扣件式悬挑支撑在某高层住宅天面构架施工中的设计与应用

陈锋

（广州市越秀住宅建设有限公司，广东 广州 510000）

某高层住宅商住楼，框剪结构，由5栋地下一层，地上28层的塔楼组成。塔楼形状为矩形，长边为35.55m，短边为27m；天面标高为86.1m，天面构架顶标高为94.4m；构架高8.3m，为钢筋混凝土悬挑结构，混凝土标号为C30，沿建筑物檐口周边封闭布设，悬挑2.5～4.5m长，其中，构架顶部2.5m范围的外装饰采用铝板装饰，构架墙柱间采用铝方通格栅墙。其平面如图1所示。

1 方案选择

由于建筑物天面构架外挑长度较大，最长达4.5m，给施工造成难度，技术和安全要求高，施工现场无法直接利用爬升脚手架，给悬挑构件施工支模的脚手架搭设增加一定难度，另外，考虑脚手架保留到外装饰时使用，其使用周期较长，如果采用16#槽钢作支承悬挑，那么一栋悬挑架需要槽钢量至少300m。5栋就需1500m槽钢，一次性费用较大。根据我公司高层建筑悬挑结构支模经验，同时反复论证、验算，我们决定采用φ48×3.5钢管及普通扣件搭设悬挑支撑架，再配以钢丝绳对架体进行拉结的方式，解决悬挑构架的施工及后续钢结构安装的问题。示意图如图2所示。

2 架体搭设安排

施工过程分三部分组织：首先利用外爬架支设构架墙柱模板直到完成该处混凝土浇筑(即外围搭设双排脚手架)。在这同时，在天面层上搭设内双排钢管脚手架，该双排脚手架沿构架四周搭通封闭，构架墙模板一次走设到位，并以天面标高算起:在3.6m、6.5m标高处，构架墙柱外侧上下各预埋φ16钢筋吊环，特别是在转角处的墙柱，吊环应两个方向预埋。在墙柱施工完成后，再搭设悬挑架，支设悬挑梁模板。最后，设置双根钢丝绳，按设计方案拉结到钢管节点上。

3 技术要求

3.1 架体搭设前，也就是在天面梁板混凝土浇筑同时，沿建筑物周边纵向每隔1m，在28层及天面层梁板预埋φ20钢筋环或φ48×3.5短钢管，其中，28层横向上仅预埋1点，天面梁板上横向预埋2点，2点间距不大于2m为宜，且应尽可能预埋在梁上，如果位置不够，则预埋φ20钢筋环，要保证挑架横挑杆与内排架整体同时锚固，以防架体倾覆。

3.2 预埋的钢筋吊环应在混凝土强度达到70%后方可承受荷载。所有钢筋焊接应满足双面焊≥5d，单面焊≥10d的要求。

3.3 架体搭设时，先对水平挑杆进行锚固，挑架从天面层挑起，起挑3.3m，水平挑杆锚固至少2点，预埋短钢管采用扣件锁固，预埋φ20钢筋与水平挑杆焊接锚固，立杆为五排，横向间距1.0m，纵向间距1.0m，水平杆步距为1.8m，整个挑架在28层加设4道斜撑，以保证3.3m水平挑杆的强度和刚度满足要求。为避免架体倾覆，在构架墙柱预埋φ16吊环处加设2道φ12.5钢丝绳卸载，下部钢丝卸载绳与水平夹角为47°，上部钢丝载绳与水平夹角为41°。架体最上部加设防护栏杆，高为1.8m，三道水平杆，特别注意对于间距大于4m的构架墙柱间外挑架，除正交采用钢丝绳拉结外，还要采用一点多用的斜交卸载拉结，以保证架体的稳定。

3.4 架体搭设时，挑架与内排架必须连成整体。在每根墙柱根部，用钢管对挑架体进行紧固拉结。

3.5 架体搭设斜挑支撑杆，主要承受挑架荷重，应采用整根钢管。

3.6 挑架外侧及内排架设置一排剪刀撑，由脚手架端头开始，按每水平距离6M设置一排剪刀撑，剪刀撑钢管与水平大横杆成45度角，左右连续贯通设置。剪刀撑在搭设时，将一根斜杆扣在立杆上，另一斜杆扣在小横杆的外伸部分上，以免两根斜杆相交时把钢管压弯，斜杆两端扣件与立杆节点的距离不能大于20㎝，以保证外架的稳定性。

4 悬挑架受力计算

4.1 荷载计算

悬挑梁截面取平均值为200mm×650mm（偏于安全），周边梁截面200×500，钢筋混凝土自重按25kN/m2取值，则各种荷载标准值计算如下：

永久荷载：①模板及支架自重0.75kN/m2；框架悬挑梁自重3.25kN/m。②活荷载：施工人员及施工设备荷载1.5 kN/m2；振动荷载2 kN/m2；

4.2 架体受力计算

支撑钢管按集中荷载作用下的4跨连续梁计算，取悬挑梁截面两侧立杆的纵距作为支撑钢管的计算跨度，每个扣件连接点作为支座。计算简图如图所示。

4.2.1 立杆内力计算

计算所得 A1、A2、A3、A4 点的最大支座反力P＞[F]=8kN(式中[F]为扣件的抗滑承载力设计值)，说明单扣件抗滑承载力不能满足要求，所以需要采用双扣件。

4.2.2 斜杆内力计算

本工程采用直径为12.5mm的钢丝绳。

单根钢丝绳的容许拉力 [Fg]＝αFg/K＝0.85×80.1÷8＝8.51 kN

双钢丝绳a能承担A1A2杆的最大竖向荷载：2[Fg]sin410=11.17kN

双钢丝绳b能承担B2C2、B1C2杆的最大竖向荷载：2[Fg]sin470=12.45kN

斜杆 OC2内力（8.8＋9.7－11.17－12.45）÷cos410<0

即OC2杆为拉杆；

斜杆 OC3内力 9.7÷cos510＝15.41kN

4.2.3 斜杆OC3强度稳定性计算：

长细比 λ=L/i=3290÷15.8=208.3查表得φ=0.167

4.2.4 大小横杆

内力较小，可以忽略不计。

经上述分析计算，知OC3杆件所受的荷载最大，且满足计算要求，则其他杆件也能满足要求。由于整个架体为平面环状封闭搭设，故整个架体也是稳定的。

5 混凝土浇注过程中的注意事项

5.1 在浇注柱顶过梁时，必须一次浇注完毕，以使卸荷钢丝绳可以一次性同时发挥作用，有利于架体的整体稳定。浇注悬挑梁及周边梁时，按照先里后外的顺序，确保内侧架体先受力，以防倾覆。

5.2 尽量使用料斗加溜槽来完成悬挑梁的混凝土浇注，不宜使用泵送的方式进行浇注，以尽量减少泵送混凝土对悬挑部位的冲击。

5.3 在混凝土浇注过程中，派专人看护支撑系统，密切注意支撑系统的变化。

6 结语

采用普通构件及钢管搭设高层悬挑钢筋混凝土构架支撑，操作简便快捷，成本低廉，是一种普遍适用于解决我司大量高层建筑天面悬挑构架的施工方式。在具体方案制定的过程中，需进行全面周到的计算，注意在施工过程中要严格按照方案来施工，制定各种安全防范措施，以确保工程能够顺利、安全的完成。

[1]JGJ130-2001.建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范.

[2]汪正荣.建筑施工手册.北京.中国建筑工业出版社.2001.

[3]建筑结构静力计算手册.