屋面飘板模板支架施工技术探讨

蔡克克 秦 华

(1.云南农业大学，云南昆明 650201;2.十四冶建设集团云南第二建筑工程有限公司第三分公司，云南昆明 650031)

0 引言

工程实践中，适用、安全、经济、美观是我国建筑人员进行工作的指导方针，也是评价建筑优劣的基本准则。近几年，经济的高速发展，人们生活水平的不断提高，使得人们渴望建筑在满足人类基本生活居住需求的基础上，更多的满足人类的精神需要。因此，各种特殊建筑造型以及新型建筑结构形式层出不穷，飘板装饰层即为在公共建筑中较为常见的一种，而高空悬挑结构的模板支架施工一直是施工界的难题。本文介绍了新昆华医院屋面飘板模板支架的施工技术，为高空悬挑结构模板支架施工提供参考。

1 工程概况

新昆华医院位于云南省安宁市太平新城街道办事处，总建筑面积132 117.63 m2，由三栋住院楼和医技楼组成，层数分别为13层、15层、17层、5层，结构类型为框架—剪力墙结构，三栋住院楼结构形式一致，顶层为钢筋混凝土飘架，屋面东南角外侧设计为飘板。飘板悬挑长度3.9 m，跨度约8 m，面积32 m2。悬挑区域共计3条梁，截面尺寸350×700(悬挑梁)、250×600(悬挑梁)、250×700(封边梁)，板厚120 mm。混凝土标号C30。模板支架高度为3.9 m，支模架钢梁位于小屋面上。

2 飘板模板支架施工方案及搭设要点

经过各种方案的优选，决定采用外伸工字型钢梁作支撑架，用钢丝绳斜拉型钢挑梁作为安全储备，并在钢梁下设斜撑杆作为工字钢的辅助受力架，方案主要由模板支架基础设计方案和模板支架设计方案两部分组成。

2.1 模板支架系统的基础设计

在出屋面(水箱层屋面)的楼面上安设11根12 m长22号b工字钢悬挑梁，工字钢间距为800 mm。悬挑长度4.2 m;每根工字钢上设置一道18号反拉钢绳与住院楼框架梁连接(作为安全储备);每根工字钢下设3组钢管脚手架斜撑(作为辅助受力架)。

2.2 模板支架设计

支模架(扣件式钢管脚手架)在基础支撑工字钢挑梁上搭设。支模架立杆沿工字钢挑梁搭设，横向间距为800 mm，纵向间距800 mm。水平杆步距1 500 mm;在挑梁端部上安装2根14号槽钢连梁，槽口向上，采用焊接。再在槽钢连梁上搭设支模架立杆，达到加强架体整体性的效果，见图1。

2.3 主要搭设方法及要点

2.3.1 模板支架基础

1)在出屋面层楼面，梁板柱混凝土标号均为 C30，板厚120 mm，分别在工字钢锚固段两头、中间共埋设3组，每组两道φ22 U形螺栓，双螺帽。最后一道U形螺栓距工字钢尾部20 cm。

图1 模板支架架设图

2)每根工字钢上，设置一道18号反拉钢绳(拉环直径20)，与住院楼框架梁拉接(作为安全储备)。

3)在每根工字钢下一层的机房大屋面上设3组斜撑杆斜撑在22号工字钢上，作为支模架工字钢的辅助受力架并与同层的满堂脚手架连接。

2.3.2 模板支架搭设

在悬挑钢梁末端安装两排14号A槽钢连梁(槽口向上)，并与挑梁焊接，以达到增加支架整体稳定性的目的。在工字钢挑梁、槽钢连梁上焊接定位筋，搭设支模架立杆，支模架立杆横向间距为400 mm～800 mm，为梁边出200 mm。纵向间距800 mm，同悬挑梁间距。水平杆步距1 300 mm～1 500 mm，扫地杆距地200 mm。顶层水平杆中心点线至支撑点的长度不大于0.5 m，水平杆与同层的满堂脚手架的水平杆相连，在柱子轴线位置用钢管扣件硬连接。

3 支架体系的受力分析与计算

3.1 选取计算单元

将飘板支架简化为平面结构进行计算，因飘板产生的荷载沿纵向又是均匀分布的，纵向的间距、荷载和侧向刚度都相同，因此可取有代表性的中间一根工字钢进行受力分析与计算。为了保证安全，取中间梁下的支架进行计算，将梁两边纵向各一半处构成计算单元，在浇筑飘板时，楼面分布荷载一般可按角平分线传至相应两侧的梁上，通常简化为梁上的均布线荷载。

3.2 小横杆的计算

小横杆按照简支梁进行强度和挠度计算，作用于小横杆线荷载标准值为4.86 kN/m，线荷载设计值为6.69 kN/m，最大弯矩为跨中弯矩 0.677 kN·m，最大正应力为 σmax=150.86 MPa，小于205.0 MPa，最大挠度值为2.57 mm，小于900/150与10 mm 的较小值，满足要求。

3.3 大横杆的计算

大横杆按照三跨连续梁进行强度和挠度计算，由小横杆传给大横杆的集中力标准值为Fk=0.5qklb(1+a1/lb)2=3.27 kN，由小横杆传给大横杆的集中力设计值为F=0.5qlb(1+a1/lb)2=4.99 kN，最大弯矩考虑为小横杆荷载的计算值最不利分配的弯矩值 M=0.175Fla=0.78 kN·m，最大正应力为 171.49 MPa，满足要求。最大挠度考虑为小横杆荷载的标准值最不利分配的挠度，经计算为1.24 mm，小于900.0/150与10 mm的较小值，满足要求。

3.4 立杆的计算

3.4.1 不考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

经计算得到σ=116 MPa，满足要求。

3.4.2 考虑风荷载时，立杆的稳定性计算

得 σ =118.49 MPa。

3.4.3 立杆受压稳定的计算

压杆稳定是指对于细长的压杆，在轴向力的作用下，往往在因强度不足而破坏之前，就因它不再保持原有直线状态下的平衡而骤然屈曲破坏，因而它不再是强度问题，而是压杆能不能保持直线状态下的平衡问题，在工程实践中把这类问题称为压杆的稳定性问题，可用欧拉公式来计算。

在此例中μ=1，得Fcr=16 167.75 N，满足要求。

3.5 工字型钢梁的计算

经计算，取由可变荷载效应控制的组合与由永久荷载效应控制的组合中的最不利值经脚手架钢管传到工字钢面的集中力值14.9 kN/m。利用有限元软件，建立如图2所示模型。

图2 有限元模型

悬挑梁弯矩、剪力图如图3，图4所示。

图3 工字型钢梁弯矩图

图4 工字型钢梁剪力图

梁端挠度:6.7 mm＜l/250=18 mm，满足要求;

经计算可得，工字型钢梁在固定端处外侧的负弯矩比较大，内侧的正弯矩比较大，最大弯矩处的最大正应力为:σ=135 MPa，小于材料允许应力215 MPa，满足要求。

4 模板支架的后期拆除方法

模板支架的拆除应遵循:“先支的后拆，后支的先拆;先拆非承重部分，后拆承重部分;先拆悬挑长度最小的部分，后拆悬挑长度最大的部分;由上而下，先拆侧向支撑，后拆竖向支撑”的原则。即先拆除支模架，拆除槽钢，拆除斜撑杆，再松除反拉钢绳及吊环，除去工字钢支撑梁与预埋件的焊件，然后将工字钢梁稍抬起200 mm～300 mm，使其与斜撑杆分离，最后分段滑移拆除。

5 结语

1)飘板模板支架的设计一定要满足安全技术的要求，应具有足够的承载力、刚度和稳定性。经计算，此支架系统所选用材料各项指标满足飘板的施工要求，由于此支架体系是将上部荷载全部传递给建筑结构，而且飘板为凸出建筑物部分，容易使风荷载产生旋涡，使结构引起应力集中现象，对材料的要求就应相应提高。支撑层的建筑结构也应满足承载力要求，必要时可采用加固措施:在满足结构整体稳定条件下，可增大混凝土标号、增大梁柱截面尺寸、增大钢筋直径等。

2)采用这种支架系统，相比传统的从地面搭设高支模架体，既方便施工，又节省了材料及人工消耗，为施工企业节省了成本，而且避免或减少了细长杆的压杆失稳现象。另外，钢支架系统大多搭设在高空，建筑若在雷击区域或在雷雨季节施工，可提前安装避雷装置，提高了安全性。

3)由于这种支架系统是悬挑于楼板外，所以当上层还在施工时，其下层即可提前交付使用，对于下面有裙楼的高层建筑，则可以使主楼与裙楼同时施工，缩短了工期。

［1］刘声扬，王汝恒.钢结构原理与设计［M］.武汉:武汉理工大学出版社，2007.

［2］刘俊玲.建筑施工技术［M］.北京:机械工业出版社，2011.

［3］张 标.超高超大悬挑梁模板支架结构体系安全性分析［D］.合肥:安徽建筑工业学院，2011.