超高层住宅楼悬挑避难间支模架验算及施工

章旭江，程勇俊，李亚龙，邵帅帅，王超迪

（浙江省东阳第三建筑工程有限公司，浙江东阳322100）

1 工程概况

惠州保利达江湾南岸花园9－12号楼，商业楼19号楼工程，位于惠州江北东江北岸望江地段，共5栋塔楼，总建筑面积为65 429 m2。其中10号楼为42层，建筑高度为134.65 m；11、12号楼为38层，建筑高度为119.10 m，采用框架剪力墙结构。

本工程11号楼避难间设置在11层、27层，避难间北侧悬挑3.4 m，东西两侧各悬挑1.9 m，标准层层高为3.0 m。避难间结构平面图见图1，其中阴影部分为悬挑结构。

2 支模方案

2.1 支模难点

避难间三面悬挑，且避难间以下楼层的结构平面较小，大部分还是楼梯间、电梯井，悬挑型钢布置时不容易错开，难度很大。

每根工字钢次梁、主梁、钢丝绳受力工况不同，计算量大且繁琐。

图1 避难间结构平面

2.2 搭设方案

在该楼层下3层（24层楼面）设置悬挑型钢，在型钢面搭设扣件式钢管支架支承梁板结构模板，支模架高度9.0 m，支模架外侧设置600 mm宽防护脚手架。支架底层悬挑型钢为20a＃工字钢，面层型钢为16＃工字钢。20a＃工字钢下焊接16＃工字钢斜撑作为安全储备，不参与计算。型钢悬挑部分通过多道钢丝绳与上层结构拉紧（钢丝绳均独立设置拉环，严禁共用拉环）。16＃工字钢面上垂直型钢方向每隔300 mm设置φ48×3.5钢管，钢管上密铺钢筋棚板，钢筋棚板下设置密目兜底网。型钢布置见图2，支模架剖面图见图3。

图2 型钢布置示意

图3 支模架剖面

3 计算过程

第一步，验算梁板支模架。

利用品茗建筑安全计算软件验算避难间梁板支模架。

由于避难间上下两层平面结构自重都通过支模架传递给底部悬挑工字钢，所以支模架计算时须同时考虑27层和28层的结构自重，施工人员及设备等可变荷载按一层考虑。

避难层单层混凝土板厚为120 mm，计算时考虑两层结构自重，即等效于按板厚240 mm计算支模架。计算混凝土梁支模架时，混凝土自重、钢筋自重均按两倍考虑，即新浇筑混凝土自重标准值按24×2＝48（kN／m3）考虑，混凝土梁内钢筋自重标准值按1.5×2＝3（kN／m3）考虑。

第二步，验算工字钢次梁。

根据第一步计算过程中得出的梁、板支模架立杆的轴向力设计值，将其作用于16＃工字钢次梁，次梁支座为20＃工字钢。根据图2型钢主次梁位置尺寸，利用理正结构设计工具箱软件中的钢连续梁计算模块，验算16＃工字钢次梁的强度及挠度。

第三步，验算工字钢主梁。

根据第二步16＃工字钢次梁计算时得出的剪力图，求算术和得出支座反力。根据作用力与反作用力关系，将次梁支座反力作为20＃工字钢主梁的外力，并以钢丝绳张拉点为主梁支座，利用理正结构设计工具箱软件中的钢连续梁计算模块，验算20＃工字钢主梁的强度及挠度。

图4是某根工字钢次梁剪力图，根据该图可得出从左到右6个支座反力分别为：10.9＋9.1＝20.0（kN），12.1＋12.7＝24.8（kN），8.4＋11.4＝19.8（kN），10.7＋9.1＝19.8（kN），11.9＋12.9＝24.8（kN），8.4＋11.6＝20.0（kN）。

图4 工字钢次梁剪力

第四步，验算钢丝绳。

根据第三步20＃工字钢主梁计算时得出的剪力图，得出支座反力。对支座点进行受力分析可知，钢丝绳拉力的竖向分力与该支座反力相等，进而求得钢丝绳所受拉力。设钢丝绳与水平钢梁夹角为α，支座反力为R，则钢丝绳所受拉力：T＝R／sinα。

由于每根主钢梁的钢丝绳角度不同，支座反力也不同，且主钢梁数量较多，故钢丝绳选型重复计算量多且繁琐，此处应充分利用EXCEL表格建立运算关系式进行自动计算。表1为部分型钢主梁计算斜拉钢丝绳所需破断力的相应EXCEL表格。其过程为：将CAD图纸中量取的钢丝绳水平夹角化为弧度值，再计算对应正弦值，结合支座反力及公式T＝R／sinα得出钢丝绳承受拉力。再根据钢丝绳的换算系数及安全系数K，得出钢丝绳破断拉力。最后根据钢丝绳破断拉力查钢丝绳性能参数表确定钢丝绳规格。

第五步，验算钢拉环。

拉环采用直径20 mmHPB300级别圆钢，其允许拉力为：

［F g］＝σ（2A）＝σπd2／2＝65×π×202／2＝40.8（kN）。

由于本方案钢丝绳拉力均小于40.8 kN，故直径20 mmHPB300级别圆钢满足要求。

表1 部分型钢主梁计算斜拉钢丝绳所需破断力的相应EXCEL表格

4 高支模支撑系统安装步骤

安装步骤如下：准备工作→定位放线，确定型钢及立杆位置→23层预埋钢板→24层预埋钢筋拉环→25、26层预埋钢筋吊环→24层楼面放置20a工字钢、16＃工字钢（主梁）、斜撑工字钢焊接→张拉钢丝绳→放置16＃工字钢（次梁）并点焊连接→在16＃工字钢上搭设满堂架→安装梁底主次龙骨→安装底模→底模预检、起拱控制→绑扎梁钢筋并经验收合格→安装侧模→安装侧模次主龙骨→安装对拉螺栓→安装板底模板→全面检查安装质量并验收［1］。

5 高支模系统拆除

满堂钢管支模架拆除后，用气割将工字钢次梁与主梁点焊连接处割开，次梁一端用麻绳由两人拉住，麻绳与柱环绕两周，次梁另外一端由塔吊通过吊钩钢丝绳缓慢拉出［2］。两人缓缓地放松麻绳，每次放200～300 mm，待工字钢在空中处于平衡状态之后，由塔吊下放吊至指定位置。次梁全部拆除完成后，主梁也用相同方法拆除，不同之处是主梁端部及下斜撑端部应各用麻绳由4人拉住［3］。

6 结 语

本工程已完成竣工验收，在避难层结构施工过程中，未发现型钢支模架有异常现象。这说明此次避难层结构型钢支模架设计和施工是成功的，可为今后类似工程施工提供借鉴。