超高層住宅樓懸挑避難間支模架驗算及施工

章旭江，程勇俊，李亞龍，邵帥帥，王超迪

（浙江省東陽第三建筑工程有限公司，浙江東陽322100）

1 工程概況

惠州保利達江灣南岸花園9－12號樓，商業(yè)樓19號樓工程，位于惠州江北東江北岸望江地段，共5棟塔樓，總建筑面積為65 429 m2。其中10號樓為42層，建筑高度為134.65 m；11、12號樓為38層，建筑高度為119.10 m，采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。

本工程11號樓避難間設(shè)置在11層、27層，避難間北側(cè)懸挑3.4 m，東西兩側(cè)各懸挑1.9 m，標準層層高為3.0 m。避難間結(jié)構(gòu)平面圖見圖1，其中陰影部分為懸挑結(jié)構(gòu)。

2 支模方案

2.1 支模難點

避難間三面懸挑，且避難間以下樓層的結(jié)構(gòu)平面較小，大部分還是樓梯間、電梯井，懸挑型鋼布置時不容易錯開，難度很大。

每根工字鋼次梁、主梁、鋼絲繩受力工況不同，計算量大且繁瑣。

圖1 避難間結(jié)構(gòu)平面

2.2 搭設(shè)方案

在該樓層下3層（24層樓面）設(shè)置懸挑型鋼，在型鋼面搭設(shè)扣件式鋼管支架支承梁板結(jié)構(gòu)模板，支模架高度9.0 m，支模架外側(cè)設(shè)置600 mm寬防護腳手架。支架底層懸挑型鋼為20a＃工字鋼，面層型鋼為16＃工字鋼。20a＃工字鋼下焊接16＃工字鋼斜撐作為安全儲備，不參與計算。型鋼懸挑部分通過多道鋼絲繩與上層結(jié)構(gòu)拉緊（鋼絲繩均獨立設(shè)置拉環(huán)，嚴禁共用拉環(huán)）。16＃工字鋼面上垂直型鋼方向每隔300 mm設(shè)置φ48×3.5鋼管，鋼管上密鋪鋼筋棚板，鋼筋棚板下設(shè)置密目兜底網(wǎng)。型鋼布置見圖2，支模架剖面圖見圖3。

圖2 型鋼布置示意

圖3 支模架剖面

3 計算過程

第一步，驗算梁板支模架。

利用品茗建筑安全計算軟件驗算避難間梁板支模架。

由于避難間上下兩層平面結(jié)構(gòu)自重都通過支模架傳遞給底部懸挑工字鋼，所以支模架計算時須同時考慮27層和28層的結(jié)構(gòu)自重，施工人員及設(shè)備等可變荷載按一層考慮。

避難層單層混凝土板厚為120 mm，計算時考慮兩層結(jié)構(gòu)自重，即等效于按板厚240 mm計算支模架。計算混凝土梁支模架時，混凝土自重、鋼筋自重均按兩倍考慮，即新澆筑混凝土自重標準值按24×2＝48（kN／m3）考慮，混凝土梁內(nèi)鋼筋自重標準值按1.5×2＝3（kN／m3）考慮。

第二步，驗算工字鋼次梁。

根據(jù)第一步計算過程中得出的梁、板支模架立桿的軸向力設(shè)計值，將其作用于16＃工字鋼次梁，次梁支座為20＃工字鋼。根據(jù)圖2型鋼主次梁位置尺寸，利用理正結(jié)構(gòu)設(shè)計工具箱軟件中的鋼連續(xù)梁計算模塊，驗算16＃工字鋼次梁的強度及撓度。

第三步，驗算工字鋼主梁。

根據(jù)第二步16＃工字鋼次梁計算時得出的剪力圖，求算術(shù)和得出支座反力。根據(jù)作用力與反作用力關(guān)系，將次梁支座反力作為20＃工字鋼主梁的外力，并以鋼絲繩張拉點為主梁支座，利用理正結(jié)構(gòu)設(shè)計工具箱軟件中的鋼連續(xù)梁計算模塊，驗算20＃工字鋼主梁的強度及撓度。

圖4是某根工字鋼次梁剪力圖，根據(jù)該圖可得出從左到右6個支座反力分別為：10.9＋9.1＝20.0（kN），12.1＋12.7＝24.8（kN），8.4＋11.4＝19.8（kN），10.7＋9.1＝19.8（kN），11.9＋12.9＝24.8（kN），8.4＋11.6＝20.0（kN）。

圖4 工字鋼次梁剪力

第四步，驗算鋼絲繩。

根據(jù)第三步20＃工字鋼主梁計算時得出的剪力圖，得出支座反力。對支座點進行受力分析可知，鋼絲繩拉力的豎向分力與該支座反力相等，進而求得鋼絲繩所受拉力。設(shè)鋼絲繩與水平鋼梁夾角為α，支座反力為R，則鋼絲繩所受拉力：T＝R／sinα。

由于每根主鋼梁的鋼絲繩角度不同，支座反力也不同，且主鋼梁數(shù)量較多，故鋼絲繩選型重復(fù)計算量多且繁瑣，此處應(yīng)充分利用EXCEL表格建立運算關(guān)系式進行自動計算。表1為部分型鋼主梁計算斜拉鋼絲繩所需破斷力的相應(yīng)EXCEL表格。其過程為：將CAD圖紙中量取的鋼絲繩水平夾角化為弧度值，再計算對應(yīng)正弦值，結(jié)合支座反力及公式T＝R／sinα得出鋼絲繩承受拉力。再根據(jù)鋼絲繩的換算系數(shù)及安全系數(shù)K，得出鋼絲繩破斷拉力。最后根據(jù)鋼絲繩破斷拉力查鋼絲繩性能參數(shù)表確定鋼絲繩規(guī)格。

第五步，驗算鋼拉環(huán)。

拉環(huán)采用直徑20 mmHPB300級別圓鋼，其允許拉力為：

［F g］＝σ（2A）＝σπd2／2＝65×π×202／2＝40.8（kN）。

由于本方案鋼絲繩拉力均小于40.8 kN，故直徑20 mmHPB300級別圓鋼滿足要求。

表1 部分型鋼主梁計算斜拉鋼絲繩所需破斷力的相應(yīng)EXCEL表格

4 高支模支撐系統(tǒng)安裝步驟

安裝步驟如下：準備工作→定位放線，確定型鋼及立桿位置→23層預(yù)埋鋼板→24層預(yù)埋鋼筋拉環(huán)→25、26層預(yù)埋鋼筋吊環(huán)→24層樓面放置20a工字鋼、16＃工字鋼（主梁）、斜撐工字鋼焊接→張拉鋼絲繩→放置16＃工字鋼（次梁）并點焊連接→在16＃工字鋼上搭設(shè)滿堂架→安裝梁底主次龍骨→安裝底?！啄ｎA(yù)檢、起拱控制→綁扎梁鋼筋并經(jīng)驗收合格→安裝側(cè)模→安裝側(cè)模次主龍骨→安裝對拉螺栓→安裝板底模板→全面檢查安裝質(zhì)量并驗收［1］。

5 高支模系統(tǒng)拆除

滿堂鋼管支模架拆除后，用氣割將工字鋼次梁與主梁點焊連接處割開，次梁一端用麻繩由兩人拉住，麻繩與柱環(huán)繞兩周，次梁另外一端由塔吊通過吊鉤鋼絲繩緩慢拉出［2］。兩人緩緩地放松麻繩，每次放200～300 mm，待工字鋼在空中處于平衡狀態(tài)之后，由塔吊下放吊至指定位置。次梁全部拆除完成后，主梁也用相同方法拆除，不同之處是主梁端部及下斜撐端部應(yīng)各用麻繩由4人拉?。?］。

6 結(jié) 語

本工程已完成竣工驗收，在避難層結(jié)構(gòu)施工過程中，未發(fā)現(xiàn)型鋼支模架有異?，F(xiàn)象。這說明此次避難層結(jié)構(gòu)型鋼支模架設(shè)計和施工是成功的，可為今后類似工程施工提供借鑒。