高位大悬挑混凝土结构支模平台施工技术

马岷成（甘肃第七建设集团股份有限公司，甘肃 兰州 730000）

1 工程概况

某高层办公楼工程，总建筑面积53333m2，地下2层，主楼19层，裙楼2层，建筑总高度104.56m。建筑设计在裙楼2层和主楼17、19层有钢筋混凝土坡屋顶出檐，出檐宽度分别为3600、4500、6000mm，其对应标高为：18.70、81.80、94.250m。

2 施工难点及方案选择

方案1：搭设双管立杆落地式脚手架。若搭设落地式脚手架至主楼19层，脚手架高度超过50m，必须采用双管立杆，需要大量的脚手架材料，搭设时耗费大量人工，钢管、扣件的周转使用率会降低很多，脚手架地基基础处理费用也很大，而且高度过高时危险性也较大。该方案可行性较差。

方案2：采用型钢悬挑梁搭设支模平台，但这种做法在建筑物转角处因多根钢梁交叉重叠，钢筋埋环位置操作困难，而且钢梁受力后对转角部位楼板会产生破坏影响。该方案可行性一般。

方案3：采用三角形主钢架结合纵向钢桁架搭设悬挑支模平台，为上部悬挑屋檐的模板体系形成一个稳定、牢固的作业平台和安全防护。虽然采用钢平台方案成本投入较高，但钢平台支撑刚性、稳定性更好，安全系数高。不足的是需一次投入较多的材料制作和加工费用。该方案可行性较好。

由于该工程高位大悬挑混凝土屋檐结构跨度大，对模板支撑体系的承载力、刚度和稳定性有很高的要求，除了承受很大的施工荷载外，尚需考虑高空环境下风荷载等因素的影响，施工作业有很大的风险，因此，我们选择了方案3，该方案可在确保安全的前提下，既能解决混凝土结构模板支撑体系的稳定与受力传递问题，又可利用大悬挑钢平台进行高位悬挑结构的外装饰装修工程施工。

3 钢平台设计

3.1 钢平台基本结构单元及传力关系

该工程超高大悬挑混凝土屋檐的支模平台由三角形悬挑主钢架、纵向钢桁架、平台脚手板三部分构成。为保证系统水平、纵向稳定，分别在建筑物大角处及中部，对主钢架设置刚性水平支撑。其传力关系为：①屋檐混凝土结构及模板脚手架防护支撑体系施工荷载→②钢平台架板→③纵向钢桁架→④主钢架→⑤建筑结构。

3.2 钢平台设计方案

1）三角形悬挑主钢架的杆件由2根槽钢“背靠背”焊接，构成H形组合截面。①主钢架水平杆件（横梁）截面为2［22a；②主钢架斜支撑杆件截面为2［18a；③主钢架腹杆（零杆）截面为2［16a。主钢架各杆件之间及两根槽钢之间连接板厚度为10mm，设计见图2、图3。

2）纵向钢桁架设计为平行弦式静定空间桁架

桁架上弦杆由两个等边角钢（2∟70×6mm）构成（Q235）；下弦杆及垂直腹杆均由两道2Φ22钢筋（HRB335级）构成；桁架斜杆由两道2Φ18钢筋（HRB335级）构成；桁架各杆件之间结点由6mm厚钢板（Q235）焊接连接成形，见图4。

图2 主钢架结构侧立面图

4）支模平台外侧双排防护脚手架侧向稳定拉结设计

支模平台外侧双排脚手架立杆底部通长设置扫地杆，短横杆均布扣紧并与平台边部专用水平固定点锁定。架体中部（第二步架底部）采用短横杆搭设水平桁架支撑，增强架体侧向刚度。脚手架侧向稳定拉结点依托于主钢架位置（框架柱网）设置，拉结点间距7200～7500mm。

5）钢平台外侧防护围栏侧向稳定拉结设计

沿纵向桁架平均间隔2400～2500mm，在其上弦平面布置横向水平联系杆件2∟75×6 mm，以加强桁架的侧向稳定性，并提供保持钢平台外侧防护围栏侧向稳定的支承固定点。钢平台外侧设1.20m高安全围栏，采用角钢与钢板网组成工具式组装件，便于现场高空安全快捷装拆。防护架体外围用密目式安全网全封闭。

图3 转角钢架结构侧立面图

图4 钢桁架剖面图

3）悬挑主钢架在框架柱两侧对称设置，纵向钢桁架安装固定在主钢架之上。脚手板采用50mm厚木板与18mm厚胶合板铺装固定，见图5。

图5 钢平台脚手板平面图

3.3 支模平台安全验算

3.3 .1 计算方法

采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算，先以承载能力极限状态计算，再以正常使用极限状态进行校核。

3.3 .2 计算模型

支模平台上沿纵向布置的钢桁架为平行弦式静定空间桁架，在竖向荷载作用下，不考虑单片桁架之间的联系，将其分解为平面简支桁架进行计算。钢架设计为下撑式三角形桁架，为简化计算，其上下支座按照铰接分析，实际钢架结构支座属于半刚性节点，其计算结果偏于安全。为简化计算，将钢架的钢梁按照单跨简支梁计算。钢架杆件设计为型钢组合截面，其节点连接钢板构造为半刚性节点。计算时，钢平台荷载取值综合考虑各种不利因素的共同作用，其中风荷载占全部荷载的15%，偏于安全。

3.3 .3 验算结果

经过验算，支模平台各组成部分的承载力、实际变形、稳定性均能够满足《钢结构设计规范》的规定，焊缝强度、钢架支座、节点承载力及预埋件受力也能够满足要求，证明材料截面选择能保证钢平台的安全使用。

4 钢平台制作、安装及拆除

4.1 钢平台构件制作

4.1 .1 制作的基本要求

大悬挑结构支模平台的钢构件应先制作完成后再吊装就位。各构件所用钢材应符合相关标准的规定。钢构件制作应满足《钢结构设计规范》GB 50017中焊缝连接的构造规定，制作几何尺寸与焊缝质量验算应符合《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205的规定。钢构件制作完成并经验收合格除锈后，喷涂红丹防锈漆两遍。

4.1 .2 构造要求

1）当不同强度的钢材连接时，可采用与低强度钢材相适应的焊接材料。

2）杆件与节点板的连接焊缝宜采用两面侧焊，也可用三面围焊，对角钢杆件可采用L形围焊，所有围焊的转角处必须连续施焊。

3）焊接桁架应以杆件形心线为轴线，在节点处各轴线应交于一点。

4）主钢梁弦杆与腹杆、腹杆与腹杆之间的间隙不应小于20mm，相邻角焊缝焊趾间净距不应小于5mm。

4.2 钢平台构件安装

1)安装顺序：主钢架→水平支撑→钢桁架→平台板→防护栏杆。

2）屋面层框架柱施工时，在框架柱与主钢架的斜撑杆下端连接部位，框架柱外侧预埋铁件。主钢架安装时，斜撑杆下端与框架柱预埋铁件焊接，水平杆（挑梁）内端与框架柱抱箍连接。见图6所示。

3）脚手板铺装：结构单元钢桁架每安装2～3榀，随即铺装脚手板。先在钢桁架上平行铺装50mm厚木垫板（平台上部悬挑混凝土结构模板支撑架立杆排距支座位置），用双股12#镀锌钢丝对称扎牢，再顺序铺装18mm厚胶合板，胶合板与其下部木垫板用手枪钻螺丝固定（螺丝直径300mm，长度不小于35mm）。

图6 转角钢架节点详图

4）防护栏杆随平台结构单元的安装同步安装，形成安全防护体系。

安装完成的钢平台见图6。

图7 现场安装完成的钢平台

4.3 钢平台拆除

在屋檐部分施工验收完成之后，及时组织悬挑钢平台的拆除。拆除过程与安装过程顺序相反，现场塔吊配合完成拆除作业。

拆除顺序：拆除全封闭满铺平台脚手板→拆除50mm厚木板→拆除连接主钢架的水平支撑→拆除纵向钢桁架→拆除悬挑主钢架。

拆除方法：

1）主钢架正上方悬挑混凝土平台内设置卷扬机，卷扬机钢丝绳穿过主钢架根部节点处，塔吊钢丝绳从主钢架悬挑端节点处进行提吊。在主钢架上下节点与建筑结构全部解除连接之后，卷扬机与塔吊同时起吊下降协调配合，待其稳定平衡后，吊至地面。

2）起吊时，钢丝绳起重卸扣可穿在钢架横梁外端部预留的孔径ф50mm的预留孔上。

3）主钢架与建筑物之间的连接钢板由气割割除。

4）悬挑主钢架拆除时，斜撑焊接点要借助悬挑架割除，水平焊接点可在楼层内操作割除。钢梁悬挑端头用塔吊提吊，另一端用卷扬机提吊缓缓放至地面。割除主钢梁斜撑焊点时，利用窗洞口外悬挑脚手架进行。

5 支模平台的验收与监测

1）钢平台安装完成后，应对照相关规定以及专项施工方案、设计图纸进行检查验收，合格后方可投入使用。检查验收分三阶段进行，第一阶段在主钢梁加工制作完成后进行，着重主钢梁节点焊缝进行检查，第二阶段在钢桁架铺装安装完成后进行，第三阶段在承载平台上部模板支撑架体施工完成进行。

2）为了解钢平台的变形情况，施工过程中着重对主钢梁外端的位移进行动态监测。检测前应确定监测的方法、仪器、监测频率和监测报警值等，并绘制《监测点平面布置图》。

3）钢平台监测应在安装施工过程中、安装完成后、模板体系搭设完成后分别进行一次；还应定期进行检测和随时进行观察。如发现监测数据有异常，及时查明原因解决处理。

6 实施效果

该工程超高大悬挑施工脚手钢平台方案在实施过程中，我们按照既定施工方案实施，达到了预期的目标。在悬挑层结构达到拆模要求前，未发现任何异常情况，证明安全储备是足够的。在经济性方面，该平台同时解决了脚手架和外挑结构模板的需要，一物两用。

7 结语

通过对高位大悬挑混凝土结构支模平台整个施工过程的周密布置与安排，工程最终取得了很好的施工效果。虽然采用该钢平台方案成本投入较高，但钢平台支撑刚性好、稳定性和安全系数更高，不但保障了生产安全，降低了安全成本，也创造了良好的社会效益。高位大悬挑混凝土结构支模平台施工技术成功地用于的多项工程中，它的制作、安拆及安全使用，将逐步成为成熟的施工技术，也将给企业发展带来很好的经济及社会价值。

[1]北京钢铁设计研究总院.GB50017—2003钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[2]中国建筑科学研究院.JGJ130-2011建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3]冶金工业部建筑研究总院.GB 50205—2001钢结构工程施工质量验收规范[S].北京：中国计划出版社，2002.

[4]《建筑结构静力计算手册》编写组.建筑结构静力计算手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，1998.

[5]杜荣军.建筑施工脚手架实用手册（含垂直运输设施）[M].北京：中国建筑工业出版社，1994.

[6]《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册[M].3版.北京：中国建筑工业出版社，2004.