高空大懸挑模架與外架組合施工技術(shù)研究與應(yīng)用
任春雨 羅紅黨 段張濤 陳辛
（中國建筑第四工程局有限公司， 昆明 650220）
摘要：現(xiàn)代建筑人們都是追求外觀新穎，造型美觀，因此懸挑結(jié)構(gòu)在很多建筑設(shè)計(jì)上都是常見的構(gòu)造。利用懸挑結(jié)構(gòu)達(dá)到更好的視覺效果，突出建筑個性風(fēng)格。但懸挑結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)操作復(fù)雜，安全風(fēng)險也比較高。本文將對高空大懸挑模架與外架組合施工技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹，以方便大家了解該工法的理論基礎(chǔ)和實(shí)際應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：高空大懸挑結(jié)構(gòu)；模架；外架；組合施工
Abstract: People in modern architecture pursue a novel appearance and beautiful appearance, so cantilever structures are a common construction in many architectural designs. Utilize cantilever structures to achieve better visual effects and highlight the unique style of the building. However, the construction technology and operation of cantilever structures are complex, and the safety risks are also relatively high. This article will provide a detailed introduction to the combination construction technology of high-altitude large cantilever formwork and outer frame, in order to facilitate everyone's understanding of the theoretical basis and practical application of this construction method.
Keyword：High altitude large cantilever structure; mold base;Outer frame;Combination construction
0 引言
建筑工程對施工單位的安全質(zhì)量要求“遵守國家、工程所在地法律、法規(guī)及合同有關(guān)安全生產(chǎn)的管理規(guī)定及要求進(jìn)行施工，項(xiàng)目安全目標(biāo)達(dá)到：無重大傷亡事故，做到五無標(biāo)準(zhǔn)（無死亡、無重傷、無火災(zāi)、無中毒、無坍塌）”。
高空大懸挑結(jié)構(gòu)施工，技術(shù)復(fù)雜，危險性較大，懸挑長度超過規(guī)定后為超危大工程，為了保證施工順利進(jìn)行，設(shè)計(jì)出一種高空大懸挑模架與外架組合施工技術(shù)。
1工程概況
本工程位于昆明市呈貢區(qū)朝云街與景明北路交叉口，項(xiàng)目由2#康養(yǎng)綜合樓、3#護(hù)理樓、4#超體中心、5#康養(yǎng)綜合樓及整體地下室組成?？偨ㄖ娣e：94493.06㎡，其中地上建筑面積：58950.75㎡，地下建筑面積：35542.31㎡
5#樓15層1-1至1-4軸交1-0/A至1-A軸，結(jié)構(gòu)標(biāo)高46.35m，懸挑寬度12.2m，向外懸挑長度3.9m，懸挑結(jié)構(gòu)為C30現(xiàn)澆鋼筋混凝土，板厚120mm，梁200×550mm。
圖1 懸挑結(jié)構(gòu)剖面圖
2施工工藝原理
通過研究一種支撐體系，針對懸挑結(jié)構(gòu)的模架與外架防護(hù)共用支撐，確保結(jié)構(gòu)安全施工。選用合適的工字鋼為懸挑主梁，根據(jù)受力計(jì)算選用支撐桿件。用角鋼整體連接懸挑主梁與斜撐，保持懸挑平臺的的穩(wěn)定性。用角鋼焊接在錨環(huán)位置的主梁上，使主梁保持抗滑穩(wěn)定性。在懸挑主梁下方用鋼管斜撐，起加強(qiáng)作用。懸挑結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后懸挑梁斜拉鋼絲繩。
圖2 懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系
3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)
3.1工藝流程
下?lián)螌酉轮晤A(yù)埋件→懸挑層預(yù)埋件、下?lián)螚U備料→懸挑梁備料、定位放置→型鋼梁定位復(fù)核、下?lián)螚U穩(wěn)固件安裝→外架搭設(shè)→外架初驗(yàn)→下方外架調(diào)整→硬防護(hù)→懸挑模架搭設(shè)→作業(yè)層懸挑構(gòu)件甩筋留槎→外架、模架聯(lián)合驗(yàn)收澆砼→作業(yè)層砼強(qiáng)度75%拆模板架→上拉鋼絲繩→懸挑結(jié)構(gòu)剩余混凝土澆筑→裝飾裝修施工完具備拆架
3.2操作要點(diǎn)
（1）下支撐預(yù)埋
在下?lián)螌宇A(yù)埋連接板，用做斜撐的受力點(diǎn)。
圖3 預(yù)埋板大樣
（2）U型螺栓預(yù)埋
型鋼懸挑梁固定端應(yīng)采用2個（對）及以上鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓與建筑結(jié)構(gòu)梁板固定。
圖4 U型螺栓預(yù)埋大樣
為防止板面因懸挑主梁受力較大，U型錨環(huán)預(yù)埋過多而造成質(zhì)量及安全問題，在U型錨環(huán)預(yù)埋的位置設(shè)置暗梁。
圖5 暗梁做法大樣
（3）懸挑主梁及支撐桿件
懸挑主梁采用工字鋼，規(guī)格18號。支撐構(gòu)件采用方鋼，規(guī)格有80×80×5mm，工字鋼應(yīng)符合GB/T706中關(guān)于熱軋工字鋼的規(guī)定，且有相應(yīng)的質(zhì)保資料。
為滿足規(guī)范要求，錨固長度為懸挑長度的1.25倍，大懸挑所需主梁較長，需對構(gòu)件進(jìn)行接長處理，焊接采用二級焊縫，具體做法如下圖：
圖6 工字鋼連接大樣
圖7 斜撐與主梁連接大樣
4受力分析
主梁離地高度46.35m，主梁間距1200mm。主梁平鋪在樓板上，錨固點(diǎn)設(shè)置方式為壓環(huán)鋼筋壓環(huán)鋼筋直徑20mm，主梁建筑物外懸挑長度Lx(mm)5250mm。主梁建筑物內(nèi)錨固長度Lm(mm)6750mm，梁/樓板混凝土強(qiáng)度等級C30。
18號工字鋼主梁截面積A(cm2)30.74，主梁截面慣性矩Ix(cm4) 1660，主梁截面抵抗矩Wx(cm3)185，主梁自重標(biāo)準(zhǔn)值gk(kN/m)0.241主梁材料抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[f](N/mm2)215，主梁材料抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[τ](N/mm2) 125 主梁彈性模量E(N/mm2)206000，主梁允許撓度[ν](mm)1/360。
下?lián)螚U件方鋼管□80×80×4下?lián)螚U截面積A(cm2)11.748，下?lián)螚U截面慣性矩I(cm4)111.04下?lián)螚U截面抵抗矩W(cm3)27.76 ，下?lián)螚U材料抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f(N/mm2)205，下?lián)螚U彈性模量E(N/mm2)206000，下?lián)螚U件截面回轉(zhuǎn)半徑i(cm)3.07，下?lián)螚U件角焊縫焊腳尺寸hf(mm) 6，下?lián)螚U件角焊縫強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ffw(N/mm2)160。
腳手架鋼管類型Φ48×2.7。支模架步距1800mm，梁底橫桿間距1200mm，梁底支撐架間距600mm，模架自由端高度500mm，模架底端定位件采用移動式定位樁，支托上方龍骨雙鋼管，底部木方加模板硬封閉。
外架步距1800mm，縱距1200mm，橫距850mm。雙扣件連接間距3600mm。設(shè)雙腰桿，腳手板用鋼笆網(wǎng)，一步一設(shè)。安全網(wǎng)全封閉設(shè)置。
裝修腳手架作業(yè)層數(shù)1層，裝修腳手架荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gkzj(kN/m2) 2，基本風(fēng)壓ω0(kN/m2)0.3，風(fēng)荷載體型系數(shù)μs1.04，風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz(連墻件、單立桿穩(wěn)定性)0.555，0.51，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值ωk(kN/m2)(連墻件、單立桿穩(wěn)定性)0.173，0.159。
4.1主梁驗(yàn)算
懸挑梁受力簡圖：
（1）強(qiáng)度驗(yàn)算
σmax=Mmax/W=14.559×106/185000=78.696N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求
（2）抗剪驗(yàn)算
τmax=Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=20.079×1000×[94×1802-(94-6.5)×158.62]/(8×16600000×6.5)=19.647N/mm2
τmax=19.647N/mm2≤[τ]=125N/mm2
符合要求
（3）撓度驗(yàn)算
νmax=1.159mm≤[ν]=2×l/360=2×1300/360=7.222mm
符合要求
4.1下?lián)悟?yàn)算
下?lián)螚U件角度計(jì)算：
β1=arctanL1/L2=arctan(3300/3000)=47.726°下?lián)螚U件支座力：
RX1=nzR3=1×44.303=44.303kN
主梁軸向力：
NXZ1=RX1/tanβ1=44.303/tan47.726=40.276kN
下?lián)螚U件軸向力：
NX1=RX1/sinβ1=44.303/sin47.726°=59.874kN
下?lián)螚U件的最大軸向拉力：NX=max[Nx1...Nxi]=59.874kN，此時對應(yīng)角度β=47.726°
下?lián)螚U長度：L01=(L12+L22)0.5=(33002+30002)0.5=4459.821mm
下?lián)螚U長細(xì)比：
λ1=L01/i=4459.821/30.7=145.271
查《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017-2017表D得，φ1=0.326
軸心受壓穩(wěn)定性計(jì)算：
NX1/(φ1Af)=59874.213/(0.326×1174.8×205)=0.763≤1
符合要求
5結(jié)束語
高空大懸挑模架與外架組合施工技術(shù)在本工程中的成功實(shí)施，大大減少了懸挑材料的用量，保證了懸挑主體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和施工安全，保證了工程的施工進(jìn)度。懸挑模架與外架的組合施工技術(shù)可在類似工程中應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1] 欣久彬. 淺談高空大懸挑結(jié)構(gòu)的施工,甘肅省建筑設(shè)計(jì)研究院，甘肅 蘭州 730030.
[2] 張明. 高空大懸挑混凝土屋面挑檐施工技術(shù). 武漢建工股份有限公司,安徽 滁州 239000.
[3] 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范：GB50009-2012.
[4] 建筑施工腳手架安全技術(shù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)：GB51210-2016.
[5] 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：GB50017-2017.
[6] 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：GB 50205-2020.
作者簡介：任春雨，男，1991年，云南楚雄人，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程，郵箱：1474241381@qq.com，研究方向：建筑工程
