高空大悬挑混凝土结构支撑体系施工技术

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高空大悬挑混凝土结构支撑体系施工技术

刘玉猛

（中铁建工集团东非有限公司，北京󰀃100160）

摘 要：文章针对坦桑尼亚NSSF游客酒店工程高空大悬挑混凝土结构支撑体系施工，从支模系统选定、型钢支撑体系的强度和稳定性验算、钢管扣件式支撑体系、高空型钢支撑体系装卸4个方面介绍了外挑型钢组合支撑桁架体系设计和施工。关键词：高空大悬挑；混凝土结构；支撑体系；施工技术中图分类号：TU37；TU974󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃1 工程概况

坦桑尼亚NSSF游客酒店是一座造型独特、功能齐全的五星级酒店，建筑面积约36000m2，主楼地上16层，无地下室，建筑总高度67.65m。主楼屋顶设有圆形直升机停机坪，直径为22m（不包括周边1.6m宽悬挑夹板），板面标高为67.65m，板厚200mm，梁截面尺寸450mm×1200mm，两边悬挑跨度为4.25m和6.23m，平面图如图1所示。

图1 屋面停机坪平面图

2 高空大悬挑混凝土结构支撑系统设计

2.1 支模系统选定

直升机停机混凝土板距地面高度约68m，在此高度进行大悬挑现浇混凝土结构的施工，主要需要解决现场混凝土浇捣结构的模板支撑体系稳定、安全问题。如果从地面搭设满堂脚手架至停机坪底作为模板支撑体系，存在以下不利因素：（1）底层需用双立杆，搭设高度大且钢管用量大，施工速度慢周转周期长，综合成本高；（2）各层的卸载点和与主体拉结点难以布置；（3）钢管脚手架的整体刚度和整体稳定性难以保证；（4）超高的满堂架立杆垂直度控制困难，垂直度偏差会使立杆变成偏心受压，与计算时的状态不同[1]。如果采用普通钢管悬挑、斜撑支撑架，虽然成本低，但施工高度大，外挑长度大，搭设难度大，支撑架的稳定性和安全性难以保证。考虑到以上不利因素，本项目悬挑模板支撑体系选择外挑型钢组合支撑桁架体系，该体系最大的优点是结构受力明确，通过一定的构造措施可以使支撑体系的稳定性和安全性得到保证；且型钢支架吊装搭设方便，

作者简介：刘玉猛（1986—），男，硕士，研究方向：项目管理。

󰀃󰀃文章编号：2096-2789（2020）04-0037-02

虽然型钢投入量较大，但可重复使用，成本也相对较小。该支撑体系搭设布置如下：

屋面每隔1.2m布置一榀桁架，桁架水平支撑选用20#工字钢，其长度按悬挑长度变化确定，一端焊接于16层顶板预埋的钢板上。每榀桁架斜撑选用15#工字钢，其上端与20#工字钢焊接牢靠，下端分别焊接在15层和14层板面预埋钢板上。桁架腹杆采用直径48mm×3.5mm壁厚的钢管，4.25m的悬挑长度采取单斜支撑桁架体系，如图2所示。每榀桁架间用直径48mm×3.5mm壁厚的钢管作为水平支撑焊接于工字钢腹板上，保证整体的稳定性，间距1000mm。水平工字钢至直升机停机坪底面高度为3.76m，采用直接支撑于工字钢的脚手架作为模板支撑体系，每点设置1根直立和2根斜立的钢管支撑模板，间距1200mm，设置多道水平杆，形成类似满堂脚手架的模板支撑体系，以确保其整体刚度和稳定性。

图2 型钢桁架支撑体系

2.2 型钢支撑体系的强度和稳定性验算

（1）支撑体系计算单元模型基本假定。水平工字

钢根部和楼面无水平位移，假定为固端铰支座；水平工字钢与斜支撑型钢间连接假定为固端铰支座；斜支撑型钢和支撑楼面间固定假定为固端铰支座。

（2）荷载取值。混凝土悬挑结构主体自重，模板、钢管支模架和脚手板自重，外围护脚手架荷载，型钢支架、杆件、连接件自重，安全防护设施及施工荷载，以及混凝土浇筑振捣荷载。根据图纸梁板截面尺寸和配筋，以及施工经验，其中模板自重标准值为0.3kN/m3，混凝土自重标准值为24kN/m3，钢筋自重标准值为1.2kN/m3（每立方米混凝土含钢量），施工活荷载取值2.5kN/m2，混凝土浇筑振捣荷载取值2.0kN/m2。

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| 工程技术与应用 | Engineering Technology and Application2020年第4期

（3）受力分析。验算时取1.2m宽板带作为一受力单元计算荷载，不考虑风荷载对体系的影响，永久荷载分项系数取1.35，可变荷载分项系数取1.4，进行荷载组合。按钢结构规范要求需要对该支撑体系主要节点、杆件、连接件等进行强度、稳定性和挠度等复核计算，以确保其安全性。其中水平悬挑工字钢验算内容包括抗弯强度、抗剪强度、变形验算；斜撑型钢验算内容主要包括抗压强度、稳定性验算、斜撑型钢与楼层支撑面预埋钢板间的焊缝验算、斜撑型钢与水平悬挑型钢连接点的焊缝验算；水平支撑杆的抗压强度和稳定性验算；以及钢管扣件脚手架部分验算。经过核算，以上验算结果符合施工规范要求。

2.3 高空型钢桁架支撑体系

（1）型钢桁架布设。结合本次工程实际情况选择工字型钢悬挑组合桁架+斜拉方式的支撑形式，支撑结构上方采用扣件式钢管满堂支撑架。按照支撑体系设计图纸进行钢板预埋件的预埋处理，将型钢吊运指定位置与预埋钢板焊接，型钢外侧端头处需要进行钢板预埋件的预埋，通过其型钢桁架和斜拉杆拉结，如此便可以构成工字型钢悬挑组合桁架+斜拉方式支撑平台。

（2）混凝土支撑结构。当完成预埋件后，需分析14层、15层和16层悬挑混凝土结构阳台板的受力情况。按照设计图纸中要求的配筋建模，分析外侧梁板结构受力情况，如果悬挑混凝土结构阳台板板刚度不够或在型钢支撑体系作用力下梁板变形超过规定值，则需要在浇筑14层、15层和16层悬挑梁板增加配筋量，保证其刚度和变形符合施工规定。经过核算，14层、15层和16层阳台悬挑板在型钢支撑体系作用力下变形符合施工规范要求。

（3）预埋件设计。预埋件受力是检验平台设计的重要指标[2]，在确定预埋长度时，按照相关规定，锚筋和埋件板之间需要穿孔塞焊处理，其中一端采用侧贴锚筋的方式，将其侧贴锚筋长度设定为80mm，保证预埋件抗拉、抗剪性与规定相符。2.4 钢管扣件式支撑体系

当型钢组合支撑桁架体系设计与安装结束之后，需要在平台上方设置扣件式钢管支撑架，用于支撑停机坪梁板混凝土浇筑总荷载。在设计扣件式钢管支撑架时，需要参考支撑搭设需求，对立杆排布进行合理设计。搭设过程中，立杆间距、步距按照经过设计计算的搭设方案进行，同时利用剪刀撑、水平拉杆，可以与内侧支撑体系相连接，使架体更具稳固性。2.5 高空型钢支撑体系装卸

（1）支撑体系平台安装。按照施工现场情况，对施工难易度、精准度、塔吊吊重等进行充分考虑，型钢支撑体系平台在施工过程中，主要采用分片吊装以及钢梁嵌补两种形式。按照分片单元编号顺序，在地面上进行拼装与焊接，确定所有吊点位置，建筑工程条件符合之后便可以操作塔吊完成施工，施工流程如下：第一，地面上拼装完毕的分片单元吊装到预埋埋件当中；第二，

针对分片单元进行焊接与校正，并且在现场设置临时钢丝绳，为斜拉安装施工做好准备；第三，当钢丝绳拉设施工结束之后，按照顺序进行斜拉型钢的施工，并且及时校对；第四，按照从内至外的顺序安装嵌补支撑钢管，当型钢支撑平台施工结束便可以将临时支撑拆除。组织安装过程中配合安全网铺设，予以保证施工安全。

（2）拆除。型钢支撑体系平台拆除的流程与安装相似，通过操作塔吊吊拆，搭配卷扬机的方式，将型钢平台分片拆除。拆除的顺序为钢平台斜拉型钢、分片单元[3]。拆除过程中，卷扬机放置在施工现场，将塔吊、型钢支撑平台外露部位连接起来，型钢支撑平台锚固段、建筑内部卷扬机连接，平台和建筑之间的连接部位切断，随后缓慢卸载卷扬机，卷扬机上的钢丝绳和型钢平台完成分离，随后塔吊会将分片型钢平台吊到地面指定堆场当中。卸载流程如下：第一，开始拆除斜拉前需要设置斜拉钢丝绳，且对其给予一定的防护措施；第二，斜拉的一端连接塔吊钢丝绳，另外一端则与卷扬机钢丝绳连接，利用卷扬机将斜拉型钢被缓慢放到平台上方；第三，通过塔吊连接平台斜拉两端，刹拉吊运到地面上的堆场内部；第四，塔吊、卷扬机被放置于型钢平台外、内侧，且两者相互连接；第五，保证塔吊钢丝绳、卷扬机钢丝绳始终保持在拉直情况下，提起塔吊钢丝绳；第六，如果单片型钢平台外露于建筑以外，保证塔吊不动，卸载卷扬机。卸载完成后结构中的卸扣便可以拆除，将原本的连接单片型钢平台钢丝绳成为自由端，通过塔吊吊起单片型钢平台与钢丝绳，将其放置于地面之上。

3 施工控制要点

为保证施工质量和确保施工期间安全，需要注意以下几点：（1）预埋件位置应准确，且预埋件位置处混凝土应振捣密实；（2）型钢和钢管在地面上按图纸要求加工，并考虑预留切割和焊接余量，型钢端面加工应平整；（3）型钢顶紧面应顶紧，顶紧面筋不小于80%；（4）混凝土浇筑时应县浇筑中间部位，然后再浇筑悬挑部位，混凝土就位后应立即摊平，严禁在板面推挤大量混凝土。

4 结束语

综上所述，高空大悬挑混凝土结构支撑体系与地面距离大，为保证施工质量与施工安全，需要结合工程实际情况设计支撑体系。项目部根据此模板支撑方案实施，效果良好，混凝土浇筑质量好，施工安全得到了保证，可为高空大悬挑钢筋混凝土结构工程施工提供参考。

参考文献：

[1]厉明山,王斌,蒋开先.高空大悬挑混凝土结构模板支撑体

系设计[J].施工技术,2012,41(23):94-96.[2]肖承勇.高空大悬挑混凝土屋顶飘架支撑系统施工技术

[J].建筑安全,2017,32(7):43-46.[3]陈伟顺.高空大跨度悬挑混凝土结构施工技术的应用——

以某工程为例[J].福建建材,2015(2):43-44.