超高層嘉庚式建筑外挑檐口工字鋼懸挑平臺模板支撐系統(tǒng)施工設(shè)計

鄒忠建

摘 要：本文結(jié)合廈門市集美區(qū)某綜合樓懸挑高支模板系統(tǒng)，對其施工設(shè)計、關(guān)鍵構(gòu)件安全驗算和施工組織管理進(jìn)行了探討分析，說明應(yīng)該制定兼顧管理和技術(shù)的施工組織技術(shù)，保障懸挑高支模板系統(tǒng)的施工安全性。

關(guān)鍵詞：建筑工程；懸挑平臺；高大模板；支撐系統(tǒng)

中圖分類號：TU92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.工程概況

廈門市集美區(qū)某綜合樓項目，屋面層周圈外側(cè)有外挑檐口，檐口標(biāo)高110.200，檐口外挑寬度2.1m，外挑區(qū)域板厚120mm，鎖口梁截面尺寸200×400，該部位模板支撐系統(tǒng)擬采用工字鋼懸挑的形式，工字鋼架設(shè)于檐口下兩層樓板，工字鋼上設(shè)一道鋼絲繩拉結(jié)于外挑檐口下一層邊梁上，下?lián)我坏拦ぷ咒撚诠ぷ咒撝髁簯姨魧酉乱粚舆吜好?，模板支撐架搭設(shè)層高8.4m，邊梁截面尺寸位400×900，混凝土強度等級C30。

設(shè)計上述懸挑高大模板支撐系統(tǒng)，并驗算構(gòu)件和體系的安全性，制定嚴(yán)格的施工組織計劃，對于確保該超高支模安全與穩(wěn)定具有重要意義。

2.施工設(shè)計

2.1 施工技術(shù)參數(shù)

模板支撐采用滿堂式支撐架，模板采用915mm× 1830mm×18mm（厚）膠合板，支撐系統(tǒng)選用Φ48.3× 3.6mm鋼管，高大模板支撐系統(tǒng)立桿間距以不大于1100× 1100控制，支架頂部支撐采用可調(diào)頂托，鎖扣梁底設(shè)2道頂托支撐。

模板支撐架主梁的懸挑型鋼采用16#工字鋼，長度采用6m，外挑長度2.2m，另主梁外錨固點距離建筑物邊緣0.1m，懸挑段計算長度2.3m；建筑物外錨固點以內(nèi)工字鋼長度3.7m，扣除主梁端部0.2m及兩個錨固鋼筋之間距離的一半0.1m，工字鋼錨固段長度以3.4m計算。工字鋼間距以1.1m布設(shè)。每根懸挑工字鋼錨固點往外2.2m位置設(shè)置1道鋼絲繩，錨固點往外1.5m位置設(shè)置1道下?lián)喂ぷ咒摚渲邢聯(lián)喂ぷ咒搮⒓邮芰τ嬎?，鋼絲繩作為安全儲備不參加計算。

型鋼懸挑梁固定端采用2對錨固螺栓與建筑結(jié)構(gòu)梁板固定，采用Φ16的螺栓作為懸挑工字鋼錨筋。

上拉鋼絲繩擬采用6×19的鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強度不小于1400MPa，直徑為14mm。下部斜撐采用16#工字鋼，如圖1所示。

2.2 施工方法及工藝

本高支模板施工擬采用如下流程：懸挑梁鋼筋拉環(huán)隨主體施工預(yù)埋——工字鋼主梁吊裝——上部鋼絲繩拉結(jié)、下部工字鋼支撐——架設(shè)梁板頂架——在頂托上安裝梁底木方龍骨——準(zhǔn)備梁底模和側(cè)?！陧斖猩习惭b板底木方龍骨組建樓板模板--高大模板工程專項驗收——柱混凝土澆筑——擺放梁板鋼筋網(wǎng)——在梁板灌筑混凝土、實時監(jiān)控形變狀況——保持混凝土處于合格狀態(tài)，滿足計劃中的混凝土要求——撤模拆頂托及拉桿。

在上述施工方法和工藝的指導(dǎo)下，懸挑梁的安設(shè)、支撐架的搭設(shè)、混凝土的施工以及支頂模板的拆卸等，均按照相關(guān)流程進(jìn)行施工，確保施工過程的安全性和合理性。

3.安全驗算

對于本懸挑高支模板，綜合所有的設(shè)計需求，具體需要驗算的內(nèi)容包含：120mm厚樓板模板支架驗算，200×400梁模板支架計算和多排懸挑架主梁驗算。考慮到每個方案驗算的內(nèi)容較大，這里選擇多排懸挑架主梁驗算作為重點分析。

3.1 主梁的驗算

主梁是整個建筑工程中至關(guān)重要的一個部位，對主梁的核算因盡可能地避免失誤，其驗算的步驟及相關(guān)公式如下：

主梁的強度，σmax=Mmax/W=8.273×106/141000= 58.673N/mm2≤[f]=215N/mm2，符合標(biāo)準(zhǔn)。

主梁抗剪，τmax=Qmax/（8Izδ）[bh02 -（b-δ）h2]= 16.585×1000×[88×1602-（88-6）×140.22]/（8× 11300000×6）=19.6N/mm2，τmax=19.6N/mm2≤[τ]=125N/mm2，符合標(biāo)準(zhǔn)。

主梁的撓度，νmax=1.604mm≤[ν]=2×lx/360=2× 2300/360=12.778mm，符合標(biāo)準(zhǔn)。

主梁的支座反力，R1=0.422kN，R2=4.363kN，R3= 38.345kN。

3.2 下?lián)螚U件的驗算

下?lián)螚U件的相關(guān)計算較為復(fù)雜，需要萬分仔細(xì)，其驗算的步驟及相關(guān)公式如下：

下?lián)螚U件的角度：

β1=arctanL1/L2=arctan（4200/1400）=71.565°。

下?lián)螚U件的支座力：

RX1=nzR3=1×38.345=38.345kN。

主梁的軸向力：

NXZ1=RX1/tanβ1=38.345/tan71.565°=12.782kN。

下?lián)螚U件的軸向力：

NX1=RX1/sinβ1=38.345/sin71.565°=40.419kN。

下?lián)螚U件最大軸向拉力：

NX=max[Nx1...Nxi]=40.419kN。

下?lián)螚U的長度：

L01=（L12 +L22 ）0.5=（42002+14002）0.5=4427.189mm。

下?lián)螚U的長細(xì)比：λ1=L01/i=4427.189/65.8=67.283。

查詢《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50017-2003表C可知，φ1=0.791。

當(dāng)φ大于0.6時，φ1′=0.713。

軸心受壓穩(wěn)定性：

σ1=NX1/（φ1′A）=40419.487/（0.713×2610）=21.705N/mm2≤f=205N/mm2，符合標(biāo)準(zhǔn)。

計算接焊縫：

σ=NX/（lwt）=40.419×103/A=40.419×103/2610= 15.486N/mm2≤f cw =185N/mm2，發(fā)個標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 懸挑主梁整體穩(wěn)定性的驗算

懸挑主梁整理穩(wěn)定性關(guān)系到整個建筑工程是安全系數(shù)，甚至?xí)绊懙饺藗兊纳】岛拓敭a(chǎn)安全，其驗算不容許出現(xiàn)差錯，具體步驟及相關(guān)公式如下：

主梁的軸向力：

N=|[（-（NXZ1））]|/nz=|[（-（12.782））]|/1=12.782kN。

壓彎構(gòu)件的強度：

σmax=Mmax/（γW）+N/A=8.273×106/（1.05×141× 103）+12.782×103/2610=60.776N/mm2≤[f]=215N/mm2，塑性發(fā)展的系數(shù)γ，符合標(biāo)準(zhǔn)。

受彎構(gòu)件的整體穩(wěn)定性分析：其中φb——均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)：查詢《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）表可知，φb=1.3，由于φb大于0.6，依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017-2003）附表B，可知φb′值取0.85。σ=Mmax/（φbWx）=8.273×106/（0.853×141×103）= 68.778N/mm2≤[f]=215N/mm2，符合標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 懸挑主梁錨固段與樓板的連接計算

由于錨固螺栓未受拉力，不需要進(jìn)行計算，節(jié)點只需按照構(gòu)造做法即可。

4.施工組織及管理

建立外挑檐口工字鋼懸挑平臺模板支撐系統(tǒng)的施工組織和管理計劃，對于施工工序的順利開展具有重要價值。施工中難免會存在管理不到位，監(jiān)管措施不到位等問題，抓好監(jiān)督和管理是防范問題發(fā)生的重點。

（1）展開并完善相關(guān)技術(shù)保障工作，架設(shè)和撤除大型模架、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、灌筑混凝土等工作進(jìn)行之前，一定要讓施工人員熟悉相關(guān)技術(shù)并詳細(xì)了解有關(guān)注意事項。

（2）設(shè)定監(jiān)測點，實時監(jiān)測支架的變形和受力情況。

（3）嚴(yán)格按照施工組織計劃和流程開展作業(yè)，在每項工程開展完成后應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真檢查分析，在確保無誤后方可進(jìn)行下一步的工序。

結(jié)語

工字鋼懸挑平臺高支模板是本建設(shè)項目的難點之一，確保其施工安全和穩(wěn)定性具有重要意義。本文依托廈門市集美區(qū)某綜合樓項目的工字鋼懸挑平臺高支模板，研究了支撐系統(tǒng)的施工設(shè)計、安全驗算和施工組織管理等，說明了確保這類模板工程順利施工應(yīng)該從技術(shù)方案和管理方案兩個層次保證。

參考文獻(xiàn)

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