高层建筑悬挑结构模板支撑体系施工
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高层建筑悬挑结构模板支撑体系施工
摘要：随着社会进步，人们对建筑美学的要求越来越高，设计师顺应需要，设计了独特建筑外形的建筑，高大的混凝土结构悬挑在主体建筑外面，这就增加了高空支撑的施工技术难度。根据工程特点支撑体系采用外挑工字钢，在其上搭设满堂架模板支撑体系。本文通过自己的工程实践，解决了高空悬挑结构支撑的问题，对今后类似工程具有一定的参考价
关键词：高支模；大悬挑；工字钢
一、工程概况：
太美院子项目一期树苑1#楼,位于新疆昌吉市，北侧宁边北路，南侧商业路、西邻昌二路、东临昌三路。地下2层，地上22层，建筑高度66.9m，地上建筑面积13707.91㎡ ，悬挑工字钢平铺在22层楼板上，标高为62.87m,构架层造型梁梁顶标高为68.95m，梁高500mm,模板支撑高度为5.58m，悬挑钢梁距地高度64.67m。悬挑工字钢布置间距1200mm，模板支撑体系立杆间距1200mm×800mm，步距1200mm；双排脚手架跨距1200mm，步距1500mm。
二、方案比选
对于该部位结构施工的模板体系，传统的做法是，从地下室顶板开始，采用钢管扣件式满堂红脚手架，通过计算确定立杆、横杆、主楞、次楞等各项参数，搭设至施工楼层，通过相应措施保证架体的稳定性和安全性。
该作业面在的屋面向外悬挑最大为3000mm，并且为弧形，考虑到支模及外架的施工，需悬挑3230mm；
2、施工作业面离地面太高，在标高为62.87进行高空作业，存在很大的安全隐患； 3、采用传统做法，占用大量的周转材料，同时外墙脚手架已经搭设完成，再重新搭设满堂红脚手架，将影响玻璃幕墙的施工，延误了施工工期。
三、架体设计
1、构造措施
悬挑部位脚手架立杆支撑在16#工字钢上，工字钢放置在22楼面上，并采用两道高拉强度为Φ15.5mm，1700Mpa（6×19+1）的光面钢丝绳斜拉斜拉于22层边梁上，最大悬挑长度为4.8m，水平间距600-1100mm，按砼梁截面宽度及各跨度尺寸布置。
在楼板上预埋3道≥∮20的卡箍固定，钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30d且不小于30cm以上锚固长度，与工字钢焊接锚固。
钢丝绳吊环及水平钢梁与楼板压点锚固卡箍均用≥∮20圆钢制作。
工字钢在楼面搁置长度应大于外悬挑长度的1倍，外悬挑长度为4.8m区域，选用定尺12m长整条16#工字钢，以提高在楼面的锚固长度和工字钢的刚度。
2、斜撑：在21层、22层分别对应钢梁位置从楼面伸出斜撑，使支架局部形成格构式支撑体系，增加支架的整体稳定性。
3、接结：21层至屋面支模高度有8.5m，飘板架体均需与21层、22层楼面架体通过水平拉结杆件连接在一起，且通过钢管与21层柱连接，使支撑体系在与完成的结构形成可靠连接。
4、联梁：为增强悬挑钢梁整体稳定性，在悬挑钢梁外伸挑3.8m处，在工字钢梁上焊接角钢L70×7，形成联梁。
四、架体施工
1、预埋锚固卡环时，必须按要求准确定位。用塔吊配合将钢梁插入卡环内，四周塞紧后用钢筋条将钢梁焊死在锚固卡环内（或与预埋钢板焊接），防止钢梁移位。当22层楼板砼浇筑达到砼强度后，拉钢丝绳，用Φ22花蓝螺栓收紧钢丝绳，确保钢丝绳均匀受力。
2、钢管支架
模板支撑搭设方法：采用Φ48.3×3.6mm钢管扣件搭设，支模高度4.3-8.5m，步距1500，板下及400宽的梁下立杆均用可调支撑托，小梁两侧立杆上搁置梁底木方的钢管主楞下面应用双扣件。板厚100mm，次次龙骨采用40mm×80mm木枋。梁下木方平行悬挑梁截面布置，间距悬挑梁200mm×500mm，。
梁下立杆：平行悬挑梁截面方向间距为600-800，沿悬挑梁长度方向间距为900。
板下立杆布置：平行悬挑梁截面方向间距同工字钢水平间距，600-1100，沿悬挑梁长度间距为900。
3、先搭设楼面部位的脚手架，后搭设飘板部位脚手架，且楼面对应部位的脚手架立杆要立在工字钢上，增加工字钢在楼面部位的向下压力。
4、悬挑板位置的立杆搭设要先搭靠楼面的两排，作为22楼面施工的外架，待22层砼浇筑完成后，才从里到外搭设其它的立杆。每根立杆立起第一层后，马上拉水平杆，作封闭，且模板封闭层也要从里到外随每根立杆向外推进。
5、在屋面设预留洞口，作拆除钢梁起吊用，待工字钢通过塔吊吊走后，才施工预留洞砼板。钢梁拆除时，在22层待所有模板支架及支撑拆除清理后，用人工把钢梁全部拖进楼面后，通过屋面预留口用塔吊吊出，放到地面。拆除人员临近结构边沿时，必须佩带安全带，严禁生拉硬拽。严禁先切割卡环，待工字钢拖入楼层内确保稳定后在割除卡环。
6、屋面非悬挑部位的楼面架体立杆搭设在悬挑钢梁楼面锚固端的上面，使得非悬挑部位的楼面荷载压在工字钢梁锚固端，增加悬挑钢梁锚固端向下的压力。
7、由于边梁锚固压力大，在边梁位置回顶五层（16层楼板至22层板底），间距与工字钢梁相同。 8、钢管支撑架底部的扫地杆须与工字钢尽量靠近，与立杆扣件相互连接，作为悬挑工字钢水平系杆，确保平台整体稳定。
五 面板验算
面板类型覆面木胶合板面板厚度t(mm)15
面板抗弯强度设计值[f](N/mm2)15面板抗剪强度设计值[τ](N/mm2)1.5
面板弹性模量E(N/mm2)5400
取单位宽度b=1000mm，按三等跨连续梁计算：
W＝bh2/6=1000×15×15/6＝37500mm3，I＝bh3/12=1000×15×15×15/12＝281250mm4
q1＝γ0×[1.3(G1k+(G2k+G3k)×h)+1.5×Q1k]×b=1×[1.3×(0.1+(24+1.5)×0.44)+1.5×3]×1＝19.216kN/m
q1静＝γ0×1.3×[G1k+(G2k+G3k)×h]×b＝1×1.3×[0.1+(24+1.5)×0.44]×1＝14.716kN/m
q1活＝γ0×1.5×Q1k×b＝1×1.5×3×1＝4.5kN/m
q2＝[1×(G1k+(G2k+G3k)×h)]×b＝[1×(0.1+(24+1.5)×0.44)]×1＝11.32kN/m
计算简图如下：
1、强度验算
Mmax＝0.1q1静L2+0.117q1活L2＝0.1×14.716×0.0672+0.117×4.5×0.0672＝0.009kN·m
σ＝Mmax/W＝0.009×106/37500＝0.237N/mm2≤[f]＝15N/mm2 满足要求！
2、挠度验算
νmax＝0.677q2L4/(100EI)=0.677×11.32×66.6674/(100×5400×281250)＝0.001mm≤[ν]＝L/400＝66.667/400＝0.167mm
满足要求！
3、支座反力计算
设计值(承载能力极限状态)
R1=R4=0.4q1静L+0.45q1活L=0.4×14.716×0.067+0.45×4.5×0.067＝0.527kN
R2=R3=1.1q1静L+1.2q1活L=1.1×14.716×0.067+1.2×4.5×0.067＝1.439kN
标准值(正常使用极限状态)
R1'=R4'=0.4q2L=0.4×11.32×0.067＝0.302kN
R2'=R3'=1.1q2L=1.1×11.32×0.067＝0.83kN
六、主梁验算
主梁类型 钢管 主梁截面类型(mm) Φ48.3×3.6
主梁计算截面类型(mm) Ф48×3 主梁抗弯强度设计值[f](N/mm2) 205
主梁抗剪强度设计值[τ](N/mm2) 125 主梁截面抵抗矩W(cm3) 4.49 主梁弹性模量E(N/mm2) 206000 主梁截面惯性矩I(cm4) 10.78
、抗弯验算
主梁弯矩图(kN·m)
σ=Mmax/W=0.299×106/4490=66.701N/mm2≤[f]=205N/mm2
满足要求！
2、抗剪验算
主梁剪力图(kN)
Vmax＝3.76kN
τmax=2Vmax/A=2×3.76×1000/424＝17.737N/mm2≤[τ]=125N/mm2
满足要求！
3、挠度验算
主梁变形图(mm)
νmax＝0.037mm≤[ν]＝L/400＝600/400＝1.5mm
满足要求！
4、支座反力计算
承载能力极限状态
支座反力依次为R1=0.155kN，R2=7.521kN，R3=0.155kN
七安全措施：
1、因在22层悬挑工字钢，外脚手搭设至22楼楼面1.2米高作临边防护。屋面层混凝土强度达到要求，拆除工字钢及以上满堂架体后，搭设至22层的外脚手架再往上搭设至屋面板底，作为砌体等装修防护。
2、为保证施工时操作人员的的安全，工字钢就位后，悬挑工字梁上应先铺木方次楞，然后满铺胶合板，保证铺设严密，固定可靠，发防物体掉落和台风吹覆。
3、、悬挑工字钢钢管扣件式模板满堂支撑组合架体的搭设时，安装所需各种配件应设置于工具箱或工具袋内，严禁散放在模板或脚手架上；安装所用的工具应系挂在作业人员身上或置于所配带的工具袋中，不得掉落。
4、支撑架外排应另增设单排防护架，与内排架体扣件相连，上部超出工作面一步架。
5、封口梁分两次浇筑的间隔时间在一周以上。 6、大梁砼浇筑时要严格控制浇筑进度不得过快，应分层（400mm）浇筑，混凝土不得堆放过高过于集中，要及时将其拔开，使砼荷载能均匀分布。
八、高支撑变形监测
监测内容和监测要求
（1）监测项目：支架沉降。
（2）测点布设：悬挑钢梁钢管扣件式模板满堂支撑组合架体搭设完毕后，在模板延梁跨每根立杆上，做同一水平标高记号记录数据，并拿红油漆做标识；监测仪器精度应满足现场监测要求。
（3）监测频率：
在架体搭设期间，一般监测频率2次/天；架体使用期间，一般监测频率不超过1次/天；在混凝土浇筑过程中监测频率不超过1次/20分钟，浇筑完后不少于1次/2小时；要求监测直至脚手架完全拆除。
结语
采用悬挑工字钢加扣件式钢管组合的支撑方案施工，成本较低，工期短，施工过程中安全风险因素较少，对工程质量控制好，满足施工要求。
参考文献：
【1】《建筑工程施工质量统一验收标准》GB50300-2013；
【2】王雷.现浇悬挑屋面板模板支撑体系的设计.科学论坛。
