房屋大懸臂、高離地挑檐施工模架技術研究

譚佳佳 TAN Jia-jia

（中鐵二十五局集團第四工程有限公司，柳州 545007）

1 工程概況

大苗山古城—融水縣下廓村鄉村振興項目（一期）13-2#樓8 層頂結構板面～頂層屋面四周設計為1.7m、2.0 寬的鋼筋砼外挑檐結構。如圖1 所示。

圖1 13-2# 樓鋼筋砼外挑檐布置圖

13-2#樓外挑檐超過8 層以下的外架搭設寬度，需另行設計模架。因外挑檐懸挑長度大，離地高，存在模架承受彎壓荷載大，無法落地支撐等技術難題。故挑檐施工的模架方案設計成為本項目施工的技術難點。

2 大懸挑支架總體方案設計

基于傳統懸挑模架，通過結構優化、技術創新，并運用ANSYS 有限元分析軟件進行結構力學驗算及方案優化，以確保達到施工要求的承載能力、功能和經濟性。大懸挑模架總體方案設計如下。

在8 層樓板（樓面標高27.25m，懸挑層樓板110mm 厚度，局部100mm）設置懸挑式工字鋼，懸挑鋼梁支撐點設在房屋結構梁上，挑陽臺封口梁不作為懸挑鋼梁的支撐點。懸挑鋼梁錨固段長度不小于懸挑長度1.5 倍，型鋼懸挑梁內端與建筑結構采用U 形螺栓角鋼壓板等連接，外端設置多道鋼絲繩斜拉卸荷的形式[1]，其上搭設普通鋼管支撐模架，用作9 層樓板及10 層樓板挑檐模板支撐體系及安全防護，挑檐外模架根據挑檐外挑寬度采用型鋼懸挑式三排或四排扣件鋼管腳手架，最外一排立桿除作為屋面挑檐橫架的支撐外，頂部還高出造型屋面（屋面構架）1.8m作為安全防護欄桿。

為了增強懸架體的安全穩定性。將懸挑架體與內部滿堂架體聯結成整體。

3 懸挑模架結構設計參數

外挑1.7m 挑檐板模架立桿為3 排，立桿縱距1m，里立桿距外墻邊0.3m，里立桿距中立桿0.85m，中立桿距外立桿0.85m；外挑寬度2.0m 挑檐板模架立桿為4 排，立桿縱距1m，有懸挑陽臺的部位里立桿距陽臺封口梁邊0.25m，無陽臺的部位里立桿距外墻邊0.3m，里立桿距中立桿0.7m，中立桿之間距離0.7m，中立桿距外立桿0.7m。

架體外側施做連續豎直剪刀撐，于架體內部橫向施做連續豎向剪刀撐（按≯4m 設置1 道），剪刀撐于懸挑架體的全高全長設置。懸挑架體掃地桿、封頂桿處各施做1 道全平面的水平剪刀撐。低封頂桿1 個步距處再增設全平面的水平剪刀撐。架體操作層上滿鋪腳手板（竹串片型），操作層外側安裝擋腳板。架體外側設置滿掛細目安全網。

懸挑鋼梁的懸挑端設置3 道鋼絲繩斜拉卸荷。在砼強度超過75%設計強度后，方可使用鋼絲繩上錨點構件調直鋼絲繩，使錨點受力使用[2]。采用ANSYS 軟件設計驗算后確定懸挑梁長度、錨固位置、錨固方式及樓板加強方案，以確保懸挑梁截面抗屈曲能力及錨固端的錨固強度達到施工要求。標準部位的懸挑模架結構設計如圖2、圖3 所示。

圖2 外挑檐1.7m 懸挑支架結構設計立面圖

圖3 外挑檐1.7m 懸挑支架結構設計立面圖

4 各結構采取的技術措施及施工關鍵技術

4.1 懸挑鋼梁及模架立桿施工

按設計方案準確定位放樣，并做好明確標識。

按設計方案布置及加固懸挑梁。模架立桿直接支承在懸挑或縱向連梁工字鋼上。為了使立桿能夠穩固支撐不滑移，在懸挑梁或是縱向連梁上設置Φ25mm 鋼筋（長150～200mm）作限位桿，限位桿焊接在工字鋼上。立桿鋼管套在限位桿外。于立桿下部拼裝掃地桿，進一步加強架體穩定性。

4.2 采用鋼筋拉環、U 型螺栓對懸挑梁實施錨固

分別采用Φ16mm、Φ20mm 的HPB300 鋼筋制作U 型螺栓預埋拉環、預埋拉結吊環。拉環、吊環錨固入結構砼中不得低于35d（d 為鋼筋直徑），并與結構骨架鋼筋間焊接或是綁扎。鋼絲繩的拉結點不共用吊環。

①采用2 個（對）或更多的拉環或錨固螺栓，將每根懸挑梁與主體結構錨固。

②鋼筋預埋深入砼板、梁的底部，且錨固入砼的平直段≮60cm。

③拉環、吊環預埋深至砼板、梁的底部，并設置2 根Φ18mmHRB400 鋼筋（長1.5m）縱向穿過U 型筋內，以增加錨固強度。

④U 型螺栓拉環與懸挑梁間的間隙采用硬木楔楔緊。

⑤于挑梁錨固處增設鋼筋，以承受懸挑梁引起的負彎矩。

⑥陽臺上懸挑梁于框架梁支點加設木楔墊高，以高出陽臺邊梁頂部20～30mm 為宜，防止陽臺懸挑邊梁受力。

4.3 樓板加固措施

懸挑鋼梁所在8 層局部樓板厚度為110mm、100mm，為保證安全，預埋錨固螺栓時，螺栓底部設計兩根1.5m 長Φ18HPB300 鋼筋進行加固[3]，具體設置方式如圖4 所示。

圖4 錨固位置預埋大樣

4.4 特殊部位懸挑梁布置及加固措施

①懸挑支點處。

8 層結構梁板13a-1 軸及13a-12 軸位置KL5（3A）位置的懸挑梁支點處邊梁底筋3C20、2C22+2C20 的鋼筋截面面積分別為942.478mm2、1388.584mm2，少于承載檢算所需值As=1446.204mm2，故該部位邊梁底筋3C20、2C22+2C20 配筋變更為4C22。

8 層結構梁板13a-D 軸交13a-2 軸～13a-4 軸位置KL4（9）、13a-D 軸交13a-9 軸～13a-11 軸位置KL4（9）；梁板13a-A 軸交13a-2 軸～13a-4 軸位置KL1（11）、13a-A軸交13a-9 軸～13a-11 軸位置KL1（11）的懸挑梁支點處，均將原邊梁底筋3C20 配筋變更為4C22。

②建筑結構陽角部位：為保證陽角處框架柱鋼筋受力，陽角處的懸挑鋼梁不得穿過框架柱，懸挑梁僅能以扇形布置。懸挑梁伸入長度如因交匯而導致不足時，將交匯的懸挑梁焊接成整體，且在工字鋼上下各加焊一塊加勁鋼板（200×200×10mm），接觸滿焊，焊腳高度≮8mm，且需確保質量。陽角部位，采取連梁式方案搭設，采用I18 工字鋼作連梁。轉角處連梁相互焊接牢固。為避免連梁受力偏移，在每根挑梁的外端設置1 根6×19 的鋼絲繩作保險繩。

③樓梯部位：本項目樓梯間采用內置橫壓梁的懸挑方案。橫壓梁兩端通過預埋件，錨固于樓梯間兩側的框架梁上。

④施工電梯部位：施工電梯停層平臺架采用懸挑架搭設，立桿立于工字鋼上，懸挑工字鋼規格、做法、設置層數與外架懸挑層一致。平臺架單獨設置，不與外架相連。懸挑模架在施工電梯開口處進行加密，每邊開口處設置兩道連墻件（開口處一道，距開口處一跨（La）設一道），施工電梯懸挑工字鋼設置在8 層結構板面（標高27.25m）。

4.5 架體底部封閉

4.6 鋼絲繩卸荷

①在梁板的砼強度＞設計強度75%后方可使拉環承載。拉環僅能用圓鋼制作，避免使用螺紋鋼。

②聯接拉環的鋼絲繩采用至少4 個繩卡，并確保扎緊。

③安裝好的懸挑架體進行全面的安全檢查，如有鋼絲繩松動、錨固不牢、焊縫脫焊等情況時，立即采用補救措施，合格后方可繼續使用。

④鋼絲繩直接在工字鋼底部兜底，鋼絲繩與工字鋼接觸處使用2 根50×100 木方隔離的保護措施；在工字鋼懸挑段距鋼絲繩拉結點10cm 處，采用長50mm 直徑25 螺紋鋼焊接牢固，鋼絲繩安裝時套在鋼筋外側，避免鋼絲繩受力滑移。

⑤斜拉鋼絲繩安裝前架體的允許搭設高度：完成斜拉鋼絲繩安裝及承載前，僅允許搭設3 步高度的懸挑支架（即一根6m 鋼管立桿的高度），待上層已澆筑和主體結構砼強度達到斜拉設計強度要求后，馬上實施鋼絲繩斜拉，之后才能繼續往上搭設腳手架。

⑥斜拉鋼絲繩設計位置：斜拉鋼絲繩設計在懸挑層往上一層結構邊梁上（有挑陽臺時拉結陽臺的內邊梁），鋼絲繩采用花籃螺栓連接拉緊，斜拉鋼絲繩穿過挑板時，必須采用塑料保護，且不得與混凝土板相碰，確保鋼絲繩順直、受力均勻。

4.7 架體搭設及防護

①懸挑架體的立桿設置、連接，縱、橫向水平桿設置，剪刀撐設置參數、方法與其余架體相同。

主要從植物群落的外貌特征、景觀結構、空間特征、游憩利用現狀4個方面對樣方進行調研。詳細記錄各個樣方地理位置、植物種類、數量、特征數據(高度、冠幅、胸徑、多蓋度等)、生境條件等。同時根據植株干、枝、葉的生理性狀評估樹木的生長勢,描繪樣地平面圖,并拍攝照片以作為其平面分布和豎向景觀的有效補充。

②操作層立桿間，架體內側與屋房結構間滿鋪腳手板，不得有探頭板。腳手板兩端設置可靠措施與架體水平桿牢固固定，嚴防傾翻。

③在拐角、斜道平臺口處的腳手板，設置可靠措施與橫向水平桿牢固固定，防止滑動。

④架體外側（設于外排立桿內側）設置密目式安全網封閉，使用18#鉛絲嚴密、平整地張掛安全網，操作層（設于外排立桿內側）設置符合要求的防護欄桿和擋腳板。

4.8 連墻件設置

①懸挑架體與房屋主體采用剛性構件可靠連接，在梁及樓板中預埋短鋼管，通過水平管將預埋短鋼管、架體內外立桿采用雙扣件聯接。按計算書中連墻件布置要求設連墻件。連墻件在架體轉角處及架頂處加密。

②連續墻件要水平置，如受限難以水平設置時，應使架體端處于低位。

③連墻件從架體最底層縱向水平桿處開始設置，如受限難以設置時，需采用其它有效措施進行加固。

④為了確保整個模板支撐穩定性，屋面挑檐支撐架水平橫桿應與樓板內梁板支撐滿堂架立桿連接起來且不少于3 道立桿，使整個滿堂架形成穩固體系。

4.9 架體內封閉

①作業層滿鋪腳手板，其下設置安全平網兜底。

②架體作業層內使用鋼筋網片將內排立桿與墻體間空隙進行封閉。

4.10 混凝土澆筑

屋面挑檐梁板砼與屋面梁板同時澆筑。挑檐混凝土澆筑時混凝土卸料平臺嚴禁設置在挑檐上；砼泵送采用地泵及塔吊輸送至樓板面內的卸料平臺上，再通過人工鏟運至挑檐上進行澆筑混凝土，澆筑采用“趕漿法”。

泵管相應部位按照本工程模板方案進行加固，嚴禁布料機支架腳放置在坡屋面及挑檐部位。

4.11 樓面限制超載措施

施工過程中需要對懸挑模架架上部堆放的材料、機具設備等加以控制，盡量降低模架承受的施工荷載，以確保安全。

要求材料、設備等分散堆放，禁止集中堆放，將不需要的材料、機具及時清理干凈。保證操作層上的施工荷載≯2.5kN/m2。

4.12 模板拆除的程序及要求

當挑檐構件的砼強度達到設計強度的100%后，才能開始進行挑檐模架的拆除。

且于模架拆除前，經試驗人員對砼試件進行抗壓試驗，結果確保砼強度達到了拆除模架的規定值后，方可實施模架拆除。拆除模架需遵循“按模架搭設的逆順序進行”的基本原則。即按照先拆上部后下部，先拆架頂模板材料后架體，先拆輔件后結構件，先拆結構件后附墻件的拆除順序。按上述順序逐一松開聯結，并隨即吊放到地面妥善堆放。

5 結束語

本項目通過精心設計懸挑模架，采用多項模架加固的技術措施，順利地完成了大懸臂挑檐的澆筑，在施工期間，全程對模架進行了安全監測，模架沒有出現任何危及安全的狀態出現。表明模架的設計方案是科學可行的。

完成施工后，經對方案進行了經驗總結及評價，表明模架施工成本偏高。我們團隊在下一期類似的大懸臂挑檐施工時，擬對模板方案再進行優化及技術研究，考慮在結構柱上設置頂部托架的模架方案，從而大幅降低材料使用量，加快進度，節約成本，以利于企業的可持續發展。