劉 翔

（甘肅第三建設集團有限公司，甘肅 蘭州）

引言

近年來，高層建筑物的造型為彰顯建筑物的個性，突出建筑物的雄姿風韻，高空大跨度懸挑結構越來越被廣泛使用，但由于高空大跨度懸挑結構施工時模板支撐存在跨度大、高度高、施工荷載大、難度及危險性高等特點，給模板支撐系統(tǒng)施工帶來很大困難，因此如何在施工中做到技術先進、保證質(zhì)量、確保安全是建筑物高空大跨度懸挑結構模板支撐的關鍵內(nèi)容[1]。

本研究通過實際工程項目，總結出建筑物高空大跨度懸挑結構模板支撐施工技術方法，利用工程結構作為懸挑鋼平臺承力支點，主次鋼梁及斜撐桿通過焊接形成持力平臺，從而將懸挑結構自重及施工荷載通過鋼平臺及斜撐桿傳遞分攤到下層結構樓層上，從而實現(xiàn)了用常規(guī)工藝進行高空大跨度懸挑結構的模板支設工作，為鋼平臺設計搭設提供了理論依據(jù)。

1 工程概況

由本公司施工的蘭州某能源大廈，位于蘭州高新技術開發(fā)區(qū)，總建筑面積53 980 m2，框剪剪力墻結構，地上二十五層，地下二層，在二十層處挑出五層結構。懸挑最外沿拉梁的截面尺寸為300 mm×800 mm，板厚為120 mm。采用常規(guī)的落地式模板高支撐架無法滿足要求，綜合考慮上部荷載，結構受力及變形、安全、經(jīng)濟成本等各方面因素，通過建模理論分析計算，采取了在十九層樓面搭設大跨度懸挑支模鋼平臺，有效地解決了上部懸挑結構施工難題，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

2 工藝特點

（1） 本懸挑型鋼平臺搭設在77.1 m高空處，平臺尺寸24.2×5 m，由型鋼挑梁、次梁及斜撐梁通過焊接連接組成主要受力骨架，作為上部鋼筋砼結構施工承力平臺，經(jīng)濟可行，安全可靠[2]。（2） 本懸挑鋼平臺既做為上部結構模板支撐平臺，又做為該懸挑部位安全防護架體搭設支撐平臺，既解決了施工難題，又保證了施工安全。（3） 對擱置鋼梁的樓層梁板進行承載力驗算，并適當采取支撐加固措施，同時，對斜撐桿與下層梁連接部位采取預埋扣壓固定角鋼保護措施，使下層梁受力均勻，并有效保證了斜撐桿與下層梁焊接連接的可靠性，同時又保證了鋼平臺下部梁板結構的安全。（4） 在高空懸挑結構施工中，以懸挑支模鋼平臺替代傳統(tǒng)的落地式高支模支撐體系，避免了現(xiàn)場大量周轉(zhuǎn)材料及勞動力的投入，減輕勞動強度，便于立體交叉作業(yè)。（5） 施工過程中，對鋼平臺設置變形監(jiān)測點進行變形監(jiān)測，實時了解上部結構施工中懸挑鋼平臺的受力狀況，以便根據(jù)情況對施工過程進行調(diào)控，保證施工安全。（6） 本懸挑鋼平臺受力明確，可承受較大上部荷載，搭設簡便，安全可靠，施工方便、快捷，同時制作鋼平臺的型鋼，回收利用率高。

3 適用范圍

本施工方法適用于高空大跨度懸挑結構施工。

4 工藝原理

利用工程結構作為懸挑鋼平臺承力支點，主次鋼梁及斜撐桿通過焊接形成持力平臺，從而將懸挑結構自重及施工荷載通過鋼平臺及斜撐桿傳遞分攤到下層結構樓層上，從而實現(xiàn)了用常規(guī)工藝進行高空大跨度懸挑結構的模板支設工作[3]。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程

5.1.1 鋼平臺的設計流程 施工荷載計算→鋼平臺選型→鋼平臺內(nèi)力、變形驗算→優(yōu)化設計→形成方案并完善。

5.1.2 鋼平臺制作安裝流程 材料進場檢驗→下料加工→主梁及斜撐桿焊接連接成整體部件→部件吊裝、拼裝、校正、高強螺栓緊固→次梁焊接→防雷接地→整體檢查。

5.2 操作要點

5.2.1 施工準備 （1） 對擱置型鋼挑梁的樓層梁板進行承載力驗算，并進行相應的加固處理，要求樓層板厚度不小于120 mm，否則應采取加固措施，同時，應對該層梁板采用扣件式鋼管腳手架進行豎向支撐。鋼平臺搭設時，固定平臺的樓層梁板必須達到設計強度。（2） 固定件預埋：在擱置挑梁的樓層梁板及下層斜撐桿固定樓面邊梁鋼筋綁扎完畢后，預埋固定U型拉環(huán)(必須采用一級鋼)及高強螺栓、固定保護角鋼，預埋位置必須準確，砼澆筑完畢并達到設計強度后，方可開始鋼平臺的安裝，預埋拉環(huán)及高強螺栓具體構造見圖2- 圖4[4]。

圖2 拉環(huán)構造

圖3 鋼梁錨固點處碎板底鋼墊板構造

圖4 節(jié)點詳圖

5.2.2 鋼平臺設計 根據(jù)施工中的荷載分析，經(jīng)過建模理論計算及砼抗壓強度計算，鋼平臺主梁采用9 m 長28a 工字鋼，錨固長度為4 m，懸挑主梁間距為900 mm，用三道U 形鋼筋環(huán)與梁板連接，次梁采用5#槽鋼，離墻面200 mm處起布置，由里向外端間距分別為900 mm、1 200 mm、1 200 mm、900 mm、500 mm，確定了鋼平臺的設計參數(shù)后，進行鋼平臺的搭設，同時編制專項施工方案，并經(jīng)論證后實施。懸挑架平面見圖5。

圖5 懸挑架平面

5.2.3 鋼梁、鋼支撐加工制作 鋼平臺主要由工字鋼和槽鋼組成，下料時要嚴格按設計要求的長度進行一次下料，并考慮焊接的收縮余量及切割加工余量，型鋼與型鋼連接采用E43 型焊條，二級焊縫，焊接嚴格按鋼結構施工操作規(guī)程施工，要求采用全熔的兩面焊焊縫，并確保每條焊縫質(zhì)量全部合格。型鋼上鉆孔采用搖臂鉆床及磁吸電鉆加工，螺栓開孔徑大于螺栓直徑2 mm。在地面將主梁及斜撐桿焊接牢固，并在工字鋼梁上將固定立桿鋼管的短鋼筋焊接到位(φ25，長度100 mm)。同時在鋼梁上設置吊環(huán)便于吊裝[5]。

5.2.4 鋼梁、鋼支撐吊裝就位 在擱置鋼梁樓層板面上放出工字鋼的位置線，將加工焊接好的工字鋼主梁及斜撐構件用塔吊吊裝放至設計位置，再用U 形鋼筋拉環(huán)與板面進行可靠連接固定，然后將斜撐與下層梁內(nèi)預埋扣壓角鋼進行焊接。待鋼梁及斜撐桿焊接固定好后，方可松開塔吊吊點。如此逐一將主梁及斜撐吊裝焊接固定到位后，進行次梁安裝[6]。

5.2.5 次梁安裝 在懸挑工字鋼梁上采用槽鋼作為次梁，次梁離墻面200 mm處起布置，按設計間距將次梁與工字鋼主梁焊接牢固，形成鋼平臺主框架，在鋼平臺主框架上滿鋪密目網(wǎng)及竹膠板組成水平防護。

5.2.6 安全防護 在懸挑鋼平臺周邊搭設單排安全防護欄桿，并用密目網(wǎng)進行全封閉。同時在防護欄桿上設置避雷針，與整幢建筑樓層內(nèi)防雷接地系統(tǒng)連為整體，以確保鋼平臺防雷安全。

5.2.7 堆載試驗 鋼平臺搭設完畢后，為確保施工過程中鋼平臺穩(wěn)定性和掌握砼施工時的實際撓度等情況，應選擇具有代表性的區(qū)域進行堆載試驗。堆載實驗合格后，方可進行上部模板及支架搭設。

5.2.8 鋼管扣件式模板支架搭設 在鋼平臺上自下而上進行鋼管扣件式梁板模板支架搭設，將支架立桿插入固定短鋼筋頭上，梁底模、側模板采用18 mm厚竹膠板，內(nèi)龍骨采用50 mm×100 mm的方木，外龍骨采用φ48×3.5 mm的鋼管，φ14 對拉螺桿及3 型卡加固，內(nèi)外龍骨及對拉螺栓間距由計算確定。立桿頂端設可調(diào)頂托，下部200 mm 高處設掃地桿，在懸挑梁的懸挑端邊梁梁底加設一道立桿與可調(diào)支撐作為加強桿，并加設“八”字撐，剪刀撐等構造要求設置。

5.2.9 砼澆筑 采用商品砼進行澆筑，為保證懸挑鋼平臺在砼澆筑過程穩(wěn)定性，砼應按先里后外，先中間后兩邊的順序進行，且砼不得直接傾倒在懸挑部位邊梁內(nèi)，而應倒在框架邊梁的內(nèi)側，再由人工鏟運至懸挑部位，減小泵送砼對懸挑部位的沖擊。

5.2.10 懸挑鋼平臺變形監(jiān)測 在懸挑主梁端部共設置5 處變形監(jiān)測點(用紅油漆標注)，在鋼平臺搭設完畢后，進行首次觀測，做為變形觀測的原始依據(jù)。在模板支架、外防護架、梁板模板及鋼筋施工完后進行第二次觀測，在首層懸挑結構施工完畢后進行第三次觀測，以后每向上施工一層觀測一次，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，實時了解上部結構施工中懸挑鋼平臺的受力狀況，以便根據(jù)情況對施工過程進行調(diào)控，保證施工安全。

5.2.11 懸挑鋼平臺的拆除 懸挑鋼平臺拆除時，需待懸挑部位結構的外裝飾裝修全部施工完畢并驗合格后，方可拆除，拆除時按照后搭的先拆，先搭的后拆順序進行，用氣割將鋼平臺從次梁處分割成數(shù)段后，用塔吊配合將構件及時吊離作業(yè)面。

6 效益分析

利用懸挑式鋼平臺支設懸挑部位的模板，提高了我司在高空大跨度懸挑結構模板作業(yè)中的施工水平，有效地減少了安全隱患，做到了文明施工，節(jié)約了施工成本[7]。

6.1 安全方面

該工程在二十層(77.1 m)處以上共挑出五層，懸挑尺寸為24.2 m×4 m 的板(梁)結構，上部結構荷載達162 t，支設難度大，一旦模板支撐系統(tǒng)失穩(wěn)造成事故，必將產(chǎn)生無法估量的生命財產(chǎn)損失和社會影響。本懸挑結構模板支撐體系由型鋼挑梁、次梁及斜撐梁通過焊接連接組成主要受力骨架，作為上部鋼筋砼結構施工承力平臺，經(jīng)濟可行，安全可靠，同時，對斜撐桿與下層梁連接部位采取預埋扣壓固定角鋼保護措施，使下層梁受力均勻，并有效保證了斜撐桿與下層梁焊接連接的可靠性，同時又保證了鋼平臺下部梁板結構的安全。施工過程中，對鋼平臺設置變形監(jiān)測點進行變形監(jiān)測，實時了解上部結構施工中懸挑鋼平臺的受力狀況，以便根據(jù)情況對施工過程進行調(diào)控，保證施工安全。

6.2 技術和經(jīng)濟方面

從搭設方式考慮，若采用傳統(tǒng)的落地式腳手架，搭設所需投入的材料數(shù)量多，搭設用時長，且架體自重較大，故在高空懸挑結構施工中，以懸挑支模鋼平臺替代傳統(tǒng)的落地式高支模支撐體系，避免了現(xiàn)場大量周轉(zhuǎn)材料及勞動力的投入，減輕勞動強度，便于立體交叉作業(yè)。

7 結論

本研究通過實際工程項目，總結出建筑物高空大跨度懸挑結構模板支撐施工技術方法，利用工程結構作為懸挑鋼平臺承力支點，主次鋼梁及斜撐桿通過焊接形成持力平臺，從而將懸挑結構自重及施工荷載通過鋼平臺及斜撐桿傳遞分攤到下層結構樓層上，從而實現(xiàn)了用常規(guī)工藝進行高空大跨度懸挑結構的模板支設工作，為鋼平臺設計搭設提供了理論依據(jù)。