浅谈悬挑结构斜拉型钢支模施工技术
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摘要：本文结合工程实例，在介绍悬挑结构施工方面比选的基础上，分析了斜拉钢丝绳型钢支模施工方案设计工作，重点就悬挑结构支模设计施工方案验算工作进行探讨，并总结了工程施工过程中的质量控制措施和安全措施，以供类似工程研究参考。
关键词：悬挑结构；支模设计；施工方案；安全措施
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
随着我国社会经济建设步伐的加快，城市建设规模不断扩大，高层建筑、超高层建筑数量日益增加，对建筑工程的施工质量提出了更高的要求。目前，许多高层建筑考虑到建筑立面和使用功能等方面的需要，设计出钢筋混凝土结构或悬挑结构的空中连廊等建筑形式，在一定程度上增加了建筑工程的施工难度。按照常规的做法，工程人员一般会选择高支模方案以解决建筑施工的支模高度高、跨度大、荷载重等难题，但这也会导致支模所需材料增加、建设周期加长，施工安全性降低等问题的出现。因此，如何选择合适的支模施工方案就成为了施工人员面临的难题之一。本文通过对多种施工方案的比选，选择了斜拉钢丝绳型钢支模。工程实践证明，该种施工方案保证了钢筋混凝土悬挑梁较好的成型尺寸，实现了预期的设计方案效果，取得较好的经济效益。
1工程概况
某高层建筑，高25层，地下室一层，层高为5．3m，地上25层为框架剪力墙结构，1层层高为5．4m，2层层高为5．8m，3至24层层高为标准层，层高3．88m，25层层高5．4m；建筑高度99．85m，地上建筑面积为35999．31m2，地下建筑面积为3999．84m2。在结构标高＋94．45m处有悬臂为4．4m钢筋混凝土悬挑梁板。
2施工方案的选择
主楼正南面向外悬挑4．4m。因悬挑结构的下面有小屋面标高为＋14．2m，其悬挑梁板距离小屋面高度为88．25m。
方案一：钢管满堂架。采用直撑式支模方案，由于该悬挑部位与钢管架支撑楼板面高度超高，搭设钢管自重太大，同时费工费材，再加上架体的强度，刚度和稳定性较差，变形量大，考虑到支撑点楼面板的承载力有限，以及施工的不经济性，费用较高，不予考虑。
方案二：型钢桁架。考虑从框架柱边悬挑型钢桁架，在桁架上搭设脚手架，钢桁架自重大，支撑上部结构自重，施工荷载，变形量中，由于型钢桁架安装，就位固定，拆除难度大，危险性较高，一次性投入费用高，可以考虑。
方案三：斜拉钢丝绳型钢支模。在22层每隔一定距离铺设工字钢作为挑梁，工字钢一端通过预埋件与已成形混凝土结构连接形成固定端，悬挑端通过钢丝绳与24层连接，依次排列后工字钢上铺脚手板形成支模平台，然后搭设钢管支架进行支模。由于架体强度、刚度和稳定性好，自重小，变形量也小，投入费用小，可以考虑。
表1施工方案比较
结合本工程特点，综合比较上述3种施工方案(表1)，考虑本工程的悬挑长度以及施工荷载大小，经过结构计算，方案三能够满足支模安全性、经济性的要求，同时施工简便易行，故选用斜拉型钢支模进行施工。
3 对支模设计施工方案进行验算
4.1 对多排悬挑架主梁验算
型钢悬挑扣件式钢管脚手架的计算依据《钢结构设计规范》(GB58817－2883)以及本工程的施工图纸。
4.2 主梁的受力计算
主梁按照悬臂连续梁计算(图1)；
主梁的截面惯性矩I＝1138cm4，截面抵抗矩W＝141cm3，
截面积A＝26．1cm2，重量m＝28．5kg/m；
主梁自重荷载设计值ｑ＝1．2×28．5×18/1888＝8．246kN/m；
图1悬挑脚手架主梁计算简图
各支座对主梁的支撑反力由左至右分别为：
R1＝31．38kN；R2＝41．39kN；R3＝19．75kN；R4＝8．19kN；
最大弯矩：Mmax＝18．111kN·m；
4.3 主梁的整体稳定性计算如
主梁采用16号工字钢，计算公式如下：
σ＝M/φbWx≤［f］
其中φb—均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：
查表《钢结构设计规范》(ＧＢ58817－2883)得，
φb＝8．43经过计算得到最大应力：σ＝18．111×186/(8．43×141888)＝166．766N/mm2；
水平钢梁的稳定性计算σ＝166．766N/mm2小于［f］＝215N/mm2，满足要求！
4.4 拉绳受力计算
钢丝绳产生的支座力：R1＝31．383；R2＝41．39；
钢丝绳的拉力为：RU1＝R1/sinα1＝31．38/sin68°
＝36．26kN；
RU2＝R2/sinα2＝41．39/sin66°
＝45．34kN；
4.5 锚固段与楼板连接的计算
压环未受拉力，无须计算，节点按构造做法即可。
5 施工过程的质量控制
5.1 支撑体系和模板工程
从22层每隔一定距离铺设工字钢作为挑梁的骨架，工字钢一端通过预埋件与已成形砼结构连接形成固定端，悬挑端通过钢丝绳与24层边梁结构连接。整个模架体系及其所受的荷载全部通过架子传递到22、24层楼板及边梁上。
5.1.2 预埋地锚
(1)在22层楼板面预埋四排￠28＠1888钢筋Ｕ型环(具体尺寸详图3)，钢筋环直径为228mm，钢筋环与楼板钢筋焊接连接， _锚固长度不少于388mm．
(2)在24层楼板边梁预埋￠25＠1888钢筋环，钢筋环直径为88mm，钢筋环与边梁焊接连接，锚固长度不小于388mm．
5.1.3 工字钢安装
在22层砼浇筑完成7天后进行16号工字型钢梁安装。用塔吊配合工字钢悬挑梁安装完成后，应及时在每榀工字钢悬挑梁之间焊接2排￠25水平钢筋，框架边梁和工字钢悬挑梁交点边梁竖向焊槽钢，以免斜拉钢丝绳卸载时工字钢向楼层中移位，并在四个Ｕ型钢筋固定点用木尖塞牢工字钢，以保证悬挑梁侧向稳定性。横向满铺安全网和脚手板，在悬挑工字钢上按设计施工方案搭钢管支撑。
5.1.4 钢丝绳卸载
24层楼板砼浇筑完14d后，砼达到相应强度75％按设计施工方案拉2道￠15．5钢丝绳对工字钢进行卸载，钢丝绳的松紧程度要统一满足设计方案的要求，要求悬挑钢管支撑架同25层楼层模板支撑可同时搭设施工，但禁止和楼层中模板支撑钢管相连，应是相对独立的满堂架，满堂架的水平钢管要拉抱顶在已拆模的边框架柱上，作为与主体结构的固定连接，按设计施工方案要求设剪刀撑(横向、纵向、水平)，保持架体的整体稳定性。满堂架外立面要满挂安全密目网。
5.1.5 支撑架搭设的要求
(1)严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置。
(2)确保立杆的垂直偏差和横杆的的水平偏差小于《扣件架规范》的要求。
(3)确保每个扣件和钢管的质量是满面足要求的，每个扣件的拧紧力矩都要控制在45～68N．m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的。
5.1.6 模板支撑
顶板模板采用15厚多层板，次龙骨为58mm×188mm方木，间距258mm，主龙骨为188mm×188mm方木，间距988mm，支撑体系生根于下部悬挑架。梁板模板采用15厚多层板，主次龙骨￠48×3．5mm钢管，￠12对拉螺栓拉接。在距立杆顶端188mm位置增加一道横纵向水平杆。悬挑板模板按6．8‰向外侧起拱，最大起拱高度38mm。顶板模板采用硬拼缝，多层板的接头必须用同一条次龙骨压缝，次龙骨的接头必须搭在同一条主龙骨上，主龙骨必须垂直于板长布置。