超高臨空大跨度超長懸挑板上拉式型鋼支模體系施工技術

摘 要：隨著社會的發展，人們對建筑審美越來越高，建筑造型越來越復雜，大跨度超長懸挑板以其優美的造型越來越受設計師的青睞，然而超高臨空大跨度超長懸挑板施工難度極大，給施工帶來了極大挑戰。花果山總部經濟研發中心項目1#樓A座共22層，屋面層西側設有懸挑板，共長30米，懸挑寬度3.9米，經過方案比選，采用上拉式型鋼支模體系施工。施工過程中首先進行設計、驗算并采取了一系列的針對措施，使施工的質量和安全都得到了保證，取得了很好的效果。

關鍵詞：超長大跨度懸挑板，設計計算，滿堂支撐架，花籃拉桿

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2025.04.039

0 引 言

建筑業迅速發展，人民的審美逐漸提高，對建筑物造型不再是簡單化一，追求更為復雜的外立面造型，而外立面造型需要建筑物異型結構來滿足，但異型結構施工難度大，尤其是超高臨空大跨度超長懸挑板。采用傳統懸挑落地式滿堂腳手架支撐體系，支撐架體設計難度大，施工難度高，工期長，材料一次性投入大。由中建三局集團有限公司承建的花果山總部經濟研發中心項目，1#樓A座共22層，屋面層層高5.8 m，屋面層結構板面標高99.3 m。1#樓屋面層A-1軸西側存在大跨度懸挑板，下部約40米無結構體系。結構施工過程中，采用花籃上拉式型鋼支模體系，懸挑工字鋼做為盤扣式滿堂支撐架的基礎，防護架采用雙排腳手架進行防護，基礎與滿堂支撐腳手架共用，施工作業安全可靠，工期短，材料一次性投入少，實施效果良好。

1 工程重難點分析

花果山總部經濟研發中心項目，1#樓A座共22層，屋面層層高5.8 m，屋面層結構板面標高99.3 m。1#樓屋面層A-1周西側存在大跨度懸挑板，下部共40米無結構體系。存在懸挑梁及120 mm 厚結構板，梁板外挑3.9 m，最大跨度約30 m，因懸挑結構不易留置施工縫，故在21層頂采用花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼搭設支模架操作平臺，外挑5.1 m。

由于懸挑板標高為99.3米，而下部約40米高無結構體系，因此懸挑板滿堂支撐架無法從下部結構進行搭設，在保證作業人員安全和施工質量的前提下，經對比，該懸挑板支撐采用花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼+盤扣式支撐體系，外腳手架采用花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼+雙排鋼管扣件式腳手架進行施工。

2 方案對比分析

屋面層懸挑板，梁板外挑3.9 m，最大跨度約30m。三種設計方案論證分析：方案一，搭設落地式盤扣式滿堂支撐架；方案二，花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼盤扣式滿堂支撐架；方案三，懸挑工字鋼下撐式盤扣式滿堂支撐架。三套施工方案進行經濟性、安全性和工期對比分析，決定采用：方案二，花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼盤扣式滿堂支撐架。因本工程為框架結構，故不是適用方案三，懸挑工字鋼下撐式盤扣式滿堂支撐架。若采用方案一，搭設落地式盤扣式滿堂支撐架，支撐架體高達40 m，架體無法達到高寬比3：1要求，對架體加固難度系數大，高空作業危險性大且一次性架體投入過多，故選擇方案二，花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼盤扣式滿堂支撐架[1]。

3 設計驗算

3.1 懸挑工字鋼及架體設計

（1）懸挑工字鋼設計：工字鋼采用9 m長18#工字鋼，其中外挑長度5.1 m，錨固段長度為3.9 m，其中第一個錨環距離結構邊緣不小于0.1 m，外側錨環距離工字鋼邊緣不小于0.2 m，中間錨環距離最外側錨環0.1 m，錨固點設置方式為U型錨固螺栓，錨固螺栓直徑為20 mm，設置2C18構造加強筋，長1500 mm，采用5道鋼筋拉桿上拉。鋼筋拉桿直徑為20 mm，鋼筋拉桿兩端和鋼梁吊拉位置應焊接耳板，耳板厚度應不小于8 mm，拉桿與建筑物采用1個M20摩擦高強螺栓連接[2]。

（2）架體設計：面板采用15 mm厚覆膜木膠合板；次龍骨采用40*90 mm木方@250，最大懸挑長度400 mm；主龍骨采用雙鋼管（Φ48×2.8）@900，最大懸挑長度30 0；立桿（盤扣式Φ48×3.2）間距900*1200 mm；步距1500 mm，頂端步距1000 mm（盤扣式Φ48×2.5）；搭設高度8.4 m；豎向斜桿間隔三滿布（盤扣式盤扣式Φ38×2.5）；可調托撐伸出頂層水平桿長度≤650 mm。

3.2 懸挑工字鋼及架體設計

（1）荷載布置參數及荷載位置布置見表1。荷載位置布置見表2。

（2）計算簡圖如圖1所示。

（3）荷載標準值

q '=gk =0.241=0.241 kN/m

第1排：F '1=F 1'/nz=10.789/1=10.789 kN，第2排：F '2=F 2'/nz=10.789/1=10.789 kN

第3排：F '3=F 3'/nz =10.789/1=10.789 kN，第4排：F '4=F4'/nz=10.789/1=10.789 kN

第5排：F '5=F 5'/nz =10.789/1=10.789 kN

（4）荷載設計值如圖2所示

q =1.3×gk =1.3×0.241=0.313 kN/m

第1排：F 1=F 1/nz =14.458/1=14.458 kN，第2排：F 2=F 2/nz =14.458/1=14.458 kN

第3排：F 3=F 3/nz =14.458/1=14.458 kN，第4排：F4=F4/nz =14.458/1=14.458 kN

第5排：F 5=F 5/nz =14.458/1=14.458 kN

（5）強度驗算，彎矩圖如圖3所示

σm a x=M m a x /W =3. 214×10 6 /1850 0 0 =17.375N/mm2≤[f ]=215 N/mm2，符合要求。

（6）抗剪驗算，剪力圖如圖4所示

σm a x=M m a x /W =3. 214×10 6 /1850 0 0 =17.375N/mm2≤[f ]=215 N/mm2，符合要求。

（7）撓度驗算，變形圖如圖5所示

νma x= 0.118mm≤[ν]=l /360 =350 0/360 =9.722mm，符合要求

（8）上拉桿件驗算

N SZ1=R S1/tanα1=23.339/tan70.346°=8.335 kN

N SZ2=R S2/tanα2=16.411/tan60.255°=9.378 kN

N SZ3=R S3/tanα3=16.371/tan51.843°=12.863 kN

N SZ4=R S4/tanα4=6.61/tan45.69°=6.452 kN

N SZ5=R S5/tanα5=-0.468/tan40.03°=-0.557 kN

上拉桿件的最大軸向拉力設計值：NS=max[NS1...NSi]=24.783 kN

軸心受拉穩定性計算：σ = N S /A =24.783×103/314.2=78.876 N/mm2≤f =270 N/mm2，符合要求。

（9）花籃螺栓驗算

σ=N s/（π×de2/4）=24.783×103/（π×182/4）=97.39N/mm2≤[ft]=170 N/mm2，符合要求。

（10）懸挑主梁整體穩定性驗算

主梁軸向力：

N =|[（-（-N SZ1-N SZ2-N SZ3-N SZ4-N SZ5））]|/nz =|[（-（-8.335-9.378-12.863-6.452--0.557））]|/1=36.471 kN

壓彎構件強度：σmax=[M max /（γW ）+N /A ]=[3.214×106/（1.05×185×103）+36.471×103/3074]=28.412N/mm2≤[f ]=215 N/mm2

塑性發展系數γ，符合要求。

受彎構件整體穩定性分析：

其中φ b——均勻彎曲的受彎構件整體穩定系數：

查表《鋼結構設計標準》（GB 50017-2017）得，φb=1.3

由于φb大于0. 6，根據《鋼結構設計標準》（GB50017—2017）附表C，得到φb'值為0.85。

Mmax/（φb'Wxf）=3.214×106/（0.853×185×215×103）=0.095≤1，符合要求。

4 施工工藝

搭設工字鋼→木跳板封閉→拉桿拉設→外腳手架搭設→內架搭設。

（1）工字鋼預埋

采用預埋U型螺栓，并用Φ20 U型螺栓錨固，預埋螺栓錨入梁板內，其中1 #錨環距離建筑物結構邊緣距離不小于100 mm，3 #錨環距離工字鋼邊緣不小于200 mm，2#錨環與3 #錨環距離100 mm。

（2）懸挑工字鋼在結構根部處焊接“止退板”，采用工字鋼，與工字鋼進行焊接，焊縫厚度8 mm，焊縫長度80 mm。

（3）工字鋼底部封閉

懸挑工字鋼底部掛設水平兜網，兜網綁扎間距不得超過500 mm，先在懸挑工字鋼上搭設走鋼，后底部封閉采用木跳板進行封閉，后用模板固定在木跳板上。

（4）拉桿拉設

本工程鋼筋拉桿直徑為20 mm，鋼筋拉桿兩端和鋼梁吊拉位置應焊接耳板，耳板厚度應不小于8 mm，每個拉桿與建筑物采用1個M20摩擦高強螺栓連接，涉及螺母均采用雙螺母，對與拉桿連接的結構梁進行加強，梁底筋加一根同型號，梁箍筋直徑增加一個等級[3]，梁的砼強度達到設計強度的100％，或提高梁砼強度，使用時達到設計圖紙中梁砼強度C30，方可安裝拉桿。

花籃螺桿利用絲杠進行伸縮，調整拉桿的松緊，由具有左和右旋螺紋的調節桿、螺母及拉桿組成，花籃螺栓為一鑄鋼件，安裝時，旋螺紋的調節桿露出花籃螺栓10 mm以上。花籃拉桿吊耳板，a =25 mm，b =25mm，d 0=25 mm，厚度不小于8 mm，工字鋼a =30 mm，b =30 mm，d 0=30 mm，厚度不小于8 mm。

（5）內架搭設

立桿套在懸挑架型鋼上的焊接短鋼筋頭上，采用100 mm長C25鋼筋。

掃地桿、頂部水平桿構造

盤扣式支撐架可調底座調絲桿插入立桿長度不得小于150 mm，絲桿外露長度不宜大于300 mm，作為掃地桿的最底層水平桿離可調底座的底板高度不應大于550 mm。可調托撐伸出頂層水平桿的懸臂長度嚴禁超過650 mm，且絲桿外露長度嚴禁超過450mm，可調托撐插入立桿長度不得小于150 mm[4]。

5 結 語

隨著建筑外立面造型越來越復雜，傳統落地式滿堂支撐體系因支撐架體設計難度大，施工難度高，工期長，材料一次性投入大已不適用超高臨空大跨度懸挑板結構。本工程實施的超高臨空大跨度超長懸挑板上拉式型鋼支模體系施工技術大大縮短了工期，提高了可操作性，同時減少了盤扣腳手架一次性投入，在進度、安全、經濟、質量方面取得了巨大的成效。本工程實施的花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼作為盤扣式滿堂腳手架基礎施工工藝成功案例，希望能為后續類似項目提供借鑒。

參考文獻

[1]江志煒，吳立標，陳建鋒，等.高空大懸挑混凝土結構支撐體系施工技術[J].施工技術，2019（2）：79-82.

[2]黃來紅.懸挑腳手架設計計算與施工[J].施工技術，2012，41（S1）：164-167.

[3]石海麗.某懸挑結構設計與研究[D].西安：長安大學，2009.

[4]劉玉猛.高空大懸挑混凝土結構支撐體系施工技術[J].工程技術研究，2020（4）：43-44.

作者簡介

姚淵，本科，工程師，研究方向為工程技術管理。

許維謹，本科，助理工程師，研究方向為工程技術管理。

王偉，本科，工程師，研究方向為工程技術管理。

（責任編輯：劉憲銀）