86.87 m高空結構懸挑模板鋼梁鋼支撐計算與節點處理

王曉征 楊海濤 蒯 青 錢春志

(1.遼寧金海建筑設計研究院有限公司昆山分公司，江蘇 昆山 215300；2.兗州華勤地產有限公司，山東 兗州 272106； 3.江蘇江都建設集團有限公司，江蘇 昆山 215300)

86.87 m高空結構懸挑模板鋼梁鋼支撐計算與節點處理

王曉征1楊海濤2蒯 青3*錢春志3

(1.遼寧金海建筑設計研究院有限公司昆山分公司，江蘇 昆山 215300；2.兗州華勤地產有限公司，山東 兗州 272106； 3.江蘇江都建設集團有限公司，江蘇 昆山 215300)

針對山東兗州錦繡城·北里項目單元通道屋蓋懸空高度高、跨度大、懸挑長度長等特點，采用了型鋼懸挑斜支撐體系，并總結了工程設計計算、節點處理和施工過程中易忽視的問題，經工程實踐證明，此支撐體系安全可靠。

懸挑結構，斜支撐，鋼管，施工技術

1 工程概況

山東兗州錦繡城·北里住宅小區由4棟11層和8棟29層住宅樓組成，各棟住宅樓地下2層，整個小區設1層地下車庫，總建筑面積約274 100 m2，其中地下車庫25 068.61 m2，各棟建筑均為剪力墻結構。8棟29層高層建筑中有7棟戶型相似，軸軸處為2.7 m×9.2 m的單元通道，北側為采光面。在離地面86.87 m高處通道屋面封頂，屋面蓋板之下中空(見圖1)，無構筑物可作為模板立桿支點，屋面板澆筑的模板搭設是個難題。屋面板厚120 mm,外側封邊梁截面300×800,內側封邊梁截面200×600。

2 方案的討論和選定

2.1 簡支型鋼梁支撐系統

2.2 斜拉索與水平鋼梁組合系統

2.3 鋼管斜支撐與水平型鋼梁組合系統

鋼管作為斜支撐可以就地采用腳手架的鋼管，但鋼管直徑小，承載能力低，須多桿與鋼梁相交，相交處抗滑移處理難度較大。同時，若斜桿下支點交于一處則錨固困難，若采用平行桿系則下支點要跨經二層樓層，用桿較多，搭設比較麻煩未采納。

2.4 型鋼斜支撐系統

型鋼作為斜支撐剛度大，穩定性好，承載力大，只需一根即可，節點處可采用焊接或螺栓連接。經分析比較，確定采用焊接，關鍵是要保證焊縫的質量。

3 支撐系統的材料選用

混凝土模板采用15 mm厚的膠合板，50×80木楞，φ48×2.8鋼管，E43系列焊條，水平梁采用18工字鋼，斜支桿采用槽16a。由于單桿承受荷載較大，采用頂托與鋼管和楞木連接。

4 鋼梁及支撐系統的計算

4.1 立桿荷載計算

立桿縱橫間距見圖2，圖3，各桿受力見圖4。

4.2 水平鋼梁及斜支桿的強度計算

采用PKPM系列施工軟件按圖4簡圖進行計算，鋼梁穩定應力為123.6 kPa，斜支桿為172.8 kPa，均小于鋼材的允許應力。各支座的反力分別為56.9 kN，3.5 kN和0.8 kN，見圖4。

鋼梁對樓面均有壓力，U形拉環可以構造設置，C支座設2根φ16拉環，B支座設1φ16拉環。

4.3 斜支桿的焊縫計算

按三角函數關系求得支桿對鋼梁產生的水平拉力為36.7 kN,如圖5所示，采用雙面貼角焊，焊腳寬度取為5 mm，焊縫允許應力取185 kPa，則所需焊縫長度為：L=36 700/0.7×5×185×2=28.3 mm，考慮現場手工焊接等不利因素，取焊縫長度50 mm。

4.4 斜桿下支座鋼牛腿承壓計算

采用12.6號工字鋼作斜支桿的下支座牛腿，其腹板厚5 m，能承受壓力為：N=126×5×185=116.5 kN>56.9 kN，滿足要求。

4.5 斜支桿下支座支承梁承載力的驗算

5 斜支撐上下支座節點的焊接

5.1 下支座節點D的焊接

下支座靠近樓層結構而且是下蹲俯焊，操作難度不大，焊縫質量可以得到保證，雙面貼角焊縫，縫長50 mm，斜支撐放線下料時宜微調角度，使斜支撐與樓層混凝土梁留有2 cm空隙和鋼牛腿留有1 cm垂直距離，便于調整安裝誤差，見圖6c)。增加2 cm偏心距后豎向力產生的應力仍在鋼牛腿承載能力之內。

5.2 上支座節點A的連接

在地面按圖6a)大樣所示在鋼梁的相應位置焊一組“T”形抗滑移組筋，垂直于鋼梁腹板與鋼梁腹板等寬的短筋起著節點焊接時定位和傳導鋼支撐水平推力給鋼梁的作用。另一短筋與鋼梁之間的焊縫承擔水平推力，使斜支撐在混凝土澆搗時不產生移動。將斜支撐頂緊抗滑移筋，再在其兩側對稱焊50 mm長、焊腳寬5 mm的焊縫，為節點水平力可靠傳導設置第二道保障線。節點組裝時應按圖7所示使斜支撐與鋼梁和牛腿重心對齊，避免因偏心產生附加應力。

6 鋼梁錨固長度的確定與安裝

6.1 鋼梁錨固長度的確定

鋼梁工作狀況分為兩種，一種是鋼支撐安裝前的工況，全懸挑狀況，僅承受自重。另一種是鋼支撐安裝后的工況，能承受施工全過程荷載。結構模式不同錨固長度也應不同。第一種工況的錨固長度應是懸挑長度的1.25倍，錨固長度為4.88 m，加上懸挑跨3.9 m應為8.78 m，取全長9 m。第二種工況梁的工作模式是一端懸挑的兩跨連續梁，懸挑端以外的連續跨均可視為共錨固長度，共長為3.8 m，大于1.9×1.25=2.38 m。

6.2 鋼梁安裝

鋼梁初始工作狀況為第一種工況，分為6 m長工作段和3 m長抗傾覆段，用螺栓連接，見圖8。在地面將2節組裝，吊上樓面進行安裝，擰緊U形拉筋蓋板螺栓，如圖3所示。拆除抗傾段，焊接鋼支撐，鋼梁由全懸挑模式改變為一端懸挑的連續梁模式。

在離鋼梁室外端頭3.9 m處鋼梁下翼板焊定位板，如圖6b)所示,使鋼梁在安裝時沿長度方向可一次準確定位。

7 注意事項

鋼牛腿預埋時注意左右偏差和標高的一致，U形拉筋預埋時應使其中心和牛腿中心在同一垂直線上。在荷載作用下，鋼梁端頭有4.35 mm撓曲變形，鋼梁安裝時在支座A處鋼梁下鋪一塊2.5×60×120鋼板，以消除變形產生的垂直誤差。

8 結語

該工程7棟高層于2016年8月28日封頂，9月18日拆除模板，模板的梁撐結構在施工過程中未見異常。模板支撐體系計算時應驗算斜支撐下支座混凝土梁的承載能力，斜支撐下傳的軸力一般都比較大，應根據驗算結果進行處理，否則可能引發質量和安全事故。該工程模板體系鋼梁的錨固長度未按初始安裝時挑出的長度計算，而根據鋼梁的實際工作模式計算錨固長度，減少鋼梁的型材使用量，也避免了鋼梁太長在上部結構完成后的拆除困難，可供類似工程借鑒。

[1] JGJ 130—2011，建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范[S].

[2] JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技術規程[S].

[3] GB 50017—2003，鋼結構設計規范[S].

[4] 《建筑施工手冊》編委會.建筑施工手冊[M].第5版.北京:中國計劃工業出版社，2012.

[5] GB 50010—2010，混凝土結構設計規范[S].

86.87 meters high cantilever beam steel template support structure calculation and node processing

Wang Xiaozheng1Yang Haitao2Kuai Qing3*Qian Chunzhi3

(1.KunshanBranch,LiaoningJinhaiArchitecturalDesignandResearchInstituteCo.,Ltd,Kunshan215300,China；2.YanzhouHixihRealEstateCo.,Ltd,Yanzhou272106,China；3.JiangsuJiangduConstructionGroupCo.,Ltd,Kunshan215300,China)

According to the features of the channel roof of Beili project of Jinxiucheng real-estate with higher suspension height, large span and long suspension length, the paper adopts the steel suspension inclined support system, sums up some problems in the design calculation, node treatment and construction process, and proves by the practice that the support system is safe and reliable.

suspension structure, inclined support, steel pipe, construction technique

1009-6825(2017)01-0061-03

2016-10-14

王曉征(1979- ),男,工程師； 楊海濤(1982- ),男,工程師； 錢春志(1964- )，男，高級工程師

蒯 青(1987- )，男，助理工程師

TU755.2

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