高空悬挑结构承重结构模板支架设计与施工

李丰年

摘 要：高空模板支架混凝土结构施工，悬挑高度59.4 m，结构悬挑部位设置槽型钢、模板钢管支架，钢管操作脚手架搭设体系，架体稳定性、安全性验算，确保施工安全。

关键词：高空悬挑结构 模板支架设计 施工

中图分类号：TU761 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）03（c）-0-03

京山县华尔靓大酒店工程总建筑面积47108 m2，钢筋混凝土框架结构，地下一层地上15层，屋面板建筑高度59.4 m，总建筑高度为72.6 m。1～2层为裙楼和管道层，1层高为6.15 m，2层高5 m，管道层2.15 m，3～15层为客房，层高除12、14层为3.8 m外，其余层高均3.5 m。屋面悬挑结构梁板为主楼东西两侧部位，两侧屋面梁板向外悬挑长度均为5.3 m，悬挑梁板标高58.6～60.6 m处，悬挑梁板面积达220 m2，悬挑梁板平面、局部平面及剖面如图1～3所示。该文重点论述东西两侧5.3 m跨高空悬挑结构支模部分支架的设计与施工。

1 工程难点

（1）本工程悬挑结构位于60.6 m高空，悬挑高度大，梁板底标高达58.6 m。

（2）屋面悬挑梁板挑面积大，悬挑梁板面积达220 m2。

（3）悬挑架为结构承重架，主悬挑梁截面尺寸为400 mm×800 mm，屋面支撑悬挑梁板混凝土的平均自重荷载达15 kN/m2，悬挑脚手架要同时还要考虑结构和装修施工。

（4）东西两侧5.3 m距度悬挑架紧邻施工区域主要临时道路，安全防护要求高，安全隐患风险大。

2 架体方案选择

悬挑架屋面梁板支撑架选型：悬挑屋面支撑架可采用落地钢管脚手架和悬挑两种施工方案，本工程采用搭设悬挑支撑架，主要考虑如下因素：①搭设落地钢管支架高度达60.6 m，搭设难度大；②落地架不能直接落于自然地面上，落于3层裙楼的结构的屋面上，必须对裙楼3层以下的结构楼板层层进行支撑回顶加固，支撑回顶楼层内的二次结构及装修施工无法及时插入，由于施工工期紧，严重影响施工进度；③落地钢管架占用脚手架管多，搭设拆除时间长，费用高。

3 架体方案设计

架体方案设计经过多方案比较后，确定采用槽钢4层分级承重悬挑设计搭设方案。该方案受力明确，施工极为简单，而且槽钢可在下个工程中重复使用，固可施工成本可降低。在东西两侧B-1轴和B-16轴处，从12层开始设计布置悬挑20号槽钢，直至屋面层，槽钢间距1 m，每层槽钢共22根，14层平台槽钢纵向采用方管连接成整体，间距0.8 mm，槽钢伸入楼层内采用φ20圆钢埋入混凝土板内作压环。共有4个楼层用槽钢以梯级形式分级传递支承所有荷载，上下层槽钢之间用10號方钢管做立杆连接支撑，各层每根槽钢的10号立管分别为：12层采用1根，13层2根，14层3根。经采用10号立管连接支撑，能提高各层之间的整体刚度和稳定性，使荷载受力分级传递。该项方案通过计算表明，可确保施工安全，屋面槽钢组成的操作层可用安全网和毛竹片进行满铺封堵，外围搭设钢管脚手操作架，外设加密安全网，直至女儿墙端。悬挑架设计方案的搭设布置见图4～图5所示。

4 支撑的计算

为简化计算，只考虑屋面和第14层槽钢承载所有荷载，第12层和13层槽钢作为强度安全储备来考虑，这样计算偏于安全。

（1）槽型钢[20的变形计算

1）计算资料：

①[20槽型钢长L=7.850 m，其中挑长L=6 m。

②钢管脚手架横距为0.8 m，纵距为（即为槽钢间距）1.0 m，?48×3.5 mm，钢管重38.4 N/m，A=4.89 cm2，i=1.58 cm。

③槽钢[20：A=32.83 cm2，Wx=191.4cm3，I=1913.7 cm4。

E=2.05×105 N/mm2，自重257.7 N/m。

2）荷载计算

模板及其支架自重：0.3×1.0=0.3 kN/m；

混凝土及钢筋自重：悬挑结构板厚100 mm，梁截面400×800 mm。（取结构中荷载最大的梁进行计算）按1 m计算单元可以取高度800 mm一半400 mm计算。

25.5×0.4×1.0=10.2 kN/m

毛竹片自重：0.35×1.0=0.35 kN/m

钢管及扣件自重：

（38.4×1.0×3.+13.2×2×3+38.4×3.55）×1/0.8=512.4 N/m

=0.512 kN/m

[20槽钢自重：0.258 kN/m。

静荷载：∑P1=11.62 kN/m

活荷载：

施工人员及设备：1.0×1.0=1.0 kN/m

所以槽钢所受荷载：∑P=11.62×1.2+1.0×1.4=15.344 kN/m

上式荷载分荐系数，对静荷载取安全系数1.2，对活荷载取1.4安全系数。

屋面层悬挑槽钢根据A—A剖面可视为三跨连续梁，故计算简图6示意。

查《建筑结构静力计算手册》（中国建筑工业出版社）

得最大弯矩：，最大挠度Wmax=

3）强度计算：

（满足要求）

4）变形计算

（满足要求）

（2）14层方钢管强度计算

10号方管的截面特性：

查《建筑结构静力计算手册》（中国建筑工业出版社）

得RB=VB左+VB右

（满足要求）

（3）悬挑架及屋面结构层模板支撑

①悬挑槽钢施工：[20槽钢的悬挑安装，应先在12、13、14层梁板浇筑时开始预埋U型φ20圆钢螺栓，混凝土达到强度后再安装悬挑[20槽钢。

②10号方钢管支撑安装：立杆方钢管在上层悬挑槽钢安装同时进行焊接安装，立杆方钢管的上下支点均应焊接牢固。

③操作平台的施工：14层外悬挑槽钢搭设好后，由于槽钢的纵横向水平间距800 mm或1000 mm，在槽钢上面直接铺满竹串片脚手板，外围用钢管栏杆操作架和踢脚围护，外加设密孔安全网封严密，直至屋面女儿墙顶部。

④屋面模板支撑安装：所有支撑在14层外悬挑槽钢上的脚手架立管，均应上顶面焊100 mm长φ25钢筋头，以便于φ48×3.5钢管套于钢管头上进行立柱定位，钢管立柱安装于屋面模板下5～8cm为准，立柱底部以上100 mm处设纵横扫地杆，立柱中部和模板底面设置纵横大横杆，步高为1000 mm为宜，每隔3 m设垂直纵横剪刀撑，使混凝土施工模板支撑形成整体。其外围操作脚手架，用安全网和竹片进行满铺封堵，形成封闭式的安全屏障，施工人员看不到外面，使人感觉有较强的安

全感。

（4）屋面悬挑梁板混凝土施工

施工顺序：无悬挑结构部分浇筑→悬挑结构靠内侧主梁→悬挑结构外侧主梁→悬挑结构靠内侧的次梁→悬挑结构外侧次梁→悬挑结构内侧板→悬挑结构外侧板→悬挑结构达到设计强度后→女儿墙结构安装施工。

5 结语

本工程悬挑支撑架搭设及混凝土浇筑施工非常顺利，屋面悬挑梁板混凝土浇筑后的最大下沉挠度为0.76 mm，与理论计算的0.41 mm基本吻合。

（1）本工程悬挑结构12～13层承重悬挑槽钢只作为安全储备，不参与荷载计算，保证了架体的安全。

（2）屋面悬挑梁板混凝土浇筑必须严格按照方案要求的顺序进行。浇筑过程中，设置好操作架体沉降观测点，做好应急预案和准备工作，确保架体安全。

（3）工程针对大悬挑结构和大荷载特点，设计安装了悬挑槽钢结构整体平台，并对平台及外脚手架等较为薄弱安全环节采取了措施，既保证了大悬挑的安全施工，以避免了施工操作过程中发生安全隐患，工程施工顺利完成任务。

参考文献

[1] 江正荣，朱国梁.简明施工手册[M].4版.中国建筑工业出版社，2005.

[2] 中国钢结构协会.建筑钢结构施工手册[M].中国计划出版社，2002.