超过一定高度且需悬挑支撑的高支模施工技术

超过一定高度且需悬挑支撑的高支模施工技术

刘勇,张家乐,杨明,阮杰

中煤第三建设(集团)有限责任公司 市政工程分公司

摘要：高层建筑普遍存在长大悬挑模板支架搭设难的问题，为了探索经济高效的悬挑支模方法，本文以南阳诸葛英才创新产业园工程B1楼15层处高大悬挑梁板支模为例，通过悬挑18#工字钢作为主梁，采用斜拉钢丝绳和钢斜支撑形成三角形稳定结构，配合脚手架作为悬挑高空作业平台。同时，对该支撑系统进行荷载验算，确保支撑系统的合理性与安全性。结果表明，该支撑系统有效降低了支模高度，大大节省了原材料和人工等成本，保证了施工的安全和质量，取得良好的社会与经济效益，可为类似工程提供借鉴。

关键词：危大工程；悬挑支模；施工技术

中图分类号：             文献标识码：A       文章编号：

1 工程概况

南阳诸葛英才创新产业园工程是南阳市重点项目。该项目位于南阳市高新区产业集聚区经十路以西、纬十一路（建设中）以南，共五栋楼宇和一个人防地下车库，总建筑面积66395.30㎡。其中B1楼共18层，地下1层框架剪力墙结构，基础为筏板基础，地下1层高5m，标准层层高4.2m，建筑高度75.55m，建筑面积30832.67㎡，15层东侧及北侧均设有钢筋混凝土悬挑梁板架构，东侧悬挑梁板尺寸22 m×2.4 m×0.13m（长度×跨度×厚度），北侧悬挑梁板尺寸45.65m×2.4m×0.13m（长度×跨度×厚度），悬挑梁板距地面高度为60.65m。

2 悬挑高大模板支撑系统设计

2.1 悬挑楼层

B1楼15层处悬挑梁板距地面60.65m，普通钢管扣件式落地脚手架无法满足搭设要求，根据现场实际情况，采用悬挑工字钢作为主梁，同时利用斜拉钢丝绳和钢斜支撑形成三角形稳定结构，配合脚手架作为悬挑的高空作业平台，平台考虑在13层结构楼面搭设，悬挑工字钢支模如图1所示。

2.2悬挑工字钢

15层东侧及北侧钢筋混凝土悬挑梁截面200mm×900mm，高空作业平台悬挑长度为3.40m。根据JGJ130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》规定：“悬挑钢梁截面不应小于160 mm，且内锚长度不应小于悬挑长度的1.25倍”。故高空作业平台悬挑工字钢选择25a#工字钢，悬挑长度为3.40米，锚固段长度为5.60米，悬挑工字钢主梁总长为9.0米，间距为1.20米[1-2]。

图1 悬挑结构悬挑工字钢支模示意图

2.3搁置工字钢

为满足15层结构梁支模荷载要求，考虑在部分立杆处设横梁，横梁间距800mm，即在25a#工字钢主梁上设置18#工字钢横梁，横梁与主梁焊接接牢成整体。因结构柱位置无法布置悬挑主梁，结构柱部位主梁间距为1396mm、1472mm、1508mm、1664mm、1704mm、1712mm、1816mm，考虑到立杆布置，在结构柱两侧主梁间搁置的横梁上加设4.5米18#工字钢。同时为保证悬挑工字钢稳定性，在悬挑工字钢端部采用8#槽钢作为封边梁。

2.4阳角处悬挑工字钢布置

在结构板东北角的阳角部位悬挑工字钢呈扇形布置，如果阳角处悬挑梁交汇，无法保证伸入端长度，在交汇处采用两侧悬挑梁与阳角处悬挑梁焊接，上下各增设-200×200×10mm钢板，所有接触点必须满焊，焊脚高度不得小于8mm，且不得有气孔、夹渣、漏焊等现象；如果结构阳角部位钢筋较多不能留洞，可采用设置预埋件焊接型钢三角架等措施[3]。

2.5悬挑工字钢立杆设置

15层东侧及北侧均设有钢筋混凝土悬挑梁板架构模板支撑采用扣件式钢管搭设满堂脚手架支撑系统，立杆、水平杆、剪刀撑等均采用Ф48.3×3.6 mm钢管（双钢管）（计算取Ф2.7 mm），钢管间采用扣件相接。13层悬挑工字钢上设置7根立杆，立杆间距由外至内依次为1200mm、800mm、800mm、800mm、800mm、800mm。

3 施工工艺流程

3.1施工工序

高支模施工方案的编制、审批→预埋件预埋→悬挑工字钢主梁及下撑杆安装固定→上拉钢丝绳安装固定→次梁安装→操作平台验收→外脚手架搭设→悬挑部位支模架搭设→大悬挑部位支模架搭设。

3.2预埋件预埋

1、12层和13层结构板浇筑混凝土前，需要在结构板内预埋下撑杆件预埋板。预埋板的预埋位置应与悬挑工字钢的位置在同一立面保持一致，可根据悬挑工字钢的位置确定下撑杆件预埋板的预埋位置，悬挑工字钢的平面布置图如图 所示。预埋板尺寸为300mm×300mm×10mm, 直锚筋与锚板采用T形焊。

2、在悬挑工字钢末端预埋2个U型螺栓与结构梁板固定，U型螺栓预埋至结构梁板底部，空隙需用木楔钉紧，同时将2根1.5m长φ18mmHRB335钢筋放置U型筋上部[4]。

3、14层结构板浇筑混凝土前提前预埋钢丝绳吊环。钢丝绳采用6×19Φ16钢丝绳，（此处钢丝绳仅为构造措施，不参与计算），采用花篮螺栓调节，然后用钢丝绳和绳扣跨越花篮螺栓，以防花篮螺栓失效。

图2 悬挑工字钢平面示意图

3.3悬挑工字钢安装

工字钢在安装前，应在钢丝绳拉结点及下撑杆件连接点进行加工，如图3、图4所示。钢丝绳拉结点焊接φ20钢丝绳拉环，焊缝厚度10mm，焊缝长度100mm。在工字钢与下撑杆件连接点焊接单片加劲板，下撑杆件通过高强螺栓与工字钢连接。

图3 钢丝绳拉环示意图

图4下撑杆件连接用加劲板示意图

当13层结构梁板混凝土强度达到设计强度后，按照工字钢平面布置图安装悬挑工字钢。悬挑工字钢与预埋板焊接、U型螺栓固定。工字钢与预埋板采用双面焊，焊缝高度8mm。

3.4下撑杆件安装

工字钢安装完成后，安装下撑杆件。下撑杆件与工字钢之间采用8.8级M20高强螺栓将加劲板与18#工字钢下撑杆件进行连接。下撑杆件上部通过高强螺栓固定后，底部与预埋板进行焊接。下撑杆件安装完后，在下撑杆件三等分点用40mm×80mm×2.5mm方钢横向拉结，连接点采用焊接方式。

3.5支模架搭设

模板支撑系统采用扣件式钢管搭设，支撑系统主要由立杆、扫地杆、水平杆和剪刀撑等构件组成。根据立杆布置图，在悬挑工字钢上焊接定位钢筋。定位钢筋采用φ25螺纹钢，高度不低于200mm，按照立杆间距800mm×1200mm，步距1500mm进行搭设支模架。根据规范及相关要求搭设剪刀撑与扫地杆。支模架在搭设完成后，须报项目经理部验收后，方可进行下道工序的施工。

3.6混凝土浇筑

1、采用商品混凝土使用泵送方式分多次进行浇灌。施工人员需严格按照规范浇筑混凝土，高层模板以及框架结构支撑部位需在下一个施工步骤进行之前完成。优先浇筑柱混凝土，再浇梁混凝土，优先采用从跨中向两边扩展和分层浇筑方式，确保混凝凝土浇筑质量。

2、针对悬挑部位在浇筑混凝土时应将悬挑处分为两部分，一部分为靠近整体楼板的区域，一部分为远离楼板的区域，浇筑混凝土时应先浇筑与楼板结合的部分，最后浇筑远离楼板的端部。

3、混凝土浇筑完成12小时内，需及时安排专人对其进行浇水养护，养护周期不得少于14天。

3.7模板拆除

高支模施工完毕之后，为保障整体工程进度，需及时将高支模支架拆除。拆除之前需要清除现场杂物，设置安全防护设施。拆除时应对高支模混凝土强度进行检验，当强度符合标准时方可拆除。对于需要悬挑的高支模，混凝土强度必须达到100%设计强度方可拆除。拆模作业顺序一般与支模作业相反，按照后支先拆，先支后拆，先拆从属模板，后拆主要模板的原则进行。同时，在模板拆除之后，需要及时对各类材料进行整理分类，循环使用各类板材和构件，降低施工成本。

4 高大模板支撑体系设计计算

本文以南阳诸葛英才创新产业园工程B1楼15层新浇钢筋混凝土悬挑梁板扣件式钢管支撑体系为例，详细说明超过一定高度且需要悬挑的高大模板荷载计算过程。

4.1主梁验算

主梁采用25a号工字钢，截面积为48.51 cm2，主要承受上部模板及其附属物传递的自重荷载。悬挑工字钢主梁共六根，依次平铺于楼板之上，间距1200mm，悬挑长度为3.40米，锚固段长度为5.60米，采用18mmU型锚固螺栓固定。主梁自重标准值,抗弯强度设计值,抗剪强度设计值，弹性模量，截面惯性矩,截面抵抗弯矩,允许挠度。每排主梁荷载标准值，荷载设计值。

经计算得出经计算得出主梁抗弯强度，抗剪强度，主梁悬挑段最大挠度，主梁轴向力：,压弯构件强度≤[f]=215N/mm2。根据《钢结构设计标准》(GB50017-2017)可知:、, b,均满足设计要求。

4.2 下撑杆件验算

下撑杆件采用18#工字钢，主要承受上部悬挑高空作业平台以及支模架传递的自重荷载，分担主梁压力，杆件上部通过高强螺栓与主梁固定，底部与预埋板进行焊接。下撑杆件角度, 杆件支座力,主梁轴向力，下撑杆件轴向力，下撑杆件的最大轴向拉力。下撑杆长度，长细比，根据《钢结构设计标准》GB50017-2017可知φ1=0.086，故杆件轴心受压稳定性≤1，对接焊缝，均满足设计要求。

4.3 锚固段验算

25a#工字钢主梁平铺于楼板之上，通过U型锚固螺栓固定。U型锚固螺栓φ18，梁/楼板采用C30混凝土，混凝土与螺栓表面的容许粘结强度，锚固螺栓抗拉强度设计值，锚固螺栓示意图如图5所示。

图5 锚固螺栓示意图

1、螺栓粘结力锚固强度计算：经核验锚固点锚固螺栓受力1.146kN，螺栓锚固深度h ≥ 4.054mm，螺栓锚固强度。

2、主梁锚固点部位楼板负弯矩配筋计算：楼板简化为简支板承受跨中集中荷载，跨度取主梁内锚固点所在板平行主梁方向的净跨；楼板自重、楼面活荷载等有利荷载，作为安全储备不予考虑。集中荷载设计值N1=R1=-2.293kN，锚固压点处楼板负弯矩数值，受拉区域钢筋截面积,故主梁锚固点处配筋符合要求。

3、边梁配筋及抗剪计算：为保证悬挑工作平台稳定性，考虑在部分立杆处设边梁，边梁采用18#工字钢，与主梁焊接接牢成整体。

经计算，梁自重，板自重，均布荷载设计值，集中荷载设计值N

2=R2=35.499kN。边梁弯矩值为，受拉区域钢筋截面积，故边梁配筋符合要求。

锚固压点处楼板负剪力数值，，Vmax≤[V]，故边梁抗剪强度符合要求。

4结语

高层建筑普遍存在悬挑部位距离地面较高的问题，采用传统模板施工工艺难度大、成本高，十分影响施工进度。根据建筑结构采用大悬挑工字钢作为主梁，同时采用斜拉钢丝绳和钢斜支撑形成悬挑高空作业平台，能有效降低支模高度，大大节省了钢管材料和人工等成本[5]。本文结合工程实例，详解介绍了预埋螺栓式悬挑脚手架的工艺特点和施工流程，同时通过计算分析，验证该悬挑模板支撑系统的合理性和安全性，可为相关工程提供参考。

参考文献：

[1] 石伟国.高层建筑型钢悬挑脚手架设计及施工技术探讨[J].建筑技术,2012,43(08):717-721.

[2] 宋君勇.高空悬挑高大模板支撑系统的设计与施工[J].建筑施工,2021,43(07):1287-1290.

[3]林仲华.型钢悬挑脚手架施工技术的应用研究[J].福建建材,2021(04):76-77+91.

[4] 唐杰,王宏恩,戴超等.悬挑脚手架可拆卸式锚环施工技术[J].施工技术,2015,44(08):96-98.

[5] 张寅,张伟雄.高空超长悬挑结构分段悬挑工字钢支模施工技术[J].安徽建筑,2017,24(05):261-263.