高空悬挑结构支撑施工技术

林静辉 汕头市建安（集团）公司

高空悬挑结构支撑施工技术

林静辉 汕头市建安（集团）公司

结合工程事例，介绍高空悬挑结构支撑设计和计算方法，并通过阐述施工过程中的要点和关键点，对该项技术不断完善，确保其安全性，为今后同类施工打下良好的基础。

悬挑结构；槽钢；斜撑

随着社会经济的不断发展,人们对建筑物的追求也不断提高，除了要满足使用，为了达到视觉效果，各种新颖造型和构造也推陈出新，如为了满足某些构造造型要求，空间悬挑尺寸加大，这就需要我们在施工方面解决空间支撑问题，下面就我们施工的项目谈谈高空悬挑结构支撑施工技术的应用。

一、工程概况

中山市中医院另址新建工程位于中山市西区，地下1层，地上19层，总建筑面积135000m2，总高度为88.2m。A区病房大楼屋面为坡屋面，在19层屋面2-B和2-D轴处外侧，斜飘长度为4.8米的飘板，板厚130mm，板端还有结构梁，部分中空位置飘板的高度超过4.5米，屋面位置2-10轴和2-11轴间为悬臂伸出的观光电梯结构，伸出梁为300×2520（mm）。

该坡屋面的结构复杂，荷载也较大，对施工过程的模板支撑要求程度高，属于危险性比较高的支模系统，我们对该系统的支撑进行了结构受力和构造方面的专项设计。

二、 支撑系统的设计和计算

1、坡屋面支撑系统构造详图（见图1）

（1）本支撑系统设计的重点为在第19层楼板悬挑6米长的20号槽钢，槽钢的间距为1.4米，悬挑端净长4.8米（其中1.2米为脚手架立杆），槽钢另一端1.2米与楼板内接，同时在浇筑混凝土前预埋φ18圆钢（预埋梁内双面焊接长度不少于5d），作为槽钢的锚固点；在槽钢的纵向方向再铺上14号槽钢，在上面搭设操作平台后搭设坡屋面的钢管架，把荷载传到槽钢上面，作为坡屋面的支撑系统结构。

（2）该支撑目的是把坡屋面的荷载通过20号槽钢以斜撑形式传到焊接在18层的楼面，施工第18层楼面的时候，提前在楼板外侧预埋15×20钢板，一边焊接于钢板上，另一边焊接于19层悬挑的工字钢，槽钢斜撑必须保证上下层焊接或者连接，加强系统的稳定性。

（3）本支撑系统的最终受力为焊接在十八层的20号槽钢。为保证槽钢的受力要求，槽钢不可以随便打眼，不使用已经变形了的槽钢。

（4）18层操作平台为焊接和安装槽钢的地方，因此要保证操作平台在施工操作时候的安全，外脚手架要搭设到19层，然后在18层楼面槽钢底下，利用钢管从外架立杆往外飘出两层钢管（类似安全挡板），同时在19层楼面梁底预埋锚固整体操作平台的φ18圆钢，以拉结钢丝绳。

2、观光电梯结构梁的支撑设计

屋面位置2-10轴和2-11轴间为悬臂伸出的观光电梯结构，伸出梁大小为KL17（A）300×2520（mm），直接从19楼2-E轴挑出3.69米的悬臂结构，悬臂梁外封口梁为L25，大小为250×2520（mm），由于这两条梁的截面都为2.52米，考虑到本支撑系统的荷载，因此在施工时，把梁截面分两次进行混凝土浇捣，梁底还是依靠本支撑的设计方案，在安装好模板和支撑后，第一次先进行1.0米梁的混凝土施工，等先浇捣的混凝土到达本身设计强度的75%后进行余下的混凝土的施工，由于悬臂梁的底筋不能受力（面筋受力），因此第一次浇捣后模板支撑不能拆除，并且在浇捣第一次混凝土前要在1.0米混凝土面进行钢筋的预埋，以承受本身1.0米混凝土的自重，加强的钢筋为3φ28（具体计算见后）。

3、为了加强本支撑系统的稳定性，防止施工过程出现不可预见的因素，第19层2-E和2-B轴的柱体，在浇捣以后离楼面4米左右位置，于柱体内外两侧和楼面内预埋φ18圆钢，到柱体混凝土达到75%强度时，前后拉结φ14钢缆，把楼面和靠近柱体的槽钢进行拉结，详见图2。

4、支撑系统的计算

（1）荷载的计算

3）验证采用槽钢计算时弯矩、强度和稳定性

①查《新编钢结构设计手册》表2-14，20号槽钢b型当跨度为3.6米时，容许最大弯矩值为19.90 kN.m大于杆件M=18.711 kN.m。

所以槽钢弯矩符合要求。

②槽钢强度计算公式：

槽钢稳定性计算公式：

满足要求!

（3）观光电梯井梁的计算

1）十八层的梁300×2520（mm）及250×2520（mm）施工，采用先浇筑梁高1000mm，达到强度后再制作梁上层1520mm部位，用1000mm高的梁支承上部结构，然后在支架是不拆除的原则上，利用十八层的梁支撑天面梁板进行施工。同时未施工的梁要做好钢筋的预埋。

2）结构计算：

十八层的梁先制作1000mm部位

①悬挑部份采用[20a 槽钢，经验算符合要求。

②制作上部1520mm部分,在外侧250×2520梁利用下面H=1000mm梁支承完全足够,悬挑部分在950mm处应在钢支承外侧梁传来的荷载计算如下:

图1

图2

查表须配筋面积ф=15.7cm2；

应配3φ28=18.47cm2。

③外梁250×2520(先制作1000mm)部位,采用20a槽钢。

④外梁制作上部1520mm部分,下面H=1000mm,砼强度达到后,可不再支撑,荷载由H=1000mm部分梁负担即可。

5、 天面梁板施工支架:主要利用18层H=2520mm的大梁支承天面的施工荷载。梁中间空位利用十八层[20a槽钢支架支承,或在大梁上另铺[20a槽钢间距1500mm支承。

四、施工技术措施

1、在第18层和19层楼板预埋φ18钢筋要满足钢筋的锚固长度，钢筋和型钢的焊接要满足相关焊缝要求，同时在18层梁边预埋15×20钢板时，钢板底面钢筋必须和梁内钢筋焊接。

2、由于本工程坡屋面面积较大，混凝土浇筑量大，在浇捣混凝土时要用塔吊施工，即使施工方便，又可使本支撑系统减少施工中的活荷载，同时还能够提高施工速度。混凝土浇捣过程必须注意监测在捣制过程中型钢和脚手架的变形情况，以及时做出相应的应变措施。

3、槽钢不允许随便钻孔、打眼，装饰作业时，脚手板必须满铺，施工人员严禁随便拆卸支撑系统内的钢管和槽钢，交叉作业必须按照有关要求进行施工。

4、支撑架搭设的要求：

（1）严格按照设计尺寸搭设，立杆和水平杆的接头均应错开在不同的框格层中设置。

（2）确保立杆的垂直偏差和横杆的水平偏差小于《扣件架规范》的要求。

（3）确保每个扣件和钢管的质量是满足要求的，每个扣件的拧紧力矩都要控制在45～60N.m，钢管不能选用已经长期使用发生变形的。

5、混凝土浇筑前检查

模板及高支模系统搭设完毕，必须经安监人员进行检查验收，确认合格后，方可使用。另外，在混凝土浇筑前遇有暴风、雨等恶劣天气，更应特别认真检查，发现不合格之处，必须立即进行修补，确保混凝土浇筑时支撑系统不位移、不变形、不失稳。

6、混凝土浇筑过程中检查注意事项：

（1）坡屋面混凝土施工受到高处作业、坡度大小、形状变化和槽沟等多方面影响，支模及浇筑混凝土均比较困难。由于混凝土板表面积大、失水快和人员上下不便洒水困难等原因，故需特别做好养护工作：利用大流动性的高性能混凝土或免振自密实混凝土，是方便斜屋面施工的有效途径。

（2）坡屋面混凝土在单面模板上施工主要靠混凝土自身的凝聚力、模板面的摩阻力和钢筋网的张拉阻力的限制，至混凝土硬化成型后不再沿斜面下滑。如果模板超过一定角度后，在混凝土振捣时，模板对混凝土的摩阻力不足以抵消混凝土顺模板面的下滑力。混凝土初凝前，如缓慢位移持续发生，易导致混凝土不密实和内伤而渗漏。

（3）模板检查修理人员要坚守岗位，认真检查，发现问题立即修补，防止出现跑模漏浆现象。

（4）支撑系统检修人员要紧跟混凝土浇筑进度，检查立杆有无移动、上浮和下沉现象，检查水平杆、斜支撑及扣件有无松动，发现问题立即修复。若发现支模系统出现失稳、变形等异常情况，必须立即通知施工值班负责人，立即停止浇筑作业，并马上派人进行加固修复，待完全修复后再进行混凝土浇筑作业。

五、结语

19层坡屋面高空悬挑结构的施工，采用本支撑设计方案后，施工顺利，支撑系统稳固，经多次监测变形量小。结构实体检测悬挑梁底变形均符合规范要求，现该工程已经验收交付业主使用。实践证明本支撑施工技术是成功可靠的，对类似工程有参考价值。