高空超長(zhǎng)懸挑板型鋼支撐系統(tǒng)技術(shù)的研究

常燕超

摘要： 本文以中關(guān)村永豐產(chǎn)業(yè)基地II—22地塊中關(guān)村壹號(hào)項(xiàng)目（A、D區(qū)）項(xiàng)目為工程實(shí)例，對(duì)高空中懸挑現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板的模板支撐系統(tǒng)進(jìn)行了研究分析，保證系統(tǒng)安全適用的前提下再采取合理的構(gòu)造措施，形成一種安全可靠、方便施工的支撐體系，以后同類工程施工提供參考。

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.

關(guān)鍵詞： 懸挑板；型鋼支撐；腳手架

Key words： cantilever plate；steel support；scaffold

中圖分類號(hào)：TU731.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）05-0112-03

1 研究背景

本文通過對(duì)高空懸挑現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工中遇到的實(shí)際問題，設(shè)計(jì)了較為合理的高空超長(zhǎng)懸挑板型鋼支撐系統(tǒng)，為高空懸挑混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑質(zhì)量和施工安全提供了可靠的技術(shù)支撐，同時(shí)也節(jié)約了成本。以中關(guān)村壹號(hào)項(xiàng)目A2、A3樓12、13、14層懸挑板研究對(duì)象，通過對(duì)高空超長(zhǎng)懸挑板模板支撐體系的設(shè)計(jì)與驗(yàn)算，研究出一套確保安全、方便可行、經(jīng)濟(jì)合理的施工方法。研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：（1）超高超長(zhǎng)懸挑板模板支撐體系的設(shè)計(jì)；（2）超高超長(zhǎng)懸挑板模板支撐體系的安全穩(wěn)定性驗(yàn)算。

2 項(xiàng)目概況

中關(guān)村永豐產(chǎn)業(yè)基地II-22地塊中關(guān)村壹號(hào)項(xiàng)目是經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)的中關(guān)村高新產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)中的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。主體建設(shè)為三個(gè)功能區(qū)，即高新產(chǎn)業(yè)研發(fā)區(qū)、科研單位辦公區(qū)、會(huì)議餐飲配套服務(wù)區(qū)。中關(guān)村永豐產(chǎn)業(yè)基地II-22地塊中關(guān)村壹號(hào)一期（A、D區(qū)）工程項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱中關(guān)村壹號(hào)一期（A、D區(qū)）工程）。位于北京市海淀區(qū)永豐高科技產(chǎn)業(yè)基地，東臨永嘉北路，南臨北清路，西臨永豐路，北臨豐秀東路。

中關(guān)村永豐產(chǎn)業(yè)基地II-22地塊中關(guān)村壹號(hào)一期項(xiàng)目A區(qū)總建筑面積127620m2，其中地上部分由A1～A5共5棟建筑物組成，D區(qū)總建筑面積104700m2，其中地上部分由D1～D4共4棟建筑物組成。A2、A3工程P軸12、13、14層陽臺(tái)，懸挑長(zhǎng)度2.5米、3.5米。D1樓D～F軸/2-25軸間11層、12層頂板和F/2-24～2-25軸間懸挑板長(zhǎng)度為2.2m。

本文以中關(guān)村壹號(hào)項(xiàng)目A2、A3樓12、13、14層懸挑板研究對(duì)象，通過對(duì)高空大懸挑現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)施工中遇到的實(shí)際問題，設(shè)計(jì)了較為合理的高空超長(zhǎng)懸挑板型鋼支撐系統(tǒng)，并對(duì)高空超長(zhǎng)懸挑板模板支撐體系進(jìn)行了設(shè)計(jì)與驗(yàn)算，研究出了一套安全、方便可行、經(jīng)濟(jì)合理的施工方法。

3 超高超長(zhǎng)懸挑板模板支撐體系設(shè)計(jì)

由于A-4～A-8軸/P軸間13層、14層懸挑板長(zhǎng)度比12層及12層以下懸挑板長(zhǎng)度長(zhǎng)2.5m，懸挑長(zhǎng)度從P軸算起為3.5m，導(dǎo)致13、14層懸挑板模板支撐架無支撐點(diǎn)，且由于懸挑板加長(zhǎng)，爬架爬升至12層處無法繼續(xù)向上爬升，因此需在12層樓板上懸挑工字鋼，作為13、14層頂板模板支撐架及外防護(hù)腳手架的支撐點(diǎn)，工字鋼間距0.9m，懸挑長(zhǎng)度為2.5m，錨固長(zhǎng)度取懸挑長(zhǎng)度的1.5倍，取為3.75m，因此工字鋼長(zhǎng)度為2.5+3.75=6.25m，取9.0m工字鋼。距離工字鋼懸挑端部100mm處搭設(shè)單排防護(hù)腳手架，單排防護(hù)腳手架立桿距離懸挑梁邊緣距離為500mm，單排防護(hù)腳手架步距1.5m，縱距隨懸挑鋼梁間距。單排腳手架內(nèi)側(cè)的懸挑鋼梁上滿鋪腳手板，在對(duì)應(yīng)鋼梁位置處的腳手板上支設(shè)模板支撐架，模板支撐架采用扣件式鋼管腳手架，模板支撐體系為900*900*1200mm。防護(hù)腳手架單排立桿內(nèi)側(cè)滿掛密目式安全網(wǎng)，操作層上在600mm、1200mm高處設(shè)置護(hù)身欄桿，立桿內(nèi)側(cè)的操作層上設(shè)不低于180mm的擋腳板。

4 超高超長(zhǎng)懸挑板模板支撐體系計(jì)算

腳手架采用單排腳手架，步高1.8m，縱距1.2m。腳手架距離建筑物0.55m。根據(jù)規(guī)范及施工現(xiàn)場(chǎng)情況，擬采用18#工字鋼做懸挑梁。具體計(jì)算步驟如下：

4.1 荷載統(tǒng)計(jì)

荷載計(jì)算分為恒荷載和活荷載兩部分，恒荷載主要包括立桿、單層腳手板、單層安全網(wǎng)、欄桿擋板?；詈奢d主要包括施工過程中產(chǎn)生的活荷載以及風(fēng)荷載。

4.2 采用型鋼懸挑梁作為腳手架的支撐結(jié)構(gòu)時(shí)，進(jìn)行如下驗(yàn)算

①工字型鋼懸挑梁的抗彎強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性和撓度的計(jì)算簡(jiǎn)圖（如圖1）。

其中L1為工字鋼懸挑錨固長(zhǎng)度，L2為工字鋼懸挑長(zhǎng)度（下同）。

②工字型鋼懸挑梁錨固件及其錨固連接的強(qiáng)度。

型鋼懸挑梁錨固在主體結(jié)構(gòu)上的U型鋼筋拉環(huán)按下式計(jì)算：？滓=■？燮fl。

在板內(nèi)的錨固螺栓與樓板的附加鋼筋焊接在一起。工字鋼的錨固構(gòu)造如圖2。

U型鋼筋拉環(huán)受的拉力設(shè)計(jì)值。

在圖3中，由此可計(jì)算出錨環(huán)所受的拉力。

工字鋼的自重越大拉環(huán)的拉力越小，也就是工字鋼的自重對(duì)鋼拉環(huán)拉力是有利的。當(dāng)采用兩個(gè)以上拉環(huán)時(shí)，鋼筋拉環(huán)的承載能力應(yīng)乘0.85系數(shù)。根據(jù)已知條件，即可計(jì)算出錨環(huán)的強(qiáng)度。錨環(huán)和結(jié)構(gòu)錨固如圖4所示。

③型鋼懸挑梁下建筑結(jié)構(gòu)的承載力驗(yàn)算。

包括混凝土的局部抗壓承載能力及混凝土梁的抗彎承載能力驗(yàn)算?；炷辆植靠箟撼休d能力計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖5所示?；炷亮旱目箯澇休d能力根據(jù)梁所受的荷載情況也可計(jì)算出是否滿足要求。

通過以上計(jì)算，即可確定懸挑型鋼的型號(hào)規(guī)格等設(shè)計(jì)參數(shù)，從而得出懸挑板處的型鋼平面布置圖。

5 主要研究方法

5.1 施工工藝流程

預(yù)埋件設(shè)置→安裝懸挑主梁→設(shè)置鋼梁底斜支撐→鋼梁上滿鋪腳手板→安裝單排防護(hù)腳手架（掛安全網(wǎng)）→模板支撐架搭設(shè)→澆筑混凝土→拆除

5.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

①11層頂板預(yù)埋直徑22mm的一級(jí)鋼筋做為錨環(huán)。工字鋼與預(yù)埋環(huán)之間的空隙用木楔楔緊。

②挑梁用18號(hào)9米長(zhǎng)工字鋼，下部及上部與鋼管接觸處預(yù)焊直徑25的短鋼筋。

③挑梁下部加鋼管斜撐，斜撐采用48.3*3.6mm鋼管。

④斜撐橫向加4道水平拉桿，斜撐間距同挑梁，要求必須與室內(nèi)砼柱兩側(cè)用水平腳手架鋼管卡牢做抱柱連接，不少于兩道。

⑤在鋼梁端頭預(yù)留100mm處支設(shè)單層鋼管防護(hù)架，立桿縱距同工字鋼，防護(hù)架距結(jié)構(gòu)外皮不小于550mm。水平桿步距1800mm。當(dāng)防護(hù)架做護(hù)身欄時(shí)水平桿步距不大于600mm。外立面豎向剪刀撐按單層防護(hù)架搭設(shè)要求搭設(shè)。防護(hù)架內(nèi)側(cè)下部設(shè)180mm高、15mm厚多層板踢腳板。

⑥單層防護(hù)架開始支設(shè)時(shí)，設(shè)臨時(shí)斜支撐與邊梁上所預(yù)埋短鋼管連接，連接步距和間距見詳圖說明。單層防護(hù)架用密目網(wǎng)封嚴(yán)，待本層豎向結(jié)構(gòu)施工完成后，外防護(hù)架與框架柱做剛性抱柱連接。

⑦工字鋼上滿鋪腳手板（工字鋼下用大眼網(wǎng)封嚴(yán)），腳手板上支設(shè)模板支撐立桿。模板支設(shè)采用鋼管扣件做支架，現(xiàn)澆挑板下立柱支撐橫、縱間距為1200mm*900mm。梁底立桿從梁中心線向兩側(cè)各橫距600mm，縱距900mm，水平桿步距1200mm。

梁、板模板采用15mm厚多層板；梁側(cè)模板用50*100mm木方作次龍骨，間距為200mm，主龍骨采用48.3*3.6mm雙鋼管用山形件經(jīng)直徑16mm螺栓加固。螺栓間距從梁底向上，梁頂（板下）向下各200mm間距加固，梁下用50*100mm木方做次龍骨，按間距200mm布置，主龍骨用48.3*3.6mm鋼管與梁兩側(cè)立桿用雙扣件鎖緊。

⑧當(dāng)懸挑陽臺(tái)同條件混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%強(qiáng)度以后，可拆除11層、10層陽臺(tái)挑板模板支撐體系。

⑨在12層柱兩側(cè)型鋼端頭設(shè)直徑20mm鋼絲繩與室內(nèi)砼柱上端拉結(jié)。鋼絲繩連接端頭設(shè)4個(gè)卡扣，要求鋼絲繩與柱子四個(gè)陽角處用軟材質(zhì)物墊起。柱之間結(jié)構(gòu)邊梁上，按每隔一根型鋼間距下一個(gè)下直徑32mm的PVC套管，待邊梁砼澆筑完成達(dá)到一定強(qiáng)度后用直徑25mm一級(jí)鋼筋穿墻螺栓外部做蝸牛環(huán)用20mm鋼絲繩與型鋼端頭連接，梁內(nèi)側(cè)螺栓經(jīng)100*100*10mm鐵墊片用雙螺母扭緊，扭緊后要求外余絲扣不少于10mm。

特殊要求：支撐體系立柱要求必須對(duì)正鋼梁中心設(shè)置，砼梁下中間立柱下支點(diǎn)要求必須用U型托與經(jīng)過兩根鋼梁的100*100mm木方扣緊。

具體做法如圖6。

6 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

超高超長(zhǎng)懸挑板模板支撐系統(tǒng)是工程施工中的一大難點(diǎn)，由于模板支撐系統(tǒng)無處生根，懸挑鋼梁懸挑長(zhǎng)度太大容易產(chǎn)生過大彎曲變形，從而導(dǎo)致安全、質(zhì)量問題。本工程通過在懸挑鋼梁下設(shè)置斜向鋼管支撐，并將斜向支撐與已有主體結(jié)構(gòu)相連，從而解決了以上問題。

一種超長(zhǎng)懸挑板模板支撐體系的搭設(shè)方法，以懸挑工字鋼作為支撐點(diǎn)，在工字鋼下部設(shè)鋼管支撐解決懸挑長(zhǎng)度過長(zhǎng)帶來的工字鋼抗彎性問題。

7 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

7.1 經(jīng)濟(jì)效益

對(duì)于A2樓P/A7-A8軸處的懸挑長(zhǎng)度為2.5m的陽臺(tái)，若采用落地式滿堂支撐架模板體系，需要腳手管大約為5357m，扣件為2000個(gè)，若占用時(shí)間為60天，則產(chǎn)生的租賃費(fèi)為：60*（5357*0.01+2000*0.008）=4174.2元，搭拆需要的人工費(fèi)為：11*10*300=33000元，合計(jì)為：33000+4174.2=37174.2元。

若采用懸挑板型鋼支撐系統(tǒng)，需要6m長(zhǎng)的18號(hào)工字鋼14根，材料費(fèi)為：84*24.1*3500=7085.4元，6根6m長(zhǎng)的鋼絲繩，材料費(fèi)為：6*6*20=720元，需要腳手管為615m，扣

件210個(gè)，材料費(fèi)為：60*（615*0.01+210*0.008）=468.9元。材料費(fèi)合計(jì)為：7085.4+720+468.9=8274.3元，安拆需要的人工費(fèi)大概為10000元，合計(jì)18274.3元。

綜上可知，采用懸挑型鋼支撐系統(tǒng)可節(jié)約的成本為：37174.2-18274.3=18899.9元。落地式滿堂腳手架不包括腳手板、安全密目綠網(wǎng)，專家論證費(fèi)等。搭設(shè)落地式的滿堂支撐架模板體系的搭設(shè)高度達(dá)到50多米，屬于超過一定規(guī)模危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程，不僅需要專家論證，而且還要采取其他措施來保證安全。由此確定，采用懸挑型鋼支撐系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益明顯。

7.2 社會(huì)效益

本技術(shù)運(yùn)用之后，能夠提高生產(chǎn)力水平，不僅提高材料利用率，還能節(jié)省工期，提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

8 結(jié)束語

該技術(shù)經(jīng)北京市海淀區(qū)中關(guān)村永豐產(chǎn)業(yè)基地II-22地塊中關(guān)村壹號(hào)一期A區(qū)工程A2樓P/A7-A8軸11層處、A3樓N-P/A17軸11層處以及中關(guān)村壹號(hào)一期D區(qū)工程D1樓D～F軸/2-25軸間11層、12層頂板和F/2-24～2-25軸間屋面板中成功應(yīng)用，直接被應(yīng)用到本項(xiàng)目其他標(biāo)段中，該技術(shù)已經(jīng)成熟，在其他項(xiàng)目超高懸挑板施工中，完全可以借鑒使用。

參考文獻(xiàn)：

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