建筑物高空大跨度悬挑结构模板支撑施工技术应用

2023-11-20刘翔

科学技术创新 2023年25期

刘翔

（甘肃第三建设集团有限公司，甘肃兰州）

引言

近年来，高层建筑物的造型为彰显建筑物的个性，突出建筑物的雄姿风韵，高空大跨度悬挑结构越来越被广泛使用，但由于高空大跨度悬挑结构施工时模板支撑存在跨度大、高度高、施工荷载大、难度及危险性高等特点，给模板支撑系统施工带来很大困难，因此如何在施工中做到技术先进、保证质量、确保安全是建筑物高空大跨度悬挑结构模板支撑的关键内容[1]。

本研究通过实际工程项目，总结出建筑物高空大跨度悬挑结构模板支撑施工技术方法，利用工程结构作为悬挑钢平台承力支点，主次钢梁及斜撑杆通过焊接形成持力平台，从而将悬挑结构自重及施工荷载通过钢平台及斜撑杆传递分摊到下层结构楼层上，从而实现了用常规工艺进行高空大跨度悬挑结构的模板支设工作，为钢平台设计搭设提供了理论依据。

1 工程概况

由本公司施工的兰州某能源大厦，位于兰州高新技术开发区，总建筑面积53 980 m2，框剪剪力墙结构，地上二十五层，地下二层，在二十层处挑出五层结构。悬挑最外沿拉梁的截面尺寸为300 mm×800 mm，板厚为120 mm。采用常规的落地式模板高支撑架无法满足要求，综合考虑上部荷载，结构受力及变形、安全、经济成本等各方面因素，通过建模理论分析计算，采取了在十九层楼面搭设大跨度悬挑支模钢平台，有效地解决了上部悬挑结构施工难题，取得了较好的经济效益和社会效益。

2 工艺特点

（1）本悬挑型钢平台搭设在77.1 m高空处，平台尺寸24.2×5 m，由型钢挑梁、次梁及斜撑梁通过焊接连接组成主要受力骨架，作为上部钢筋砼结构施工承力平台，经济可行，安全可靠[2]。（2）本悬挑钢平台既做为上部结构模板支撑平台，又做为该悬挑部位安全防护架体搭设支撑平台，既解决了施工难题，又保证了施工安全。（3）对搁置钢梁的楼层梁板进行承载力验算，并适当采取支撑加固措施，同时，对斜撑杆与下层梁连接部位采取预埋扣压固定角钢保护措施，使下层梁受力均匀，并有效保证了斜撑杆与下层梁焊接连接的可靠性，同时又保证了钢平台下部梁板结构的安全。（4）在高空悬挑结构施工中，以悬挑支模钢平台替代传统的落地式高支模支撑体系，避免了现场大量周转材料及劳动力的投入，减轻劳动强度，便于立体交叉作业。（5）施工过程中，对钢平台设置变形监测点进行变形监测，实时了解上部结构施工中悬挑钢平台的受力状况，以便根据情况对施工过程进行调控，保证施工安全。（6）本悬挑钢平台受力明确，可承受较大上部荷载，搭设简便，安全可靠，施工方便、快捷，同时制作钢平台的型钢，回收利用率高。

3 适用范围

本施工方法适用于高空大跨度悬挑结构施工。

4 工艺原理

利用工程结构作为悬挑钢平台承力支点，主次钢梁及斜撑杆通过焊接形成持力平台，从而将悬挑结构自重及施工荷载通过钢平台及斜撑杆传递分摊到下层结构楼层上，从而实现了用常规工艺进行高空大跨度悬挑结构的模板支设工作[3]。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程

5.1.1 钢平台的设计流程施工荷载计算→钢平台选型→钢平台内力、变形验算→优化设计→形成方案并完善。

5.1.2 钢平台制作安装流程材料进场检验→下料加工→主梁及斜撑杆焊接连接成整体部件→部件吊装、拼装、校正、高强螺栓紧固→次梁焊接→防雷接地→整体检查。

5.2 操作要点

5.2.1 施工准备（1）对搁置型钢挑梁的楼层梁板进行承载力验算，并进行相应的加固处理，要求楼层板厚度不小于120 mm，否则应采取加固措施，同时，应对该层梁板采用扣件式钢管脚手架进行竖向支撑。钢平台搭设时，固定平台的楼层梁板必须达到设计强度。（2）固定件预埋：在搁置挑梁的楼层梁板及下层斜撑杆固定楼面边梁钢筋绑扎完毕后，预埋固定U型拉环(必须采用一级钢)及高强螺栓、固定保护角钢，预埋位置必须准确，砼浇筑完毕并达到设计强度后，方可开始钢平台的安装，预埋拉环及高强螺栓具体构造见图2- 图4[4]。

图2 拉环构造

图3 钢梁锚固点处碎板底钢垫板构造

图4 节点详图

5.2.2 钢平台设计根据施工中的荷载分析，经过建模理论计算及砼抗压强度计算，钢平台主梁采用9 m 长28a 工字钢，锚固长度为4 m，悬挑主梁间距为900 mm，用三道U 形钢筋环与梁板连接，次梁采用5#槽钢，离墙面200 mm处起布置，由里向外端间距分别为900 mm、1 200 mm、1 200 mm、900 mm、500 mm，确定了钢平台的设计参数后，进行钢平台的搭设，同时编制专项施工方案，并经论证后实施。悬挑架平面见图5。

图5 悬挑架平面

5.2.3 钢梁、钢支撑加工制作钢平台主要由工字钢和槽钢组成，下料时要严格按设计要求的长度进行一次下料，并考虑焊接的收缩余量及切割加工余量，型钢与型钢连接采用E43 型焊条，二级焊缝，焊接严格按钢结构施工操作规程施工，要求采用全熔的两面焊焊缝，并确保每条焊缝质量全部合格。型钢上钻孔采用摇臂钻床及磁吸电钻加工，螺栓开孔径大于螺栓直径2 mm。在地面将主梁及斜撑杆焊接牢固，并在工字钢梁上将固定立杆钢管的短钢筋焊接到位(φ25，长度100 mm)。同时在钢梁上设置吊环便于吊装[5]。

5.2.4 钢梁、钢支撑吊装就位在搁置钢梁楼层板面上放出工字钢的位置线，将加工焊接好的工字钢主梁及斜撑构件用塔吊吊装放至设计位置，再用U 形钢筋拉环与板面进行可靠连接固定，然后将斜撑与下层梁内预埋扣压角钢进行焊接。待钢梁及斜撑杆焊接固定好后，方可松开塔吊吊点。如此逐一将主梁及斜撑吊装焊接固定到位后，进行次梁安装[6]。

5.2.5 次梁安装在悬挑工字钢梁上采用槽钢作为次梁，次梁离墙面200 mm处起布置，按设计间距将次梁与工字钢主梁焊接牢固，形成钢平台主框架，在钢平台主框架上满铺密目网及竹胶板组成水平防护。

5.2.6 安全防护在悬挑钢平台周边搭设单排安全防护栏杆，并用密目网进行全封闭。同时在防护栏杆上设置避雷针，与整幢建筑楼层内防雷接地系统连为整体，以确保钢平台防雷安全。

5.2.7 堆载试验钢平台搭设完毕后，为确保施工过程中钢平台稳定性和掌握砼施工时的实际挠度等情况，应选择具有代表性的区域进行堆载试验。堆载实验合格后，方可进行上部模板及支架搭设。

5.2.8 钢管扣件式模板支架搭设在钢平台上自下而上进行钢管扣件式梁板模板支架搭设，将支架立杆插入固定短钢筋头上，梁底模、侧模板采用18 mm厚竹胶板，内龙骨采用50 mm×100 mm的方木，外龙骨采用φ48×3.5 mm的钢管，φ14 对拉螺杆及3 型卡加固，内外龙骨及对拉螺栓间距由计算确定。立杆顶端设可调顶托，下部200 mm 高处设扫地杆，在悬挑梁的悬挑端边梁梁底加设一道立杆与可调支撑作为加强杆，并加设“八”字撑，剪刀撑等构造要求设置。

5.2.9 砼浇筑采用商品砼进行浇筑，为保证悬挑钢平台在砼浇筑过程稳定性，砼应按先里后外，先中间后两边的顺序进行，且砼不得直接倾倒在悬挑部位边梁内，而应倒在框架边梁的内侧，再由人工铲运至悬挑部位，减小泵送砼对悬挑部位的冲击。

5.2.10 悬挑钢平台变形监测在悬挑主梁端部共设置5 处变形监测点(用红油漆标注)，在钢平台搭设完毕后，进行首次观测，做为变形观测的原始依据。在模板支架、外防护架、梁板模板及钢筋施工完后进行第二次观测，在首层悬挑结构施工完毕后进行第三次观测，以后每向上施工一层观测一次，根据观测数据，实时了解上部结构施工中悬挑钢平台的受力状况，以便根据情况对施工过程进行调控，保证施工安全。

5.2.11 悬挑钢平台的拆除悬挑钢平台拆除时，需待悬挑部位结构的外装饰装修全部施工完毕并验合格后，方可拆除，拆除时按照后搭的先拆，先搭的后拆顺序进行，用气割将钢平台从次梁处分割成数段后，用塔吊配合将构件及时吊离作业面。

6 效益分析

利用悬挑式钢平台支设悬挑部位的模板，提高了我司在高空大跨度悬挑结构模板作业中的施工水平，有效地减少了安全隐患，做到了文明施工，节约了施工成本[7]。

6.1 安全方面

该工程在二十层(77.1 m)处以上共挑出五层，悬挑尺寸为24.2 m×4 m 的板(梁)结构，上部结构荷载达162 t，支设难度大，一旦模板支撑系统失稳造成事故，必将产生无法估量的生命财产损失和社会影响。本悬挑结构模板支撑体系由型钢挑梁、次梁及斜撑梁通过焊接连接组成主要受力骨架，作为上部钢筋砼结构施工承力平台，经济可行，安全可靠，同时，对斜撑杆与下层梁连接部位采取预埋扣压固定角钢保护措施，使下层梁受力均匀，并有效保证了斜撑杆与下层梁焊接连接的可靠性，同时又保证了钢平台下部梁板结构的安全。施工过程中，对钢平台设置变形监测点进行变形监测，实时了解上部结构施工中悬挑钢平台的受力状况，以便根据情况对施工过程进行调控，保证施工安全。