超高層嘉庚式建筑外挑檐口工字鋼懸挑平臺模板支撐系統施工設計

鄒忠建

摘 要：本文結合廈門市集美區某綜合樓懸挑高支模板系統，對其施工設計、關鍵構件安全驗算和施工組織管理進行了探討分析，說明應該制定兼顧管理和技術的施工組織技術，保障懸挑高支模板系統的施工安全性。

關鍵詞：建筑工程；懸挑平臺；高大模板；支撐系統

中圖分類號：TU92 文獻標識碼：A

1.工程概況

廈門市集美區某綜合樓項目，屋面層周圈外側有外挑檐口，檐口標高110.200，檐口外挑寬度2.1m，外挑區域板厚120mm，鎖口梁截面尺寸200×400，該部位模板支撐系統擬采用工字鋼懸挑的形式，工字鋼架設于檐口下兩層樓板，工字鋼上設一道鋼絲繩拉結于外挑檐口下一層邊梁上，下撐一道工字鋼于工字鋼主梁懸挑層下一層邊梁面，模板支撐架搭設層高8.4m，邊梁截面尺寸位400×900，混凝土強度等級C30。

設計上述懸挑高大模板支撐系統，并驗算構件和體系的安全性，制定嚴格的施工組織計劃，對于確保該超高支模安全與穩定具有重要意義。

2.施工設計

2.1 施工技術參數

模板支撐采用滿堂式支撐架，模板采用915mm× 1830mm×18mm（厚）膠合板，支撐系統選用Φ48.3× 3.6mm鋼管，高大模板支撐系統立桿間距以不大于1100× 1100控制，支架頂部支撐采用可調頂托，鎖扣梁底設2道頂托支撐。

模板支撐架主梁的懸挑型鋼采用16#工字鋼，長度采用6m，外挑長度2.2m，另主梁外錨固點距離建筑物邊緣0.1m，懸挑段計算長度2.3m；建筑物外錨固點以內工字鋼長度3.7m，扣除主梁端部0.2m及兩個錨固鋼筋之間距離的一半0.1m，工字鋼錨固段長度以3.4m計算。工字鋼間距以1.1m布設。每根懸挑工字鋼錨固點往外2.2m位置設置1道鋼絲繩，錨固點往外1.5m位置設置1道下撐工字鋼，其中下撐工字鋼參加受力計算，鋼絲繩作為安全儲備不參加計算。

型鋼懸挑梁固定端采用2對錨固螺栓與建筑結構梁板固定，采用Φ16的螺栓作為懸挑工字鋼錨筋。

上拉鋼絲繩擬采用6×19的鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強度不小于1400MPa，直徑為14mm。下部斜撐采用16#工字鋼，如圖1所示。

2.2 施工方法及工藝

本高支模板施工擬采用如下流程：懸挑梁鋼筋拉環隨主體施工預埋——工字鋼主梁吊裝——上部鋼絲繩拉結、下部工字鋼支撐——架設梁板頂架——在頂托上安裝梁底木方龍骨——準備梁底模和側模——在頂托上安裝板底木方龍骨組建樓板模板--高大模板工程專項驗收——柱混凝土澆筑——擺放梁板鋼筋網——在梁板灌筑混凝土、實時監控形變狀況——保持混凝土處于合格狀態，滿足計劃中的混凝土要求——撤模拆頂托及拉桿。

在上述施工方法和工藝的指導下，懸挑梁的安設、支撐架的搭設、混凝土的施工以及支頂模板的拆卸等，均按照相關流程進行施工，確保施工過程的安全性和合理性。

3.安全驗算

對于本懸挑高支模板，綜合所有的設計需求，具體需要驗算的內容包含：120mm厚樓板模板支架驗算，200×400梁模板支架計算和多排懸挑架主梁驗算。考慮到每個方案驗算的內容較大，這里選擇多排懸挑架主梁驗算作為重點分析。

3.1 主梁的驗算

主梁是整個建筑工程中至關重要的一個部位，對主梁的核算因盡可能地避免失誤，其驗算的步驟及相關公式如下：

主梁的強度，σmax=Mmax/W=8.273×106/141000= 58.673N/mm2≤[f]=215N/mm2，符合標準。

主梁抗剪，τmax=Qmax/（8Izδ）[bh02 -（b-δ）h2]= 16.585×1000×[88×1602-（88-6）×140.22]/（8× 11300000×6）=19.6N/mm2，τmax=19.6N/mm2≤[τ]=125N/mm2，符合標準。

主梁的撓度，νmax=1.604mm≤[ν]=2×lx/360=2× 2300/360=12.778mm，符合標準。

主梁的支座反力，R1=0.422kN，R2=4.363kN，R3= 38.345kN。

3.2 下撐桿件的驗算

下撐桿件的相關計算較為復雜，需要萬分仔細，其驗算的步驟及相關公式如下：

下撐桿件的角度：

β1=arctanL1/L2=arctan（4200/1400）=71.565°。

下撐桿件的支座力：

RX1=nzR3=1×38.345=38.345kN。

主梁的軸向力：

NXZ1=RX1/tanβ1=38.345/tan71.565°=12.782kN。

下撐桿件的軸向力：

NX1=RX1/sinβ1=38.345/sin71.565°=40.419kN。

下撐桿件最大軸向拉力：

NX=max[Nx1...Nxi]=40.419kN。

下撐桿的長度：

L01=（L12 +L22 ）0.5=（42002+14002）0.5=4427.189mm。

下撐桿的長細比：λ1=L01/i=4427.189/65.8=67.283。

查詢《鋼結構設計規范》GB50017-2003表C可知，φ1=0.791。

當φ大于0.6時，φ1′=0.713。

軸心受壓穩定性：

σ1=NX1/（φ1′A）=40419.487/（0.713×2610）=21.705N/mm2≤f=205N/mm2，符合標準。

計算接焊縫：

σ=NX/（lwt）=40.419×103/A=40.419×103/2610= 15.486N/mm2≤f cw =185N/mm2，發個標準。

3.3 懸挑主梁整體穩定性的驗算

懸挑主梁整理穩定性關系到整個建筑工程是安全系數，甚至會影響到人們的生命健康和財產安全，其驗算不容許出現差錯，具體步驟及相關公式如下：

主梁的軸向力：

N=|[（-（NXZ1））]|/nz=|[（-（12.782））]|/1=12.782kN。

壓彎構件的強度：

σmax=Mmax/（γW）+N/A=8.273×106/（1.05×141× 103）+12.782×103/2610=60.776N/mm2≤[f]=215N/mm2，塑性發展的系數γ，符合標準。

受彎構件的整體穩定性分析：其中φb——均勻彎曲的受彎構件整體穩定系數：查詢《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）表可知，φb=1.3，由于φb大于0.6，依據《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）附表B，可知φb′值取0.85。σ=Mmax/（φbWx）=8.273×106/（0.853×141×103）= 68.778N/mm2≤[f]=215N/mm2，符合標準。

3.4 懸挑主梁錨固段與樓板的連接計算

由于錨固螺栓未受拉力，不需要進行計算，節點只需按照構造做法即可。

4.施工組織及管理

建立外挑檐口工字鋼懸挑平臺模板支撐系統的施工組織和管理計劃，對于施工工序的順利開展具有重要價值。施工中難免會存在管理不到位，監管措施不到位等問題，抓好監督和管理是防范問題發生的重點。

（1）展開并完善相關技術保障工作，架設和撤除大型模架、鋪設鋼筋網、灌筑混凝土等工作進行之前，一定要讓施工人員熟悉相關技術并詳細了解有關注意事項。

（2）設定監測點，實時監測支架的變形和受力情況。

（3）嚴格按照施工組織計劃和流程開展作業，在每項工程開展完成后應進行認真檢查分析，在確保無誤后方可進行下一步的工序。

結語

工字鋼懸挑平臺高支模板是本建設項目的難點之一，確保其施工安全和穩定性具有重要意義。本文依托廈門市集美區某綜合樓項目的工字鋼懸挑平臺高支模板，研究了支撐系統的施工設計、安全驗算和施工組織管理等，說明了確保這類模板工程順利施工應該從技術方案和管理方案兩個層次保證。

參考文獻

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