高空超长悬挑板型钢支撑系统技术的研究

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摘要： 本文以中关村永丰产业基地II―22地块中关村壹号项目（A、D区）项目为工程实例，对高空中悬挑现浇钢筋混凝土楼板的模板支撑系统进行了研究分析，保证系统安全适用的前提下再采取合理的构造措施，形成一种安全可靠、方便施工的支撑体系，以后同类工程施工提供参考。

Abstract： In this paper， taking Zhongguancun No.1 project （A， D） of Zhongguancun Yongfeng Industrial Base II-22 plots as an example， mould plate support system of the high cantilever and cast-in-place reinforced concrete floor has been studied and analyzed. Under the premise of safety system， take reasonable structural measures to form a safe and reliable supporting system for convenient construction， and provide reference to the similar engineering construction.

关键词： 悬挑板；型钢支撑；脚手架

Key words： cantilever plate；steel support；scaffold

中图分类号：TU731.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）05-0112-03

1 研究背景

本文通过对高空悬挑现浇混凝土结构施工中遇到的实际问题，设计了较为合理的高空超长悬挑板型钢支撑系统，为高空悬挑混凝土结构的浇筑质量和施工安全提供了可靠的技术支撑，同时也节约了成本。以中关村壹号项目A2、A3楼12、13、14层悬挑板研究对象，通过对高空超长悬挑板模板支撑体系的设计与验算，研究出一套确保安全、方便可行、经济合理的施工方法。研究内容主要包括以下几个方面：（1）超高超长悬挑板模板支撑体系的设计；（2）超高超长悬挑板模板支撑体系的安全稳定性验算。

2 项目概况

中关村永丰产业基地II-22地块中P村壹号项目是经国务院批准的中关村高新产业基地建设中的重点项目之一。主体建设为三个功能区，即高新产业研发区、科研单位办公区、会议餐饮配套服务区。中关村永丰产业基地II-22地块中关村壹号一期（A、D区）工程项目（以下简称中关村壹号一期（A、D区）工程）。位于北京市海淀区永丰高科技产业基地，东临永嘉北路，南临北清路，西临永丰路，北临丰秀东路。

中关村永丰产业基地II-22地块中关村壹号一期项目A区总建筑面积127620m2，其中地上部分由A1～A5共5栋建筑物组成，D区总建筑面积104700m2，其中地上部分由D1～D4共4栋建筑物组成。A2、A3工程P轴12、13、14层阳台，悬挑长度2.5米、3.5米。D1楼D～F轴/2-25轴间11层、12层顶板和F/2-24～2-25轴间悬挑板长度为2.2m。

本文以中关村壹号项目A2、A3楼12、13、14层悬挑板研究对象，通过对高空大悬挑现浇混凝土结构施工中遇到的实际问题，设计了较为合理的高空超长悬挑板型钢支撑系统，并对高空超长悬挑板模板支撑体系进行了设计与验算，研究出了一套安全、方便可行、经济合理的施工方法。

3 超高超长悬挑板模板支撑体系设计

由于A-4～A-8轴/P轴间13层、14层悬挑板长度比12层及12层以下悬挑板长度长2.5m，悬挑长度从P轴算起为3.5m，导致13、14层悬挑板模板支撑架无支撑点，且由于悬挑板加长，爬架爬升至12层处无法继续向上爬升，因此需在12层楼板上悬挑工字钢，作为13、14层顶板模板支撑架及外防护脚手架的支撑点，工字钢间距0.9m，悬挑长度为2.5m，锚固长度取悬挑长度的1.5倍，取为3.75m，因此工字钢长度为2.5+3.75=6.25m，取9.0m工字钢。距离工字钢悬挑端部100mm处搭设单排防护脚手架，单排防护脚手架立杆距离悬挑梁边缘距离为500mm，单排防护脚手架步距1.5m，纵距随悬挑钢梁间距。单排脚手架内侧的悬挑钢梁上满铺脚手板，在对应钢梁位置处的脚手板上支设模板支撑架，模板支撑架采用扣件式钢管脚手架，模板支撑体系为900*900*1200mm。防护脚手架单排立杆内侧满挂密目式安全网，操作层上在600mm、1200mm高处设置护身栏杆，立杆内侧的操作层上设不低于180mm的挡脚板。

4 超高超长悬挑板模板支撑体系计算

脚手架采用单排脚手架，步高1.8m，纵距1.2m。脚手架距离建筑物0.55m。根据规范及施工现场情况，拟采用18#工字钢做悬挑梁。具体计算步骤如下：

4.1 荷载统计

荷载计算分为恒荷载和活荷载两部分，恒荷载主要包括立杆、单层脚手板、单层安全网、栏杆挡板。活荷载主要包括施工过程中产生的活荷载以及风荷载。

4.2 采用型钢悬挑梁作为脚手架的支撑结构时，进行如下验算

①工字型钢悬挑梁的抗弯强度、整体稳定性和挠度的计算简图（如图1）。

其中L1为工字钢悬挑锚固长度，L2为工字钢悬挑长度（下同）。

②工字型钢悬挑梁锚固件及其锚固连接的强度。

型钢悬挑梁锚固在主体结构上的U型钢筋拉环按下式计算：？滓=■？燮fl。

在板内的锚固螺栓与楼板的附加钢筋焊接在一起。工字钢的锚固构造如图2。

U型钢筋拉环受的拉力设计值。

在图3中，由此可计算出锚环所受的拉力。

工字钢的自重越大拉环的拉力越小，也就是工字钢的自重对钢拉环拉力是有利的。当采用两个以上拉环时，钢筋拉环的承载能力应乘0.85系数。根据已知条件，即可计算出锚环的强度。锚环和结构锚固如图4所示。

③型钢悬挑梁下建筑结构的承载力验算。

包括混凝土的局部抗压承载能力及混凝土梁的抗弯承载能力验算。混凝土局部抗压承载能力计算简图如图5所示。混凝土梁的抗弯承载能力根据梁所受的荷载情况也可计算出是否满足要求。

通过以上计算，即可确定悬挑型钢的型号规格等设计参数，从而得出悬挑板处的型钢平面布置图。

5 主要研究方法

5.1 施工工艺流程

预埋件设置安装悬挑主梁设置钢梁底斜支撑钢梁上满铺脚手板安装单排防护脚手架（挂安全网）模板支撑架搭设浇筑混凝土拆除

5.2 施工技术要点

①11层顶板预埋直径22mm的一级钢筋做为锚环。工字钢与预埋环之间的空隙用木楔楔紧。

②挑梁用18号9米长工字钢，下部及上部与钢管接触处预焊直径25的短钢筋。

③挑梁下部加钢管斜撑，斜撑采用48.3*3.6mm钢管。

④斜撑横向加4道水平拉杆，斜撑间距同挑梁，要求必须与室内砼柱两侧用水平脚手架钢管卡牢做抱柱连接，不少于两道。

⑤在钢梁端头预留100mm处支设单层钢管防护架，立杆纵距同工字钢，防护架距结构外皮不小于550mm。水平杆步距1800mm。当防护架做护身栏时水平杆步距不大于600mm。外立面竖向剪刀撑按单层防护架搭设要求搭设。防护架内侧下部设180mm高、15mm厚多层板踢脚板。

⑥单层防护架开始支设时，设临时斜支撑与边梁上所预埋短钢管连接，连接步距和间距见详图说明。单层防护架用密目网封严，待本层竖向结构施工完成后，外防护架与框架柱做刚性抱柱连接。

⑦工字钢上满铺脚手板（工字钢下用大眼网封严），脚手板上支设模板支撑立杆。模板支设采用钢管扣件做支架，现浇挑板下立柱支撑横、纵间距为1200mm*900mm。梁底立杆从梁中心线向两侧各横距600mm，纵距900mm，水平杆步距1200mm。

梁、板模板采用15mm厚多层板；梁侧模板用50*100mm木方作次龙骨，间距为200mm，主龙骨采用48.3*3.6mm双钢管用山形件经直径16mm螺栓加固。螺栓间距从梁底向上，梁顶（板下）向下各200mm间距加固，梁下用50*100mm木方做次龙骨，按间距200mm布置，主龙骨用48.3*3.6mm钢管与梁两侧立杆用双扣件锁紧。

⑧当悬挑阳台同条件混凝土强度达到100%强度以后，可拆除11层、10层阳台挑板模板支撑体系。

⑨在12层柱两侧型钢端头设直径20mm钢丝绳与室内砼柱上端拉结。钢丝绳连接端头设4个卡扣，要求钢丝绳与柱子四个阳角处用软材质物垫起。柱之间结构边梁上，按每隔一根型钢间距下一个下直径32mm的PVC套管，待边梁砼浇筑完成达到一定强度后用直径25mm一级钢筋穿墙螺栓外部做蜗牛环用20mm钢丝绳与型钢端头连接，梁内侧螺栓经100*100*10mm铁垫片用双螺母扭紧，扭紧后要求外余丝扣不少于10mm。

特殊要求：支撑体系立柱要求必须对正钢梁中心设置，砼梁下中间立柱下支点要求必须用U型托与经过两根钢梁的100*100mm木方扣紧。

具体做法如图6。

6 关键技术及创新点

超高超长悬挑板模板支撑系统是工程施工中的一大难点，由于模板支撑系统无处生根，悬挑钢梁悬挑长度太大容易产生过大弯曲变形，从而导致安全、质量问}。本工程通过在悬挑钢梁下设置斜向钢管支撑，并将斜向支撑与已有主体结构相连，从而解决了以上问题。

一种超长悬挑板模板支撑体系的搭设方法，以悬挑工字钢作为支撑点，在工字钢下部设钢管支撑解决悬挑长度过长带来的工字钢抗弯性问题。

7 经济及社会效益

7.1 经济效益

对于A2楼P/A7-A8轴处的悬挑长度为2.5m的阳台，若采用落地式满堂支撑架模板体系，需要脚手管大约为5357m，扣件为2000个，若占用时间为60天，则产生的租赁费为：60*（5357*0.01+2000*0.008）=4174.2元，搭拆需要的人工费为：11*10*300=33000元，合计为：33000+4174.2=37174.2元。

若采用悬挑板型钢支撑系统，需要6m长的18号工字钢14根，材料费为：84*24.1*3500=7085.4元，6根6m长的钢丝绳，材料费为：6*6*20=720元，需要脚手管为615m，扣

件210个，材料费为：60*（615*0.01+210*0.008）=468.9元。材料费合计为：7085.4+720+468.9=8274.3元，安拆需要的人工费大概为10000元，合计18274.3元。

综上可知，采用悬挑型钢支撑系统可节约的成本为：37174.2-18274.3=18899.9元。落地式满堂脚手架不包括脚手板、安全密目绿网，专家论证费等。搭设落地式的满堂支撑架模板体系的搭设高度达到50多米，属于超过一定规模危险性较大的分部分项工程，不仅需要专家论证，而且还要采取其他措施来保证安全。由此确定，采用悬挑型钢支撑系统经济效益明显。

7.2 社会效益

本技术运用之后，能够提高生产力水平，不仅提高材料利用率，还能节省工期，提高行业竞争力。

8 结束语

该技术经北京市海淀区中关村永丰产业基地II-22地块中关村壹号一期A区工程A2楼P/A7-A8轴11层处、A3楼N-P/A17轴11层处以及中关村壹号一期D区工程D1楼D～F轴/2-25轴间11层、12层顶板和F/2-24～2-25轴间屋面板中成功应用，直接被应用到本项目其他标段中，该技术已经成熟，在其他项目超高悬挑板施工中，完全可以借鉴使用。

参考文献：

[1]JGJ 130-2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].2011.

[2]JGJ 162-2008，建筑施工模板安全技术规范[S].2008.

[3]GB 50017-2003，钢结构设计规范[S].2003.