超高臨空大跨度超長懸挑板上拉式型鋼支模體系施工技術(shù)

摘 要：隨著社會的發(fā)展，人們對建筑審美越來越高，建筑造型越來越復(fù)雜，大跨度超長懸挑板以其優(yōu)美的造型越來越受設(shè)計師的青睞，然而超高臨空大跨度超長懸挑板施工難度極大，給施工帶來了極大挑戰(zhàn)?；ü娇偛拷?jīng)濟(jì)研發(fā)中心項目1#樓A座共22層，屋面層西側(cè)設(shè)有懸挑板，共長30米，懸挑寬度3.9米，經(jīng)過方案比選，采用上拉式型鋼支模體系施工。施工過程中首先進(jìn)行設(shè)計、驗算并采取了一系列的針對措施，使施工的質(zhì)量和安全都得到了保證，取得了很好的效果。

關(guān)鍵詞：超長大跨度懸挑板，設(shè)計計算，滿堂支撐架，花籃拉桿

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2025.04.039

0 引 言

建筑業(yè)迅速發(fā)展，人民的審美逐漸提高，對建筑物造型不再是簡單化一，追求更為復(fù)雜的外立面造型，而外立面造型需要建筑物異型結(jié)構(gòu)來滿足，但異型結(jié)構(gòu)施工難度大，尤其是超高臨空大跨度超長懸挑板。采用傳統(tǒng)懸挑落地式滿堂腳手架支撐體系，支撐架體設(shè)計難度大，施工難度高，工期長，材料一次性投入大。由中建三局集團(tuán)有限公司承建的花果山總部經(jīng)濟(jì)研發(fā)中心項目，1#樓A座共22層，屋面層層高5.8 m，屋面層結(jié)構(gòu)板面標(biāo)高99.3 m。1#樓屋面層A-1軸西側(cè)存在大跨度懸挑板，下部約40米無結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)施工過程中，采用花籃上拉式型鋼支模體系，懸挑工字鋼做為盤扣式滿堂支撐架的基礎(chǔ)，防護(hù)架采用雙排腳手架進(jìn)行防護(hù)，基礎(chǔ)與滿堂支撐腳手架共用，施工作業(yè)安全可靠，工期短，材料一次性投入少，實施效果良好。

1 工程重難點分析

花果山總部經(jīng)濟(jì)研發(fā)中心項目，1#樓A座共22層，屋面層層高5.8 m，屋面層結(jié)構(gòu)板面標(biāo)高99.3 m。1#樓屋面層A-1周西側(cè)存在大跨度懸挑板，下部共40米無結(jié)構(gòu)體系。存在懸挑梁及120 mm 厚結(jié)構(gòu)板，梁板外挑3.9 m，最大跨度約30 m，因懸挑結(jié)構(gòu)不易留置施工縫，故在21層頂采用花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼搭設(shè)支模架操作平臺，外挑5.1 m。

由于懸挑板標(biāo)高為99.3米，而下部約40米高無結(jié)構(gòu)體系，因此懸挑板滿堂支撐架無法從下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行搭設(shè)，在保證作業(yè)人員安全和施工質(zhì)量的前提下，經(jīng)對比，該懸挑板支撐采用花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼+盤扣式支撐體系，外腳手架采用花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼+雙排鋼管扣件式腳手架進(jìn)行施工。

2 方案對比分析

屋面層懸挑板，梁板外挑3.9 m，最大跨度約30m。三種設(shè)計方案論證分析：方案一，搭設(shè)落地式盤扣式滿堂支撐架；方案二，花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼盤扣式滿堂支撐架；方案三，懸挑工字鋼下?lián)问奖P扣式滿堂支撐架。三套施工方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性、安全性和工期對比分析，決定采用：方案二，花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼盤扣式滿堂支撐架。因本工程為框架結(jié)構(gòu)，故不是適用方案三，懸挑工字鋼下?lián)问奖P扣式滿堂支撐架。若采用方案一，搭設(shè)落地式盤扣式滿堂支撐架，支撐架體高達(dá)40 m，架體無法達(dá)到高寬比3：1要求，對架體加固難度系數(shù)大，高空作業(yè)危險性大且一次性架體投入過多，故選擇方案二，花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼盤扣式滿堂支撐架[1]。

3 設(shè)計驗算

3.1 懸挑工字鋼及架體設(shè)計

（1）懸挑工字鋼設(shè)計：工字鋼采用9 m長18#工字鋼，其中外挑長度5.1 m，錨固段長度為3.9 m，其中第一個錨環(huán)距離結(jié)構(gòu)邊緣不小于0.1 m，外側(cè)錨環(huán)距離工字鋼邊緣不小于0.2 m，中間錨環(huán)距離最外側(cè)錨環(huán)0.1 m，錨固點設(shè)置方式為U型錨固螺栓，錨固螺栓直徑為20 mm，設(shè)置2C18構(gòu)造加強(qiáng)筋，長1500 mm，采用5道鋼筋拉桿上拉。鋼筋拉桿直徑為20 mm，鋼筋拉桿兩端和鋼梁吊拉位置應(yīng)焊接耳板，耳板厚度應(yīng)不小于8 mm，拉桿與建筑物采用1個M20摩擦高強(qiáng)螺栓連接[2]。

（2）架體設(shè)計：面板采用15 mm厚覆膜木膠合板；次龍骨采用40*90 mm木方@250，最大懸挑長度400 mm；主龍骨采用雙鋼管（Φ48×2.8）@900，最大懸挑長度30 0；立桿（盤扣式Φ48×3.2）間距900*1200 mm；步距1500 mm，頂端步距1000 mm（盤扣式Φ48×2.5）；搭設(shè)高度8.4 m；豎向斜桿間隔三滿布（盤扣式盤扣式Φ38×2.5）；可調(diào)托撐伸出頂層水平桿長度≤650 mm。

3.2 懸挑工字鋼及架體設(shè)計

（1）荷載布置參數(shù)及荷載位置布置見表1。荷載位置布置見表2。

（2）計算簡圖如圖1所示。

（3）荷載標(biāo)準(zhǔn)值

q '=gk =0.241=0.241 kN/m

第1排：F '1=F 1'/nz=10.789/1=10.789 kN，第2排：F '2=F 2'/nz=10.789/1=10.789 kN

第3排：F '3=F 3'/nz =10.789/1=10.789 kN，第4排：F '4=F4'/nz=10.789/1=10.789 kN

第5排：F '5=F 5'/nz =10.789/1=10.789 kN

（4）荷載設(shè)計值如圖2所示

q =1.3×gk =1.3×0.241=0.313 kN/m

第1排：F 1=F 1/nz =14.458/1=14.458 kN，第2排：F 2=F 2/nz =14.458/1=14.458 kN

第3排：F 3=F 3/nz =14.458/1=14.458 kN，第4排：F4=F4/nz =14.458/1=14.458 kN

第5排：F 5=F 5/nz =14.458/1=14.458 kN

（5）強(qiáng)度驗算，彎矩圖如圖3所示

σm a x=M m a x /W =3. 214×10 6 /1850 0 0 =17.375N/mm2≤[f ]=215 N/mm2，符合要求。

（6）抗剪驗算，剪力圖如圖4所示

σm a x=M m a x /W =3. 214×10 6 /1850 0 0 =17.375N/mm2≤[f ]=215 N/mm2，符合要求。

（7）撓度驗算，變形圖如圖5所示

νma x= 0.118mm≤[ν]=l /360 =350 0/360 =9.722mm，符合要求

（8）上拉桿件驗算

N SZ1=R S1/tanα1=23.339/tan70.346°=8.335 kN

N SZ2=R S2/tanα2=16.411/tan60.255°=9.378 kN

N SZ3=R S3/tanα3=16.371/tan51.843°=12.863 kN

N SZ4=R S4/tanα4=6.61/tan45.69°=6.452 kN

N SZ5=R S5/tanα5=-0.468/tan40.03°=-0.557 kN

上拉桿件的最大軸向拉力設(shè)計值：NS=max[NS1...NSi]=24.783 kN

軸心受拉穩(wěn)定性計算：σ = N S /A =24.783×103/314.2=78.876 N/mm2≤f =270 N/mm2，符合要求。

（9）花籃螺栓驗算

σ=N s/（π×de2/4）=24.783×103/（π×182/4）=97.39N/mm2≤[ft]=170 N/mm2，符合要求。

（10）懸挑主梁整體穩(wěn)定性驗算

主梁軸向力：

N =|[（-（-N SZ1-N SZ2-N SZ3-N SZ4-N SZ5））]|/nz =|[（-（-8.335-9.378-12.863-6.452--0.557））]|/1=36.471 kN

壓彎構(gòu)件強(qiáng)度：σmax=[M max /（γW ）+N /A ]=[3.214×106/（1.05×185×103）+36.471×103/3074]=28.412N/mm2≤[f ]=215 N/mm2

塑性發(fā)展系數(shù)γ，符合要求。

受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定性分析：

其中φ b——均勻彎曲的受彎構(gòu)件整體穩(wěn)定系數(shù)：

查表《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017-2017）得，φb=1.3

由于φb大于0. 6，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB50017—2017）附表C，得到φb'值為0.85。

Mmax/（φb'Wxf）=3.214×106/（0.853×185×215×103）=0.095≤1，符合要求。

4 施工工藝

搭設(shè)工字鋼→木跳板封閉→拉桿拉設(shè)→外腳手架搭設(shè)→內(nèi)架搭設(shè)。

（1）工字鋼預(yù)埋

采用預(yù)埋U型螺栓，并用Φ20 U型螺栓錨固，預(yù)埋螺栓錨入梁板內(nèi)，其中1 #錨環(huán)距離建筑物結(jié)構(gòu)邊緣距離不小于100 mm，3 #錨環(huán)距離工字鋼邊緣不小于200 mm，2#錨環(huán)與3 #錨環(huán)距離100 mm。

（2）懸挑工字鋼在結(jié)構(gòu)根部處焊接“止退板”，采用工字鋼，與工字鋼進(jìn)行焊接，焊縫厚度8 mm，焊縫長度80 mm。

（3）工字鋼底部封閉

懸挑工字鋼底部掛設(shè)水平兜網(wǎng)，兜網(wǎng)綁扎間距不得超過500 mm，先在懸挑工字鋼上搭設(shè)走鋼，后底部封閉采用木跳板進(jìn)行封閉，后用模板固定在木跳板上。

（4）拉桿拉設(shè)

本工程鋼筋拉桿直徑為20 mm，鋼筋拉桿兩端和鋼梁吊拉位置應(yīng)焊接耳板，耳板厚度應(yīng)不小于8 mm，每個拉桿與建筑物采用1個M20摩擦高強(qiáng)螺栓連接，涉及螺母均采用雙螺母，對與拉桿連接的結(jié)構(gòu)梁進(jìn)行加強(qiáng)，梁底筋加一根同型號，梁箍筋直徑增加一個等級[3]，梁的砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100％，或提高梁砼強(qiáng)度，使用時達(dá)到設(shè)計圖紙中梁砼強(qiáng)度C30，方可安裝拉桿。

花籃螺桿利用絲杠進(jìn)行伸縮，調(diào)整拉桿的松緊，由具有左和右旋螺紋的調(diào)節(jié)桿、螺母及拉桿組成，花籃螺栓為一鑄鋼件，安裝時，旋螺紋的調(diào)節(jié)桿露出花籃螺栓10 mm以上。花籃拉桿吊耳板，a =25 mm，b =25mm，d 0=25 mm，厚度不小于8 mm，工字鋼a =30 mm，b =30 mm，d 0=30 mm，厚度不小于8 mm。

（5）內(nèi)架搭設(shè)

立桿套在懸挑架型鋼上的焊接短鋼筋頭上，采用100 mm長C25鋼筋。

掃地桿、頂部水平桿構(gòu)造

盤扣式支撐架可調(diào)底座調(diào)絲桿插入立桿長度不得小于150 mm，絲桿外露長度不宜大于300 mm，作為掃地桿的最底層水平桿離可調(diào)底座的底板高度不應(yīng)大于550 mm?？烧{(diào)托撐伸出頂層水平桿的懸臂長度嚴(yán)禁超過650 mm，且絲桿外露長度嚴(yán)禁超過450mm，可調(diào)托撐插入立桿長度不得小于150 mm[4]。

5 結(jié) 語

隨著建筑外立面造型越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)落地式滿堂支撐體系因支撐架體設(shè)計難度大，施工難度高，工期長，材料一次性投入大已不適用超高臨空大跨度懸挑板結(jié)構(gòu)。本工程實施的超高臨空大跨度超長懸挑板上拉式型鋼支模體系施工技術(shù)大大縮短了工期，提高了可操作性，同時減少了盤扣腳手架一次性投入，在進(jìn)度、安全、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量方面取得了巨大的成效。本工程實施的花籃拉桿上拉式懸挑工字鋼作為盤扣式滿堂腳手架基礎(chǔ)施工工藝成功案例，希望能為后續(xù)類似項目提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]江志煒，吳立標(biāo)，陳建鋒，等.高空大懸挑混凝土結(jié)構(gòu)支撐體系施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2019（2）：79-82.

[2]黃來紅.懸挑腳手架設(shè)計計算與施工[J].施工技術(shù)，2012，41（S1）：164-167.

[3]石海麗.某懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究[D].西安：長安大學(xué)，2009.

[4]劉玉猛.高空大懸挑混凝土結(jié)構(gòu)支撐體系施工技術(shù)[J].工程技術(shù)研究，2020（4）：43-44.

作者簡介

姚淵，本科，工程師，研究方向為工程技術(shù)管理。

許維謹(jǐn)，本科，助理工程師，研究方向為工程技術(shù)管理。

王偉，本科，工程師，研究方向為工程技術(shù)管理。

（責(zé)任編輯：劉憲銀）