浅析屋面构架大跨度悬挑梁模板支撑体系的施工技术

2022-08-02何虎

城市建设理论研究（电子版） 2022年20期

何虎

湖南中盛工程有限公司湖南长沙 410000

当前我国建筑领域对于大跨度悬挑梁有比较广泛的应用，这与单体建筑规模增大以及相关功能需求扩大有直接关系。尤其是民用建筑中，高大建筑大量涌现，这对于施工技术提出了更高的要求。必须高质量解决大跨度支撑等关键性课题，才能够在实际的施工作业中保证达到设计标准。具体来说，包括建筑材料的选择、搭设以及强化，都要在具体设计和施工中得到充分保障，通过有效的技术处理，确保工程质量和绝对安全，这也是施工企业必须解决的现实问题。

1 工程概况

中投·蝴蝶谷项目该工程位于贵州省黔南都匀经济开发区北侧为长通路，南侧靠长秀路，西侧毗邻黔南大道，东侧为长安路。本工程建筑面积约62455.71㎡。其中1#楼地上33层；2#、3#楼地上33层，地下1层。建筑结构形式为框剪结构，建筑总高度为99.3m；而就该项目屋面构架的设计和施工而言，具有如下特点：屋面构架模板支撑高度超过8m且又属于高空大悬挑模板工程，最大悬挑长度为4m；根据住建部【2018】37号令《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》相关要求，本模板工程属超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，需编制专项施工方案并经过专家论证批准后方可实施[1]。

2 建筑材料选择

建筑材料对于整个工程的质量有着至关重要的影响，因此，在项目屋面构架大跨度悬挑梁模板支撑体系建筑材料的选择上，必须严格按照国家和行业相关标准要求，同时充分结合本项目的实际情况，确保建筑材料能够完全满足设计标准和实际安全需求。

2.1 钢材选择

①钢材：钢材是整个屋面构架大跨度悬挑梁模板支撑体系的主要应力承受对象，钢材选择极为关键，必须保证其强度和韧度。钢材的材料应力标准需满足《碳素结构钢》以及《低合金高强度结构钢》等行业标准和规范的有关规定。②钢管：屋面构架大跨度悬挑梁模板支撑体系建设中会用到大量钢管，对此，在钢管选择时需要满足《直缝电焊钢管》、《低压流体输送用焊接钢管》等国家标准对普通钢管的各项规定性要求，同时还要满足《碳素结构钢》对结构钢的具体标准要求。钢管中不能存在严重锈蚀、弯曲、压扁及裂纹等问题，在钢管进场前必须严格检查。③钢铸件：钢铸件也是施工过程中必须重点关注的建筑材料，对其的选择要以国家建筑行业《一般工程用铸造碳钢件》中的相关规定作为标准，确保铸件质量。④连接用的普通螺栓：螺栓是屋面构架大跨度悬挑梁模板支撑体系使用非常多的一种配件，因为其数量较大且用处较多，常常被忽视。对于普通螺栓的选择，要确保其规格和质量，必须满足国家《六角头螺栓C级》、《六角头螺栓》等标准要求[2]。

2.2 木材选择

木材在实际的施工建设中也会大量使用，包括模板结构等，都会将木材作为必要的建筑材料。木材选择，需要按照受力和用途进行选择，其材质标准需满足《木结构设计规范》的各项具体规定。

2.3 梁、柱、板模板板材选择

该工程选用18mm九夹板作为梁底、侧模，楼板，及柱模板，该模板在保温性能、脱模、使用等方面可以满足实际需要，完全符合《混凝土模板用胶合板》各项规定内容。

3 屋面构架大跨度悬挑梁模板支撑体系设计

（1）悬挑梁参数。悬挑方式：普通主梁悬挑；主梁间距：2000mm；主梁与建筑物连接方式：平铺在楼板上；锚固点设置方式：Φ20压环钢筋；主梁建筑物外悬挑长度2600mm；主梁外锚固点到建筑物边缘的距离：100mm；主梁建筑物内锚固长度：≥3400mm；梁、楼板混凝土强度等级：C30。（2）多排悬挑梁参数。悬挑方式：联梁悬挑；主梁间距：1000mm；主梁与建筑物连接方式：平铺在楼板上；锚固点设置方式：Φ20压环钢筋；主梁建筑物外悬挑长度4000mm；主梁外锚固点到建筑物边缘的距离：100mm；主梁建筑物内锚固长度：5000mm；梁、楼板混凝土强度等级：C30。

屋面构架结构支撑体系高度达到8.1m，屋面飘板悬挑平均长度为1.5m，最大悬挑长度为4.0m，屋面构架飘板（107.3m）大跨度悬挑梁模板支撑体系采用20#工字钢悬挑，20#工字钢平铺在楼面上（结构标高99.3m），在20#工字钢上搭设排架，作为梁、板模板支撑之用。

高支模悬挑飘板(107.3m)在8--20轴之间、37--49轴间悬梁模板支撑采用20#工字钢钢梁悬挑，悬挑工字钢挑梁下面增加3根砼梁，工字钢钢梁悬挑端下用18#槽钢斜撑；104.1m的悬挑飘板在3--4轴、24--25轴、4--8轴、20--24轴、33--36轴、43--53轴间间悬梁模板支撑采用20#工字钢钢梁悬挑，采用20#工字钢平铺在99.3m屋面上。并用18.3mm钢丝绳斜拉于结构柱上。4角以96.3m预埋20#b工字钢为支点，采用平均等距的4根20#工字钢垂直顶撑99.3m预埋工字钢[3]。

为了确保脚手架立杆在悬挑架上的稳定性及安全性，首先，在悬挑梁上焊接12.6#槽钢横梁，槽钢中焊接Φ25加强钢筋。其次，在槽钢上焊接Φ25钢筋，钢筋长度为200mm，立杆套座其外。

普通主梁悬梁施工脚手架横距0.75m，纵距2.0m，步距1.8m，上部脚手板高出悬梁顶面0.3m；脚手架防护栏杆高度为1.2m。

悬梁模板支设材料采用50*100mm木方，模板采用18mm厚的多层胶合板，脚手管采用48×3.5mm钢管，模板加固采用镰刀卡具（步步紧）、14#钢丝。

4 屋面构架大跨度悬挑梁模板支撑体系的搭设施工

在具体施工过程中，需要根据设计和工艺流程，对整个施工环节进行充分控制，确保支撑架搭设质量。

在实际的施工中，对悬挑钢梁支撑架进行搭设，其工艺流程如下步骤：放线定位→安装悬挑钢梁→固定悬挑钢梁→斜撑杆焊接→架设横梁→安装架体底部安全平网→搭设排架立杆。多排悬挑梁侧、平面示意图如下图所示：

图1 悬挑钢梁支撑架搭设侧面图

悬挑梁安放的位置，根据主梁预埋的压环位置，联排悬挑按照间距1000mm，普通主梁悬挑按照间距2000mm。

在悬挑工字钢的尾端设置2道压环，两道压环钢筋距梁外侧为100mm，间距≥400mm；外锚点设置1道压环，压环设置在梁中心位置。

将工字钢主梁置入Π形锚环内，采用Φ25Π形套环与工字钢和锚环焊接，锚环与套环双面满焊长度为160mm，且套环与工字钢双面满焊，以确保钢梁不位移。压环钢筋断面如图2。

图2 压环钢筋断面图

主梁支撑杆下支点埋设200×300mm受剪预埋件，主梁支撑杆采用18#槽钢。

支撑杆上、下支点在与主梁及预埋件焊接前计算好焊接斜面并用切割机切割，如焊接面有偏差必须增加腹板焊接；每个部位的焊缝要严格按照设计要求执行，即焊缝的有效高度焊缝高度≮6mm，单侧有效长度不小于100mm（为确保安全，焊缝总长度不小于220mm），且不得有夹渣、气孔等不符合质量要求的现象发生[4]。

主梁及支撑杆安装完毕后，根据排架纵横间距在主梁上安装12.6#槽钢（或工字钢）横梁，横梁与主梁焊接牢靠，横梁上架设排架立杆，为了加强脚手架立杆底部横梁处槽钢的强度，在立杆位置焊接Φ25加强钢筋。

挑架全部安装完毕后，立即在架体底部安装安全平网。

进行排架搭设时，将立杆底部套入横梁上焊接的25mm短钢筋内，同时在立杆下部距底座上部不大于0.2m处设置扫地杆。

注意事项

①悬挑钢梁安放定位和放线，必须依据脚手架纵距和排距的具体情况和要求，这样可以确保悬挑钢梁与脚手架搭建更为坚固稳定。 ②钢梁尾部锚环的固定位置要按照主梁设计定位进行设定；通常情况下，第一道锚环距内侧0.2m，第二道锚外推0.4m，水平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30cm以上搭接长度③工字钢主梁传入锚环，并通过套环进行焊接，工字钢与套环采取双面满焊方式，对钢梁进行位置的固定。

5 施工质量及安全管理

为确保整个屋面构架大跨度悬挑梁模板支撑体系的施工质量和施工安全，必须通过强化各个环节管理，将相关工作和工艺标准得到充分保证。

5.1 准备工作

（1）模板拼装

模板拼装就是将模板严格依据尺寸和设计进行组装拼接成一个整体，拼装质量取决于对模板偏差的控制，要保证其误差控制在允许范围内。完成模板的拼装，必须逐块进行检查，重点是检测背楞与模板设计的吻合度，确保模板编号与设定部位保持完全一致。

（2）模板的基准定位

模板安装质量与其基准定位密切相关，在实际施工中首先要测量建筑的边柱及墙轴线等地标的位置，之后以轴线作为标准点，划定各条轴线。基于此，继续完成模板内线、边线和外侧控制线的定位和划线。对模板的定位必须在施工前全部完成，其质量决定了模板校正的效果，应该给予充分重视[5]。

5.2 模板支架搭设

（1）悬挑梁支架搭设严格按照经审批的专项施工方案进行，模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工设备和材料供应等条件进行设计。模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力以及施工荷载。

（2）在浇筑混凝土之前，应对模板工程进行验收。

（3）模板安装和浇筑混凝土时，应对模板及其支架进行观察和维护。发生异常情况时，应按施工技术方案及时进行处理。

（4）对距地面高度大于4m的梁模板,支柱应设置竖向斜杆和水平剪刀撑。绑扎钢筋、浇筑混凝土应避免碰撞模板，以防模板侧向产生变形或失稳。

5.3 浇捣混凝土管理

（1）混凝土质量取决于施工过程中各个环节的管理，其中浇筑和振捣施工是最重要的工序之一，混凝土浇筑时，浇筑方法应先将梁根据高度分层浇捣成阶梯形，从跨中向两端对称进行分层浇筑，每层厚度不得大于40cm，当达到板底位置时即与板的混凝土一起浇捣，随着阶梯形的不断延长，则可连续向前推进，倾倒混凝土的方向应与浇筑方向相反。

（2）当浇筑柱梁及主次梁交叉处的混凝土时，一般钢筋较密集，可将局部钢筋解开振捣完毕后恢复。

（3）混凝土布料后及时摊开振捣。在浇筑过程中泵管布料后才开始进行振捣，尽量避免布料与振捣同时进行。

5.4 过程管理

（1）施工前管理

①材料管理：对进场支模体系所用材料，查看其质量合格证，做好外观及尺寸的验收，并对主要承重构件，工字钢、栏杆等做好相应的抽检，确保质量合格的产品用于本工程。

②交底管理：在施工前，在项目部召开施工作业人员交底会，根据批准的施工方案，对作业人员进行现场交底，严格按照方案执行，出现与方案不一致的地方，及时反馈到项目部。

（2）施工中管理

为确保为了确保模板支撑体系的安全和砼结构施工的顺利进行，掌握模板支撑体系在搭设、钢筋安装、砼浇捣过程中及砼终凝前后的受力与变形状况，在实际悬挑梁施工过程中全程监控量测，对受力最大的悬挑梁处及周边薄弱立杆处设置水平位移及立杆沉降观测点，采用全站仪及水准仪对监测点进行观测，及时分析数据，确保施工过程中杆件出现异常能及时发现，避免出现安全问题。

5.5 安全管理

该分部分项工程属于高空作业，临空高度约100m，在施工过程中，严格遵守高处作业安全技术规范的有关规定。该分部分项工程为重大危险源，在施工管理工程中，从人、材、机、环境等因素方面进行分析，人的方面，搭设人员有专业持证的架子工，派专职安全员现场监督，进场前对作业人员进行三级安全教育；材料方面，搭设用材料，均检测合格，工字钢，脚手架等承重构件表观完好；机械设备方面，对转运材料的塔吊及时保养与检测，对吊绳进行检查，发现异常及时进行更换。环境方面的，在施工过程中，悬挑脚手架下部设置兜底安全网，且在一楼设置警示带。