高空超大懸挑混凝土結(jié)構(gòu)模板支撐體系設(shè)計(jì)與施工關(guān)鍵技術(shù)分析

（甘肅建投蘭州新區(qū)建設(shè)管理有限公司，甘肅 蘭州 730000）

懸挑結(jié)構(gòu)為混凝土工程建設(shè)中的常見構(gòu)造類型，近年來國內(nèi)眾多學(xué)者及工程技術(shù)人員積極探究懸挑混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)方法，并做出合理創(chuàng)新。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的視角出發(fā)，高空大懸挑結(jié)構(gòu)相當(dāng)于8～9m的柱網(wǎng)[1]。高空超大懸挑混凝土結(jié)構(gòu)具有施工工藝技術(shù)復(fù)雜、施工難度大及安全要求較高等特征，故而在施工實(shí)踐中需要施工單位立足于工程實(shí)況，擬定一套安全、可靠、合理的施工技術(shù)方案，從根本上保證懸挑混凝土結(jié)構(gòu)能有序施工，優(yōu)化建筑整體建設(shè)效果。

1 工程概況

蘭州新區(qū)中川商務(wù)中心項(xiàng)目，占地總面積148254.1m2，建設(shè)用地面積73058.1m2，包括1#、3#辦公樓和2#商務(wù)酒店，在1#辦公樓東西兩側(cè)對稱布置3#辦公樓和2#商務(wù)酒店，主體均為8層，局部6層，地下1層。懸挑混凝土構(gòu)件部分工程概況如下：1）1#辦公樓：在D～J/9～22軸標(biāo)高52.20米屋面板四周設(shè)置懸挑裝飾結(jié)構(gòu)板，懸挑構(gòu)件長度4.0米（含檐口），交圈設(shè)置，懸挑梁截面300*400mm[2]。2）2#、3#樓：在A段～/～軸、B段～/～軸四周屋面標(biāo)高27.00m處設(shè)置懸挑裝飾結(jié)構(gòu)板；C段南北～/1/1～軸、D段南北～/～1/11軸屋面標(biāo)高35.8m處設(shè)置懸挑裝飾結(jié)構(gòu)板，懸挑構(gòu)件長度3.0米（含檐口），交圈設(shè)置，懸挑梁截面尺寸300*400mm2[3]。

2 模板支撐系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)難點(diǎn)分析

結(jié)合本工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙，剖析該結(jié)構(gòu)高空支模設(shè)計(jì)難點(diǎn)，總結(jié)出如下四個關(guān)鍵難點(diǎn)，在規(guī)劃支模方案期間應(yīng)予以重點(diǎn)考慮及分析[4]。

1）若只從結(jié)構(gòu)的高程指標(biāo)進(jìn)行分析，2#樓懸挑結(jié)構(gòu)屬于危險(xiǎn)性偏大的高空支模類型。

2）懸挑結(jié)構(gòu)懸挑長度最大值8.8m，梁次龍骨采用50×100mm木方，主龍骨采用Φ48×3.5 鋼管；③～⑤軸范圍內(nèi)是密梁樓板體系；?梁截面對應(yīng)尺寸是300×400mm。綜合以上信息，提示該密梁懸挑結(jié)構(gòu)支模體為高空大懸挑重載的大型支模。

3）布置后的懸挑結(jié)構(gòu)平面呈直角三角形，面積大約100m2，所設(shè)計(jì)的模板支架要符合結(jié)構(gòu)平面布設(shè)的改變要求，并且持有較高的安全性。

4）設(shè)計(jì)及使用的支撐體系應(yīng)考慮到結(jié)構(gòu)外立面玻璃幕墻安裝、布置腳手架的要求，計(jì)劃腳手架挑出結(jié)構(gòu)外立面尺寸2100mm，懸挑結(jié)構(gòu)全高度48m，并且所設(shè)計(jì)的外挑腳手架需持有較大的支撐空間及安全性。

2.2 高空支模體系的設(shè)計(jì)思路

1）本工程懸挑構(gòu)件的標(biāo)高如下：1#樓52.200m，2#、3#樓A、B段均為35.400m，C、D段均為27.000m，不具備搭設(shè)落地式滿堂腳手架的工況條件。針對以上情況，擬定依次在1#樓標(biāo)高8.000m，2#、3#樓A、B段標(biāo)高31.200m，C、D段標(biāo)高22.8m的結(jié)構(gòu)平面上采用16#工字鋼搭設(shè)懸挑式鋼型平臺，懸挑構(gòu)件的模板支架體系位于懸挑鋼型平臺上。鋼型平臺懸挑梁應(yīng)用的16#工字鋼長9m，1#樓懸挑長4.5m，2#、3#樓懸挑長3.5m。懸挑段模板支撐架體與非懸挑段模板支撐架體進(jìn)行整體連接，并使用雙鋼管下層斜撐水平間距2.4m，6×19mm鋼絲繩斜拉水平間距2.4m。

2）結(jié)合結(jié)構(gòu)的特征，編制了如下高空吊拉型鋼平臺方案：于標(biāo)高27.00m處設(shè)置型鋼支撐平臺，為應(yīng)對懸挑過長引起的問題，擬使用三角形鋼桁架，其下弦根部支承于標(biāo)高49.90mm位置；在標(biāo)高50.00mm處安置了吊拉鋼筋，其目的是對三角形鋼桁架進(jìn)行二次吊拉；于高空吊拉平臺上部構(gòu)建扣件式鋼管支撐體系，其輔助標(biāo)高52.00mm結(jié)構(gòu)建設(shè)及幕墻安裝過程。

2.3 設(shè)計(jì)高空斜拉鋼平臺

本工程于標(biāo)高52.00mm以上安置了懸挑度為9m的密肋梁重載樓面結(jié)構(gòu)，因其具有方位偏高、懸挑較長、樓面荷載較重等特征，故而為保證施工過程安全性，從技術(shù)先進(jìn)性、成本合理性、過程安全性等方面對幾種備用方案進(jìn)行比較分析，并對鋼平臺的臨時(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)次測算分析，最終選定在重載的軸線主梁下部安置雙榀斜吊拉三角形鋼桁架，主梁之間另外安設(shè)單榀斜吊拉鋼桁架，并以“八”字斜撐形式加強(qiáng)加固在主樓鋼筋混凝土邊梁上，懸挑+斜拉型鋼平臺作為支模架的臨時(shí)支承結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)以該型鋼支撐平臺設(shè)計(jì)了多榀懸挑三角形鋼桁架，并在懸挑較長的位置安置了?32的HRB400級螺紋鋼筋，將其作為吊拉鋼筋，起到二道防線的作用。于斜拉型鋼桁架上部敷設(shè)I12，將其設(shè)為豎向立桿的支撐橫梁，把層厚4mm花紋鋼板鋪設(shè)在I12上，以構(gòu)建相對安穩(wěn)的作業(yè)面，減少或規(guī)避高空墜物。型鋼桁架布置情況見圖1[5]。

圖1 型鋼桁架平面布置圖

利用結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件（SAP2000）構(gòu)建鋼平臺的設(shè)計(jì)分析模型。把和柱、混凝土梁體銜接的三角形鋼析架端分別設(shè)為剛接、鉸接。型鋼平臺搭建期間所選用的鋼材均是Q345B，雙拼鋼桁架的上下弦桿、腹桿分別是HM300x200、HM250x175，單品鋼桁架的上下弦桿、腹桿依次是HM300x300、HM250x175。

考慮到本建筑項(xiàng)目樓面混凝土是一次性澆筑成型，③鋼骨柱安裝高度僅1m。結(jié)合以上施工安排情況，確定作用于吊拉型鋼作業(yè)平臺上的荷載主要有平臺鋼結(jié)構(gòu)自體重量、上鋪I12（取0.3kN/m2）、模板支架（取3.5kN/m2）、樓層施工活荷載（取3.5kN/m2）。分析計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在最差的荷載工況下，結(jié)構(gòu)的最大形變出現(xiàn)在③軸懸挑大梁的懸挑處，形變量僅5.9mm，架桿件應(yīng)力最高值出現(xiàn)在懸挑最長處的單品鋼桁架尾部弦桿上，應(yīng)力比0.494，形變量及應(yīng)力均符合懸挑混凝土結(jié)構(gòu)澆筑設(shè)計(jì)要求[6]。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 擬定總體施工方案

首先，本工程采用的模板為散裝散拼的木質(zhì)膠合板模板，支撐體系采用鋼管扣件式滿堂腳手架，剪刀撐、連墻件和梁底加強(qiáng)立桿均采用扣件式鋼管架，施工的重難點(diǎn)是搭設(shè)懸挑模板支撐架與懸挑鋼型平臺。其次，依照1#、2#、3#樓工程量及現(xiàn)實(shí)特征，懸挑構(gòu)件模板支撐體系先搭設(shè)懸挑鋼型平臺，再搭設(shè)模板支撐體系。模板支撐體系采用先豎向再水平的施工方法。最后，模板用1220*1440*15mm厚木膠板，木肋用50*100mm方木，全部采用雙螺母，頂撐采用M36、托撐板δ=5的可調(diào)托撐。腳手板采用木腳手板，腳手架外圍護(hù)采用全封閉密目式安全網(wǎng)。

3.2 模板定位

1）標(biāo)高引測：結(jié)合控制水準(zhǔn)點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀引測出板面標(biāo)高（建筑標(biāo)高）加0.5m控制點(diǎn)。

2）控制柱模板的標(biāo)高：根據(jù)柱的高度，扣除混凝土樓板的標(biāo)高后，根據(jù)膠合板或已制作好的模板高度，計(jì)算出整塊的模板數(shù)和非整塊的模板尺寸。

3.3 支設(shè)模板

支設(shè)前將已完成澆筑、振搗混凝土的樓面清理干凈，不得有積水、雜物，將施工縫表面浮漿剔除，用水沖凈。嚴(yán)格依規(guī)范搭設(shè)模板排架支撐體系，如柱、墻、梁的允許偏差為±5mm，層高≤6m及＞6m的允許偏差依次為8mm、10mm。

3.4 搭設(shè)滿堂架

結(jié)合懸挑混凝土構(gòu)件模板的設(shè)計(jì)要求，搭設(shè)滿堂支架包括剪刀撐，支立桿時(shí)應(yīng)先在鋼管底部嚴(yán)格依照工程設(shè)計(jì)于工字鋼上焊接抗滑移定位筋，隨即搭設(shè)中間水平拉桿，而后搭設(shè)掃地桿，掃地桿和地面相距200mm，使立柱縱橫方向左右對稱，依照結(jié)構(gòu)層高設(shè)置立桿的水平牽引桿，頂步設(shè)置于梁底下500mm位置，中間步距依照1200mm設(shè)置；同時(shí)立柱要間距均勻，滿足設(shè)計(jì)方案要求。

3.5 梁板模板施工

流程如下：依方案內(nèi)架體平面布置圖放線→焊接定位抗滑移筋→搭設(shè)架子→安放龍骨→鋪模板→校正高層[7]。

3.6 混凝土施工

本工程使用預(yù)拌混凝土進(jìn)行澆注作業(yè)，最好使用汽車泵澆筑，用拖式砼泵運(yùn)送期間需設(shè)置布料機(jī)，禁止出現(xiàn)把泵管安置于模板支撐架上的情形。懸挑部分梁板澆筑時(shí)采用對稱澆筑，由南北或東西方向同時(shí)澆筑，由內(nèi)向外拓展式澆筑，先澆筑梁，后澆筑板。