高空超大懸挑混凝土結構模板支撐體系設計與施工關鍵技術分析

（甘肅建投蘭州新區建設管理有限公司，甘肅 蘭州 730000）

懸挑結構為混凝土工程建設中的常見構造類型，近年來國內眾多學者及工程技術人員積極探究懸挑混凝土結構施工技術方法，并做出合理創新。從結構設計的視角出發，高空大懸挑結構相當于8～9m的柱網[1]。高空超大懸挑混凝土結構具有施工工藝技術復雜、施工難度大及安全要求較高等特征，故而在施工實踐中需要施工單位立足于工程實況，擬定一套安全、可靠、合理的施工技術方案，從根本上保證懸挑混凝土結構能有序施工，優化建筑整體建設效果。

1 工程概況

蘭州新區中川商務中心項目，占地總面積148254.1m2，建設用地面積73058.1m2，包括1#、3#辦公樓和2#商務酒店，在1#辦公樓東西兩側對稱布置3#辦公樓和2#商務酒店，主體均為8層，局部6層，地下1層。懸挑混凝土構件部分工程概況如下：1）1#辦公樓：在D～J/9～22軸標高52.20米屋面板四周設置懸挑裝飾結構板，懸挑構件長度4.0米（含檐口），交圈設置，懸挑梁截面300*400mm[2]。2）2#、3#樓：在A段～/～軸、B段～/～軸四周屋面標高27.00m處設置懸挑裝飾結構板；C段南北～/1/1～軸、D段南北～/～1/11軸屋面標高35.8m處設置懸挑裝飾結構板，懸挑構件長度3.0米（含檐口），交圈設置，懸挑梁截面尺寸300*400mm2[3]。

2 模板支撐系統具體設計

2.1 設計難點分析

結合本工程結構設計圖紙，剖析該結構高空支模設計難點，總結出如下四個關鍵難點，在規劃支模方案期間應予以重點考慮及分析[4]。

1）若只從結構的高程指標進行分析，2#樓懸挑結構屬于危險性偏大的高空支模類型。

2）懸挑結構懸挑長度最大值8.8m，梁次龍骨采用50×100mm木方，主龍骨采用Φ48×3.5 鋼管；③～⑤軸范圍內是密梁樓板體系；?梁截面對應尺寸是300×400mm。綜合以上信息，提示該密梁懸挑結構支模體為高空大懸挑重載的大型支模。

3）布置后的懸挑結構平面呈直角三角形，面積大約100m2，所設計的模板支架要符合結構平面布設的改變要求，并且持有較高的安全性。

4）設計及使用的支撐體系應考慮到結構外立面玻璃幕墻安裝、布置腳手架的要求，計劃腳手架挑出結構外立面尺寸2100mm，懸挑結構全高度48m，并且所設計的外挑腳手架需持有較大的支撐空間及安全性。

2.2 高空支模體系的設計思路

1）本工程懸挑構件的標高如下：1#樓52.200m，2#、3#樓A、B段均為35.400m，C、D段均為27.000m，不具備搭設落地式滿堂腳手架的工況條件。針對以上情況，擬定依次在1#樓標高8.000m，2#、3#樓A、B段標高31.200m，C、D段標高22.8m的結構平面上采用16#工字鋼搭設懸挑式鋼型平臺，懸挑構件的模板支架體系位于懸挑鋼型平臺上。鋼型平臺懸挑梁應用的16#工字鋼長9m，1#樓懸挑長4.5m，2#、3#樓懸挑長3.5m。懸挑段模板支撐架體與非懸挑段模板支撐架體進行整體連接，并使用雙鋼管下層斜撐水平間距2.4m，6×19mm鋼絲繩斜拉水平間距2.4m。

2）結合結構的特征，編制了如下高空吊拉型鋼平臺方案：于標高27.00m處設置型鋼支撐平臺，為應對懸挑過長引起的問題，擬使用三角形鋼桁架，其下弦根部支承于標高49.90mm位置；在標高50.00mm處安置了吊拉鋼筋，其目的是對三角形鋼桁架進行二次吊拉；于高空吊拉平臺上部構建扣件式鋼管支撐體系，其輔助標高52.00mm結構建設及幕墻安裝過程。

2.3 設計高空斜拉鋼平臺

本工程于標高52.00mm以上安置了懸挑度為9m的密肋梁重載樓面結構，因其具有方位偏高、懸挑較長、樓面荷載較重等特征，故而為保證施工過程安全性，從技術先進性、成本合理性、過程安全性等方面對幾種備用方案進行比較分析，并對鋼平臺的臨時結構進行數次測算分析，最終選定在重載的軸線主梁下部安置雙榀斜吊拉三角形鋼桁架，主梁之間另外安設單榀斜吊拉鋼桁架，并以“八”字斜撐形式加強加固在主樓鋼筋混凝土邊梁上，懸挑+斜拉型鋼平臺作為支模架的臨時支承結構。

現以該型鋼支撐平臺設計了多榀懸挑三角形鋼桁架，并在懸挑較長的位置安置了?32的HRB400級螺紋鋼筋，將其作為吊拉鋼筋，起到二道防線的作用。于斜拉型鋼桁架上部敷設I12，將其設為豎向立桿的支撐橫梁，把層厚4mm花紋鋼板鋪設在I12上，以構建相對安穩的作業面，減少或規避高空墜物。型鋼桁架布置情況見圖1[5]。

圖1 型鋼桁架平面布置圖

利用結構計算軟件（SAP2000）構建鋼平臺的設計分析模型。把和柱、混凝土梁體銜接的三角形鋼析架端分別設為剛接、鉸接。型鋼平臺搭建期間所選用的鋼材均是Q345B，雙拼鋼桁架的上下弦桿、腹桿分別是HM300x200、HM250x175，單品鋼桁架的上下弦桿、腹桿依次是HM300x300、HM250x175。

考慮到本建筑項目樓面混凝土是一次性澆筑成型，③鋼骨柱安裝高度僅1m。結合以上施工安排情況，確定作用于吊拉型鋼作業平臺上的荷載主要有平臺鋼結構自體重量、上鋪I12（取0.3kN/m2）、模板支架（取3.5kN/m2）、樓層施工活荷載（取3.5kN/m2）。分析計算結果發現，在最差的荷載工況下，結構的最大形變出現在③軸懸挑大梁的懸挑處，形變量僅5.9mm，架桿件應力最高值出現在懸挑最長處的單品鋼桁架尾部弦桿上，應力比0.494，形變量及應力均符合懸挑混凝土結構澆筑設計要求[6]。

3 施工關鍵技術分析

3.1 擬定總體施工方案

首先，本工程采用的模板為散裝散拼的木質膠合板模板，支撐體系采用鋼管扣件式滿堂腳手架，剪刀撐、連墻件和梁底加強立桿均采用扣件式鋼管架，施工的重難點是搭設懸挑模板支撐架與懸挑鋼型平臺。其次，依照1#、2#、3#樓工程量及現實特征，懸挑構件模板支撐體系先搭設懸挑鋼型平臺，再搭設模板支撐體系。模板支撐體系采用先豎向再水平的施工方法。最后，模板用1220*1440*15mm厚木膠板，木肋用50*100mm方木，全部采用雙螺母，頂撐采用M36、托撐板δ=5的可調托撐。腳手板采用木腳手板，腳手架外圍護采用全封閉密目式安全網。

3.2 模板定位

1）標高引測：結合控制水準點，用水準儀引測出板面標高（建筑標高）加0.5m控制點。

2）控制柱模板的標高：根據柱的高度，扣除混凝土樓板的標高后，根據膠合板或已制作好的模板高度，計算出整塊的模板數和非整塊的模板尺寸。

3.3 支設模板

支設前將已完成澆筑、振搗混凝土的樓面清理干凈，不得有積水、雜物，將施工縫表面浮漿剔除，用水沖凈。嚴格依規范搭設模板排架支撐體系，如柱、墻、梁的允許偏差為±5mm，層高≤6m及＞6m的允許偏差依次為8mm、10mm。

3.4 搭設滿堂架

結合懸挑混凝土構件模板的設計要求，搭設滿堂支架包括剪刀撐，支立桿時應先在鋼管底部嚴格依照工程設計于工字鋼上焊接抗滑移定位筋，隨即搭設中間水平拉桿，而后搭設掃地桿，掃地桿和地面相距200mm，使立柱縱橫方向左右對稱，依照結構層高設置立桿的水平牽引桿，頂步設置于梁底下500mm位置，中間步距依照1200mm設置；同時立柱要間距均勻，滿足設計方案要求。

3.5 梁板模板施工

流程如下：依方案內架體平面布置圖放線→焊接定位抗滑移筋→搭設架子→安放龍骨→鋪模板→校正高層[7]。

3.6 混凝土施工

本工程使用預拌混凝土進行澆注作業，最好使用汽車泵澆筑，用拖式砼泵運送期間需設置布料機，禁止出現把泵管安置于模板支撐架上的情形。懸挑部分梁板澆筑時采用對稱澆筑，由南北或東西方向同時澆筑，由內向外拓展式澆筑，先澆筑梁，后澆筑板。