設(shè)普通鋼管支撐模架，用作9 層樓板及10 層樓板挑檐模板支撐體系及安全防護(hù)，挑檐外模架根據(jù)挑檐外挑寬度采用型鋼懸挑式三排或四排扣件鋼管腳手架，最外一排立桿除作為屋面挑檐橫架的支撐外，頂部還高出造型屋面（屋面構(gòu)架）1.8m作為安全防護(hù)欄桿。

為了增強(qiáng)懸架體的安全穩(wěn)定性。將懸挑架體與內(nèi)部滿堂架體聯(lián)結(jié)成整體。

3 懸挑模架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

外挑1.7m 挑檐板模架立桿為3 排，立桿縱距1m，里立桿距外墻邊0.3m，里立桿距中立桿0.85m，中立桿距外立桿0.85m；外挑寬度2.0m 挑檐板模架立桿為4 排，立桿縱距1m，有懸挑陽(yáng)臺(tái)的部位里立桿距陽(yáng)臺(tái)封口梁邊0.25m，無(wú)陽(yáng)臺(tái)的部位里立桿距外墻邊0.3m，里立桿距中立桿0.7m，中立桿之間距離0.7m，中立桿距外立桿0.7m。

架體外側(cè)施做連續(xù)豎直剪刀撐，于架體內(nèi)部橫向施做連續(xù)豎向剪刀撐（按≯4m 設(shè)置1 道），剪刀撐于懸挑架體的全高全長(zhǎng)設(shè)置。懸挑架體掃地桿、封頂桿處各施做1 道全平面的水平剪刀撐。低封頂桿1 個(gè)步距處再增設(shè)全平面的水平剪刀撐。架體操作層上滿鋪腳手板（竹串片型），操作層外側(cè)安裝擋腳板。架體外側(cè)設(shè)置滿掛細(xì)目安全網(wǎng)。

懸挑鋼梁的懸挑端設(shè)置3 道鋼絲繩斜拉卸荷。在砼強(qiáng)度超過(guò)75%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可使用鋼絲繩上錨點(diǎn)構(gòu)件調(diào)直鋼絲繩，使錨點(diǎn)受力使用[2]。采用ANSYS 軟件設(shè)計(jì)驗(yàn)算后確定懸挑梁長(zhǎng)度、錨固位置、錨固方式及樓板加強(qiáng)方案，以確保懸挑梁截面抗屈曲能力及錨固端的錨固強(qiáng)度達(dá)到施工要求。標(biāo)準(zhǔn)部位的懸挑模架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2、圖3 所示。

圖2 外挑檐1.7m 懸挑支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)立面圖

圖3 外挑檐1.7m 懸挑支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)立面圖

4 各結(jié)構(gòu)采取的技術(shù)措施及施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 懸挑鋼梁及模架立桿施工

按設(shè)計(jì)方案準(zhǔn)確定位放樣，并做好明確標(biāo)識(shí)。

按設(shè)計(jì)方案布置及加固懸挑梁。模架立桿直接支承在懸挑或縱向連梁工字鋼上。為了使立桿能夠穩(wěn)固支撐不滑移，在懸挑梁或是縱向連梁上設(shè)置Φ25mm 鋼筋（長(zhǎng)150～200mm）作限位桿，限位桿焊接在工字鋼上。立桿鋼管套在限位桿外。于立桿下部拼裝掃地桿，進(jìn)一步加強(qiáng)架體穩(wěn)定性。

4.2 采用鋼筋拉環(huán)、U 型螺栓對(duì)懸挑梁實(shí)施錨固

分別采用Φ16mm、Φ20mm 的HPB300 鋼筋制作U 型螺栓預(yù)埋拉環(huán)、預(yù)埋拉結(jié)吊環(huán)。拉環(huán)、吊環(huán)錨固入結(jié)構(gòu)砼中不得低于35d（d 為鋼筋直徑），并與結(jié)構(gòu)骨架鋼筋間焊接或是綁扎。鋼絲繩的拉結(jié)點(diǎn)不共用吊環(huán)。

①采用2 個(gè)（對(duì)）或更多的拉環(huán)或錨固螺栓，將每根懸挑梁與主體結(jié)構(gòu)錨固。

②鋼筋預(yù)埋深入砼板、梁的底部，且錨固入砼的平直段≮60cm。

③拉環(huán)、吊環(huán)預(yù)埋深至砼板、梁的底部，并設(shè)置2 根Φ18mmHRB400 鋼筋（長(zhǎng)1.5m）縱向穿過(guò)U 型筋內(nèi)，以增加錨固強(qiáng)度。

④U 型螺栓拉環(huán)與懸挑梁間的間隙采用硬木楔楔緊。

⑤于挑梁錨固處增設(shè)鋼筋，以承受懸挑梁引起的負(fù)彎矩。

⑥陽(yáng)臺(tái)上懸挑梁于框架梁支點(diǎn)加設(shè)木楔墊高，以高出陽(yáng)臺(tái)邊梁頂部20～30mm 為宜，防止陽(yáng)臺(tái)懸挑邊梁受力。

4.3 樓板加固措施

懸挑鋼梁所在8 層局部樓板厚度為110mm、100mm，為保證安全，預(yù)埋錨固螺栓時(shí)，螺栓底部設(shè)計(jì)兩根1.5m 長(zhǎng)Φ18HPB300 鋼筋進(jìn)行加固[3]，具體設(shè)置方式如圖4 所示。

圖4 錨固位置預(yù)埋大樣

4.4 特殊部位懸挑梁布置及加固措施

①懸挑支點(diǎn)處。

8 層結(jié)構(gòu)梁板13a-1 軸及13a-12 軸位置KL5（3A）位置的懸挑梁支點(diǎn)處邊梁底筋3C20、2C22+2C20 的鋼筋截面面積分別為942.478mm2、1388.584mm2，少于承載檢算所需值A(chǔ)s=1446.204mm2，故該部位邊梁底筋3C20、2C22+2C20 配筋變更為4C22。

8 層結(jié)構(gòu)梁板13a-D 軸交13a-2 軸～13a-4 軸位置KL4（9）、13a-D 軸交13a-9 軸～13a-11 軸位置KL4（9）；梁板13a-A 軸交13a-2 軸～13a-4 軸位置KL1（11）、13a-A軸交13a-9 軸～13a-11 軸位置KL1（11）的懸挑梁支點(diǎn)處，均將原邊梁底筋3C20 配筋變更為4C22。

②建筑結(jié)構(gòu)陽(yáng)角部位：為保證陽(yáng)角處框架柱鋼筋受力，陽(yáng)角處的懸挑鋼梁不得穿過(guò)框架柱，懸挑梁僅能以扇形布置。懸挑梁伸入長(zhǎng)度如因交匯而導(dǎo)致不足時(shí)，將交匯的懸挑梁焊接成整體，且在工字鋼上下各加焊一塊加勁鋼板（200×200×10mm），接觸滿焊，焊腳高度≮8mm，且需確保質(zhì)量。陽(yáng)角部位，采取連梁式方案搭設(shè)，采用I18 工字鋼作連梁。轉(zhuǎn)角處連梁相互焊接牢固。為避免連梁受力偏移，在每根挑梁的外端設(shè)置1 根6×19 的鋼絲繩作保險(xiǎn)繩。

③樓梯部位：本項(xiàng)目樓梯間采用內(nèi)置橫壓梁的懸挑方案。橫壓梁兩端通過(guò)預(yù)埋件，錨固于樓梯間兩側(cè)的框架梁上。

④施工電梯部位：施工電梯停層平臺(tái)架采用懸挑架搭設(shè)，立桿立于工字鋼上，懸挑工字鋼規(guī)格、做法、設(shè)置層數(shù)與外架懸挑層一致。平臺(tái)架單獨(dú)設(shè)置，不與外架相連。懸挑模架在施工電梯開(kāi)口處進(jìn)行加密，每邊開(kāi)口處設(shè)置兩道連墻件（開(kāi)口處一道，距開(kāi)口處一跨（La）設(shè)一道），施工電梯懸挑工字鋼設(shè)置在8 層結(jié)構(gòu)板面（標(biāo)高27.25m）。

4.5 架體底部封閉

4.6 鋼絲繩卸荷

①在梁板的砼強(qiáng)度＞設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%后方可使拉環(huán)承載。拉環(huán)僅能用圓鋼制作，避免使用螺紋鋼。

②聯(lián)接拉環(huán)的鋼絲繩采用至少4 個(gè)繩卡，并確保扎緊。

③安裝好的懸挑架體進(jìn)行全面的安全檢查，如有鋼絲繩松動(dòng)、錨固不牢、焊縫脫焊等情況時(shí)，立即采用補(bǔ)救措施，合格后方可繼續(xù)使用。

④鋼絲繩直接在工字鋼底部兜底，鋼絲繩與工字鋼接觸處使用2 根50×100 木方隔離的保護(hù)措施；在工字鋼懸挑段距鋼絲繩拉結(jié)點(diǎn)10cm 處，采用長(zhǎng)50mm 直徑25 螺紋鋼焊接牢固，鋼絲繩安裝時(shí)套在鋼筋外側(cè)，避免鋼絲繩受力滑移。

⑤斜拉鋼絲繩安裝前架體的允許搭設(shè)高度：完成斜拉鋼絲繩安裝及承載前，僅允許搭設(shè)3 步高度的懸挑支架（即一根6m 鋼管立桿的高度），待上層已澆筑和主體結(jié)構(gòu)砼強(qiáng)度達(dá)到斜拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后，馬上實(shí)施鋼絲繩斜拉，之后才能繼續(xù)往上搭設(shè)腳手架。

⑥斜拉鋼絲繩設(shè)計(jì)位置：斜拉鋼絲繩設(shè)計(jì)在懸挑層往上一層結(jié)構(gòu)邊梁上（有挑陽(yáng)臺(tái)時(shí)拉結(jié)陽(yáng)臺(tái)的內(nèi)邊梁），鋼絲繩采用花籃螺栓連接拉緊，斜拉鋼絲繩穿過(guò)挑板時(shí)，必須采用塑料保護(hù)，且不得與混凝土板相碰，確保鋼絲繩順直、受力均勻。

4.7 架體搭設(shè)及防護(hù)

①懸挑架體的立桿設(shè)置、連接，縱、橫向水平桿設(shè)置，剪刀撐設(shè)置參數(shù)、方法與其余架體相同。

主要從植物群落的外貌特征、景觀結(jié)構(gòu)、空間特征、游憩利用現(xiàn)狀4個(gè)方面對(duì)樣方進(jìn)行調(diào)研。詳細(xì)記錄各個(gè)樣方地理位置、植物種類、數(shù)量、特征數(shù)據(jù)(高度、冠幅、胸徑、多蓋度等)、生境條件等。同時(shí)根據(jù)植株干、枝、葉的生理性狀評(píng)估樹(shù)木的生長(zhǎng)勢(shì),描繪樣地平面圖,并拍攝照片以作為其平面分布和豎向景觀的有效補(bǔ)充。

②操作層立桿間，架體內(nèi)側(cè)與屋房結(jié)構(gòu)間滿鋪腳手板，不得有探頭板。腳手板兩端設(shè)置可靠措施與架體水平桿牢固固定，嚴(yán)防傾翻。

③在拐角、斜道平臺(tái)口處的腳手板，設(shè)置可靠措施與橫向水平桿牢固固定，防止滑動(dòng)。

④架體外側(cè)（設(shè)于外排立桿內(nèi)側(cè)）設(shè)置密目式安全網(wǎng)封閉，使用18#鉛絲嚴(yán)密、平整地張掛安全網(wǎng)，操作層（設(shè)于外排立桿內(nèi)側(cè)）設(shè)置符合要求的防護(hù)欄桿和擋腳板。

4.8 連墻件設(shè)置

①懸挑架體與房屋主體采用剛性構(gòu)件可靠連接，在梁及樓板中預(yù)埋短鋼管，通過(guò)水平管將預(yù)埋短鋼管、架體內(nèi)外立桿采用雙扣件聯(lián)接。按計(jì)算書中連墻件布置要求設(shè)連墻件。連墻件在架體轉(zhuǎn)角處及架頂處加密。

②連續(xù)墻件要水平置，如受限難以水平設(shè)置時(shí)，應(yīng)使架體端處于低位。

③連墻件從架體最底層縱向水平桿處開(kāi)始設(shè)置，如受限難以設(shè)置時(shí)，需采用其它有效措施進(jìn)行加固。

④為了確保整個(gè)模板支撐穩(wěn)定性，屋面挑檐支撐架水平橫桿應(yīng)與樓板內(nèi)梁板支撐滿堂架立桿連接起來(lái)且不少于3 道立桿，使整個(gè)滿堂架形成穩(wěn)固體系。

4.9 架體內(nèi)封閉

①作業(yè)層滿鋪腳手板，其下設(shè)置安全平網(wǎng)兜底。

②架體作業(yè)層內(nèi)使用鋼筋網(wǎng)片將內(nèi)排立桿與墻體間空隙進(jìn)行封閉。

4.10 混凝土澆筑

屋面挑檐梁板砼與屋面梁板同時(shí)澆筑。挑檐混凝土澆筑時(shí)混凝土卸料平臺(tái)嚴(yán)禁設(shè)置在挑檐上；砼泵送采用地泵及塔吊輸送至樓板面內(nèi)的卸料平臺(tái)上，再通過(guò)人工鏟運(yùn)至挑檐上進(jìn)行澆筑混凝土，澆筑采用“趕漿法”。

泵管相應(yīng)部位按照本工程模板方案進(jìn)行加固，嚴(yán)禁布料機(jī)支架腳放置在坡屋面及挑檐部位。

4.11 樓面限制超載措施

施工過(guò)程中需要對(duì)懸挑模架架上部堆放的材料、機(jī)具設(shè)備等加以控制，盡量降低模架承受的施工荷載，以確保安全。

要求材料、設(shè)備等分散堆放，禁止集中堆放，將不需要的材料、機(jī)具及時(shí)清理干凈。保證操作層上的施工荷載≯2.5kN/m2。

4.12 模板拆除的程序及要求

當(dāng)挑檐構(gòu)件的砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后，才能開(kāi)始進(jìn)行挑檐模架的拆除。

且于模架拆除前，經(jīng)試驗(yàn)人員對(duì)砼試件進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，結(jié)果確保砼強(qiáng)度達(dá)到了拆除模架的規(guī)定值后，方可實(shí)施模架拆除。拆除模架需遵循“按模架搭設(shè)的逆順序進(jìn)行”的基本原則。即按照先拆上部后下部，先拆架頂模板材料后架體，先拆輔件后結(jié)構(gòu)件，先拆結(jié)構(gòu)件后附墻件的拆除順序。按上述順序逐一松開(kāi)聯(lián)結(jié)，并隨即吊放到地面妥善堆放。

5 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目通過(guò)精心設(shè)計(jì)懸挑模架，采用多項(xiàng)模架加固的技術(shù)措施，順利地完成了大懸臂挑檐的澆筑，在施工期間，全程對(duì)模架進(jìn)行了安全監(jiān)測(cè)，模架沒(méi)有出現(xiàn)任何危及安全的狀態(tài)出現(xiàn)。表明模架的設(shè)計(jì)方案是科學(xué)可行的。

完成施工后，經(jīng)對(duì)方案進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及評(píng)價(jià)，表明模架施工成本偏高。我們團(tuán)隊(duì)在下一期類似的大懸臂挑檐施工時(shí)，擬對(duì)模板方案再進(jìn)行優(yōu)化及技術(shù)研究，考慮在結(jié)構(gòu)柱上設(shè)置頂部托架的模架方案，從而大幅降低材料使用量，加快進(jìn)度，節(jié)約成本，以利于企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。