高空超長現(xiàn)澆懸挑結(jié)構(gòu)模板支撐設(shè)計與施工

張石民 葉 勇 孫 鑾

（成都華陽建筑股份有限公司，四川 成都 610213）

1 工程概況

成都市新津社會治理智慧科創(chuàng)空間項目位于成都市新津區(qū)，五津街道橋津上街，花橋街道黃桷社區(qū)。擬建項目由辦公樓用房、建設(shè)項目配套設(shè)施組成，總建筑面積為15349m，建筑地上8層，建筑高度41m，采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，在屋頂處有一圈懸挑5.0m的鋼筋混凝土挑檐，挑檐上部另有一段坡屋頂造型，挑檐上干掛深灰色鋁單板裝飾。挑檐頂標高為37m，懸挑部分出現(xiàn)4個陽角，陽角處懸挑長度約7.0m，施工難度巨大（圖1）。

圖1 項目效果圖

2 方案比選

2.1 落地鋼管扣件式支撐架方案

根據(jù)住建部第37號令及建辦質(zhì)（2018）31號文《危險性較大的分部分項工程安全管理規(guī)定》高大模板支撐系統(tǒng)是指建設(shè)工程施工現(xiàn)場混凝土構(gòu)件模板搭設(shè)高度8m及以上，或搭設(shè)跨度大于18m，或施工總荷載大于15kN/m，或集中線荷載大于20kN/m的模板支撐系統(tǒng)。

落地鋼管扣件式支撐架，即以地面為基底向上搭設(shè)鋼管支撐架，該方案搭設(shè)方式傳統(tǒng)、常規(guī)。如采用該方案，架體搭設(shè)高度最高達38m，高度遠超過模板超危大工程規(guī)定的8m高度，其垂直度、穩(wěn)定性極難控制，安全隱患極大且存在架體材料用量多、搭拆工期長、占用底部施工場地、地面樓板額外加固、經(jīng)濟性低等弊端。同時，若采用普通落地鋼管扣件式支撐架，將無法滿足《建筑施工腳手架安全技術(shù)統(tǒng)一標準》GB51210-2016及《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》JGJ130-2011的相關(guān)規(guī)定。

2.2 懸挑型鋼支撐方案

懸挑型鋼支撐方案，即在高支模區(qū)域下層搭設(shè)簡支型鋼或懸挑型鋼，再以型鋼為基底搭設(shè)鋼管支撐架形成封板或挑板支撐系統(tǒng)的豎向承載基礎(chǔ)。為解決高空大懸挑混凝土構(gòu)件的承載，該項目采用“高空斜拉型鋼支模平臺+滿堂支撐架”的模板支撐體系。

經(jīng)計算該工況下需要20#工字鋼作主梁，22#工字鋼作下?lián)问芰U件方能滿足安全計算。經(jīng)市場材料調(diào)研20#工字鋼出租存量較少且長度規(guī)格不滿足搭設(shè)需要，如全部采用購買且以后該型號工字鋼使用較少將增加項目成本，下?lián)问芰U件型號較大，安裝、焊接因高空作業(yè)、施工安全及質(zhì)量不宜有效控制。經(jīng)項目部作經(jīng)濟分析后決定采用市場租賃16#工字鋼搭設(shè)雙層懸挑型鋼平臺，再在工字鋼上搭設(shè)扣件式滿堂支撐架。該類型鋼市場上廣泛使用，工藝成熟，無須定制。具有搭拆方便、安全性好、工期進度快、周轉(zhuǎn)便利、經(jīng)濟性高等優(yōu)點，適合該工程高空超長懸挑結(jié)構(gòu)的施工。

3 高空超長現(xiàn)澆懸挑結(jié)構(gòu)模板支撐設(shè)計

該工程懸挑鋼筋混凝土挑檐（圖2和圖3）具有以下特點：條件復雜，屋頂大跨度挑檐標高37.15m，距離室外地坪38m，懸挑長度大，懸挑外表面距外排框架柱外表面尺寸約5m，陽角處懸挑長度約7.0m，遠大于懸挑腳手架規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定；挑檐造型復雜，挑檐不但有懸挑板，在距梁外邊3.65m處還有一道連續(xù)梁300mm×800mm，而在連續(xù)梁外1.2m處為外伸的封邊掛板（圖3）。

圖2 建筑剖面圖

圖3 挑檐懸挑板剖面圖

3.1 懸挑樓層的選擇

該工程懸挑結(jié)構(gòu)分別從7層，8層混凝土樓面設(shè)置16#主梁工字鋼，再在工字鋼上搭設(shè)扣件式滿堂支撐架，高空懸挑高大模板支撐系統(tǒng)搭設(shè)高度最大為10.8m。7層及8層樓板板厚為120/130mm且存在疊合板，混凝土強度等級為C30，屋頂大跨度挑檐標高37.15m。

3.2 懸挑支撐系統(tǒng)的設(shè)計

模板應(yīng)能保證構(gòu)件各部位形狀、尺寸和相互位置的準確，架體具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，能可靠地承受新澆砼的重量和側(cè)壓力及施工荷載；構(gòu)造簡單，裝拆方便；模板的接縫嚴密不漏漿。在懸挑板面施工時，在對應(yīng)安裝懸挑工字鋼位置預埋錨環(huán)，供下層懸挑結(jié)構(gòu)施工時安裝工字鋼，作為支撐體系的基礎(chǔ)，懸挑的支撐體系與同層及下層內(nèi)支撐體系連接成整體。支撐架由持證架工統(tǒng)一搭設(shè)。支撐體系基礎(chǔ)均為工字鋼，其施工荷載均沿立桿通過工字鋼傳遞至結(jié)構(gòu)梁板面，最終傳遞至基礎(chǔ)。

支撐體系的傳力途徑：施工荷載→木模板→次梁→主梁→立柱→工字鋼→混凝土樓面→下層支撐體系→基礎(chǔ)，故立桿的設(shè)置應(yīng)上下保證在同一直線上，以確保力的豎向傳遞。

懸挑支模架采用外側(cè)3-4排立桿下沉一層，在下層工字鋼上搭設(shè)，采用品茗建筑云安全計算軟件V1.2（以下簡稱品茗安全計算軟件）選擇“多排懸挑架主梁”模塊進行下層多排懸挑架主梁相應(yīng)計算。內(nèi)側(cè)3-4排立桿在上層工字鋼上搭設(shè)，再進行上層多排懸挑架主梁相應(yīng)計算，采用分層卸荷的形式（圖4）。

圖4 雙層工字鋼懸挑鋼平臺布置及支撐架搭設(shè)

3.3 懸挑梁荷載安全計算

模板及其支架自重標準值面板0.1kN/m，樓板模板0.5kN/m，新澆筑混凝土自重標準值24kN/m，混凝土梁鋼筋自重標準值1.5kN/m，混凝土板鋼筋自重標準值1.1kN/m，施工荷載標準值3.0kN/m，支撐腳手架計算單元上集中堆放的物料自重標準值1.0kN，水平荷載按10年一遇的基本風壓取值，結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1，腳手架安全等級I級。

根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標準》GB50068-2018的規(guī)定，對構(gòu)件進行承載力極限狀態(tài)設(shè)計時，荷載組合的效應(yīng)按基本組合進行設(shè)計，荷載組合的分項系數(shù)分別為永久荷載1.3，風荷載1.4，施工活荷載1.5。

采用品茗安全計算軟件分別計算板底和梁模板立桿承受的軸力，然后再選擇“多排懸挑架主梁”模塊分別進行上、下層多排懸挑架主梁相應(yīng)計算，得出懸挑主梁的強度驗算、抗剪驗算、撓度驗算、上拉桿強度驗算、螺栓及焊縫驗算均滿足要求。

3.4 懸挑工字鋼主梁安裝

懸挑型鋼懸挑支點應(yīng)設(shè)在結(jié)構(gòu)梁上，懸挑端應(yīng)按梁長起拱1%~1.5%，在懸挑根部墊10mm厚的鋼墊塊。懸挑鋼梁應(yīng)按架體立桿位置對應(yīng)設(shè)置，每縱距設(shè)置一根，在工字鋼上按支模架立桿位置焊接φ25mm長150mm的三級鋼短鋼筋，最外側(cè)焊接的豎向鋼筋距離工字鋼端部100mm，使豎向鋼筋插入支模架立桿內(nèi)部，保證架體根部的穩(wěn)定性，防止鋼管位移（圖5）。

圖5 懸挑工字鋼設(shè)置（單位：mm）

懸挑鋼梁固定端應(yīng)采用2個及以上“幾”型錨固螺栓與建筑結(jié)構(gòu)梁板固定，在設(shè)置錨固螺栓時，應(yīng)在螺栓彎折處加設(shè)兩根1500mm長φ18mm的三級鋼筋進行加強。懸挑鋼梁放入預留的錨環(huán)或預留墻洞內(nèi)后使用木楔子楔實、楔緊，保證懸挑鋼梁牢固，不晃動。懸挑工字鋼安裝完成后，在懸挑工字鋼上鋪設(shè)臨時施工腳手板和擋腳板。鋪設(shè)寬度同懸挑寬度，不得有懸挑板、探頭板，腳手板的材質(zhì)必須符合相關(guān)規(guī)定，見圖。工字鋼層非懸挑部分，主體支模架立桿設(shè)置在工字鋼上，同時上端與混凝土樓板底抵緊，工字鋼下對應(yīng)區(qū)域下部架體不拆除，傳力傳遞2層（圖6）。

圖6 懸挑鋼梁錨固螺栓固定

3.5 斜鋼拉桿安裝

定型拉桿中間用定型加工花籃螺絲預加拉力將斜拉鋼筋（φ20mm）緊固在外挑鋼梁上， 每根懸挑鋼梁均設(shè)置兩根鋼筋斜拉，接長采用1級直螺紋套筒連接，鋼筋預加拉力緊固（圖7）。

圖7 斜鋼拉桿下端固定節(jié)點

3.6 支撐架體施工

該工程屋面板支撐架體采用滿堂腳手架支撐，支撐架體以及外架搭設(shè)應(yīng)編制專項施工方案并通過專家論證，模板采用傳統(tǒng)模式木模板，模板采用15mm厚黑色光面板。支撐采用扣件式鋼管滿堂支撐架，立桿縱橫方向均@900mm，立桿步距1500mm，沿架體縱、橫、上、下連續(xù)設(shè)置剪刀撐，掃地桿距底板面200mm。次楞采用50mm×100mm木方@200mm，主梁采用Φ48mm×3.6mm鋼管。立桿頂部設(shè)置可調(diào)U型托撐，可調(diào)U型托撐內(nèi)鋼管根數(shù)為2且安裝時應(yīng)保證上、下同心。

該工程在每個結(jié)構(gòu)柱的部位，豎向間距按每步距設(shè)置（1.5m）與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)置一個固結(jié)點，用抱柱的方式，以提高架體整體穩(wěn)定性和提高抵抗側(cè)向變形的能力，連墻鋼管刷黃黑相間油漆區(qū)分 ，避免被誤拆。

4 施工要求

該工程懸挑部分混凝土澆筑采用塔機配合料斗進行混凝土的澆筑方式，以減小混凝土布料時對模板的沖擊荷載。澆筑順序由內(nèi)向外推進，嚴格控制澆筑速度，澆筑過程中每10min觀測一次，澆筑完成后每0.5h觀測一次，直至混凝土終凝。已支好模板的樓層外臨邊立桿兼做外防護架，其上部高出支模頂端1.5m，外立面按規(guī)定采用密目網(wǎng)封閉。所有支模架搭設(shè)完成后認真查驗支撐變形情況，按照方案對其進行嚴格的驗收，驗收合格后才能進行混凝土的澆筑?；炷翝仓?，先向混凝土施工人員進行詳細的安全技術(shù)交底，澆筑混凝土前只用少量水灑水潤濕模板，嚴禁用水管沖洗模板，施工人員要正確佩戴安全帽、安全帶、防滑鞋，非操作人員嚴禁進入懸挑部位，特種高處作業(yè)人員應(yīng)持證上崗。

5 結(jié)語

該文以成都市新津社會治理智慧科創(chuàng)空間項目的屋頂大跨度現(xiàn)澆鋼筋混凝土挑檐的施工為例，通過方案比選及實踐摸索，采用普通16#工字鋼搭設(shè)雙層懸挑鋼平臺作為空中高大模板支撐系統(tǒng)的豎向承載基礎(chǔ)。在保障安全的前提下，對支撐平臺進行詳細設(shè)計，并利用“品茗安全計算軟件”對支撐系統(tǒng)的各構(gòu)件進行受力分析。項目部根據(jù)該方案實施順利完成了模板搭設(shè)、混凝土澆筑及模板和支撐拆除等工作。施工時支撐系統(tǒng)搭拆快捷，節(jié)省了大量的鋼管扣件及人工，有效縮短了工期，創(chuàng)造了較好的環(huán)保、經(jīng)濟和社會效益，為類似高空大懸挑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程模板體系設(shè)計提供了一種新的思路。