简支梁法悬挑连廊模板支撑体系施工技术

吴 攀

(青岛海川建设集团有限公司，山东 青岛 266000)

为保证高层结构的防火疏散要求，建筑高度大于54 m的建筑，每个单元每层的安全出口不应少于2个[1]。设计人员通常选择剪刀梯或消防连廊作为疏散通道。综合考虑公摊面积及易用性等因素，大多数高层及超高层建筑中设置消防连廊以满足防火疏散要求。通常消防连廊会紧贴建筑物致使连廊模板支撑体系悬挑长度较小。而随着设计的多样变化，远离建筑物的消防连廊亦开始出现，对于较大悬挑距离的连廊模板支撑体系有着一定的施工难度。笔者结合青岛市锦绣年华项目4栋楼所采用的悬挑连廊模板支撑体系，对简支梁法悬挑连廊模板支撑体系施工工艺进行详细的介绍。

1 工程概况

雒口路34号快速路三期安置(锦绣年华)工程位于青岛市利津路与雒口路交界处，工程总建筑面积78 106 m2。其中地上总建筑面积65 063 m2，地下总建筑面积13 043 m2。本工程1号、2号、3号、4号楼北立面11层及以上楼层设计有消防连廊。消防连廊板厚120 mm，宽度为1.8 m，连廊底部至地面高度1号楼为34.80 m；2号、3号楼为31.88 m；4号楼为30.80 m，最大跨距为11.5 m，消防连廊最大悬挑距离处跨长6.4 m,悬挑长度达4 m。该消防连廊为元宝形设计构造，结构板厚15 mm,两端与建筑物楼梯间相连，最大悬挑分界处设置结构悬挑梁(见图1)。

2 施工难点

1)因支撑体系自重、施工荷载及钢筋和混凝土重量较大，超过2 m的悬挑工字钢支撑体系很难保证支撑结构的稳定性与安全性。消防连廊外侧边梁距主楼最大距离为4 m，为保证悬挑支撑稳定性，悬挑钢梁锚固长度至少应为4×1.25=5 m[2]，且为满足挠度及形变要求，需要选择较高规格的型钢进行悬挑支撑。为缓解悬挑支撑距离过大的问题，采用增设简支梁，减少支撑体系悬挑长度的方法，减少力矩，从而缩短架体悬挑长度，达成满足支撑荷载的模板支撑体系的要求(见图2)。

2)消防连廊跨度较大，通常梁板构造按均布荷载受力分析，因此消防连廊荷载传导将难以计算。通过将悬挑工字钢按1.2 m等距布置，使消防连廊分解为沿跨度方向1.2 m的等宽受荷单元，计算单元内的荷载则通过支架传给悬挑梁工字钢梁，再以集中力的形式传给简支梁，从而作用于各节点上。

3)连廊模板支撑体系施工为高空作业，必须采取安全的施工措施，确保施工人员的施工安全。利用悬挑工字钢搭建施工操作平台底部支撑，架体施工前于工字钢上表面架设平面栈台，形成完整的平面操作空间，从而满足安全施工要求。

3 操作要点

工艺流程：悬挑工字钢压环预埋→简支工字钢选择、焊接→简支工字钢吊装→悬挑工字钢吊装→悬挑工字钢固定→模板支撑架搭设→连廊模板搭设→绑扎连廊钢筋→连廊混凝土浇筑→达到结构要求后拆模→拆除简支梁工字钢模板支撑体系。

3.1 悬挑工字钢拉环预埋

在需要支设悬挑工字钢的楼层提前进行拉环预埋。悬挑工字钢固定端应采用2个(对)及以上U 型钢筋拉环或锚固螺栓与建筑结构梁板固定，末端拉环距工字钢不小于100 mm，2个(对)拉环间距为200 mm。U型钢筋拉环或锚固螺栓应预埋至混凝土梁、板底层钢筋位置，并应与混凝土梁、板底层钢筋焊接或绑扎牢固，用于锚固的U型钢筋拉环或螺栓应采用冷弯成型，钢筋拉环直径不宜小于16 mm[3]。U型拉环、锚固螺栓与型钢间隙需进行紧固。在结构楼板前段也应设置至少一道U型拉环进行导向紧固(见图3)。

3.2 简支工字钢选择、焊接

根据图纸及设计要求，选择足够长度两根20a号工字钢叠合放置作为简支梁，两根工字钢应焊接形成整体，并确保工字钢焊接牢固，钢梁叠合受力性能与非叠合梁力学性能差异并不明显[4]。简支工字钢为荷载传力主体，主要传力过程为：连廊结构荷载(含模板)→立杆→悬挑梁工字钢→简支梁工字钢。简支梁工字钢是施工用临时结构，它主要承受施工过程中的各种垂直和水平荷载，包括结构材料、施工人员等荷载，因此简支梁工字钢必须有足够的承载能力、刚度和稳定性。在架体结构设计容许的条件下，必须满足避免出现变形、倾斜、摇晃或扭曲现象的情况，以确保安全(见图4)。

3.3 简支梁工字钢吊装

利用塔吊将焊接好的工字钢吊装至需要搭设悬挑工字钢的楼层并进行固定。简支梁工字钢两端分别伸入原结构剪力墙内，与剪力墙搭接长度不小于400 mm，在消防连廊结构下层楼层内进行安装预埋并与结构混凝土浇筑一体成型。叠合简支工字钢梁应较浇筑层板顶标高高20 mm，确保简支梁工字钢整体稳定性。因工字钢断截面较大，可能会破坏原结构墙体箍筋，应在插入简支工字钢处上下侧箍筋进行加密并加强设置，钢梁底部位置原结构加设水平暗梁，将叠合钢梁底面与暗梁上部钢筋进行焊接固定。操作工人在两侧已施工完的室内结构平台上辅助安装施工，为施工人员操作提供了安全保障。

3.4 悬挑工字钢吊装

根据承载力要求及施工现场材料选用20a号工字钢作为悬挑工字钢[5]。将悬挑工字钢依次吊装至需安装工字钢的楼层，按照支撑系统设计计算间距1 200 mm进行布置，并将前端搭设在简支梁工字钢上，末端采用已经预埋好的拉环固定，悬挑梁锚固端长度为2 000 mm。悬挑工字钢支撑体系支设最关键的问题为安全问题。通过增设简支梁工字钢，使悬挑梁的悬挑长度大大减小，从而达到减小悬挑梁受力的目的。同时，为保证悬挑工字钢不产生侧向偏移、变形、倾斜等问题，在将悬挑工字钢与简支梁工字钢焊接成一体的同时，可在悬挑工字钢前端加焊角钢使所有悬挑工字钢连成整体(见图5)。

3.5 操作平台搭设

利用简支梁工字钢及悬挑工字钢作为连接支撑，搭设施工操作栈道。栈道底部应用钢管搭设支撑结构，四周与结构进行刚性固定并设置拉结点，架体底部满铺脚手板。在结构下层设置悬挑平网，以确保操作栈道的施工安全。

3.6 模板支撑体系搭设

1)顶板支撑系统设计采用扣件式钢管脚手架搭设。支撑模板立杆底座采用长度不小于50 mm、直径φ 25的钢筋头焊接在悬挑工字钢立杆间距对应位置上，搭设架体时将立杆套入，有效防止立杆移动。距底面200 mm设置纵横向扫地杆，支撑模板的钢管脚手架稳定性得到有效控制。

2)立杆间距1 200 mm×1 200 mm，立杆总高度为2 700 mm，横杆步距1 200 mm，纵、横方向每2 000 mm设置一道剪刀撑，剪刀撑斜杆与水平面的倾角在45°～60°之间。剪刀撑应随立杆、纵向和横向水平杆等同步搭设。斜杆用旋转扣件与立杆或横向水平杆扣牢。

3)纵横向水平杆用直角扣件扣在立柱上，伸出内外立杆应不少于100 mm，纵向水平杆应安置在横向水平杆上面，靠内外立杆的纵向横杆在立杆内侧用直角扣件与立杆固定，中间的纵向横杆与小横杆固定，间距不大于400 mm。

4)扣件采用可锻铸铁制成，规格必须与钢管外径相同，扣件螺栓拧紧扭力距不应小于40 N·m，且不应大于65 N·m，在主节点处固定大、小横杆剪力撑等用的各种扣件的中心点的相互距离不应大于150 mm，各杆件端头伸出扣件盖板边缘距离不应小于100 mm。

5)模板体系的搭设，将上部荷载有效的传递至简支工字钢上，形成一整套完整的模板支撑体系。

3.7 钢筋及模板安装

支架搭设完毕后进行模板安装，严格控制模板板底标高。因高空作业需精确下料，可利用BIM技术辅助模板设计与拆分。悬挑梁模板底部应进行起拱，每4 m长度内拱度不应小于3‰。梁底模及板底模安装完成后，再安装侧模板并进行加固，侧模根据梁高设置不少于一道M14穿梁螺栓进行固定。模板安装完毕，将模板内清扫干净后，按照图纸进行钢筋绑扎。悬挑梁锚固段尽量与结构板面框梁连成整体形成悬臂结构，悬臂上端梁筋应为整根钢筋，不得采用连接式钢筋，绑扎应重点检查悬挑端及两端连接节点构造安装的准确性。

3.8 混凝土浇筑

待钢筋全部绑扎完毕，经过联合验收后，进行混凝土浇筑。混凝土浇筑时，必须按先主、次梁后楼板的原则进行浇捣，混凝土浇筑时确保支模架受力均匀，浇筑施工时严格控制施工荷载，尽量减少浇筑时的水平及竖向冲击力。混凝土浇筑过程中，派专人检查支架和支撑情况，发现下沉、松动、变形和水平位移情况的应及时处理。浇筑顺序应自跨中向两侧进行浇筑，振捣均匀，不得集中一侧浇筑。浇筑应一次浇筑成型。待混凝土浇筑完毕后应及时养护。

3.9 简支梁模板支撑体系拆除

本层消防连廊浇筑完毕后不得立即拆除模板支撑系统，应确保两层以上消防连廊结构强度及稳定性达到设计要求后，将悬挑工字钢支撑体系进行拆除。拆除时应遵循先支的后拆，后支的先拆的原则，简支梁最后进行拆除[6]。模板支架系统自上向下一次拆除。在面层待所有模板支架及支撑拆除清理后，先拆除悬挑工字钢梁，再拆除简支工字钢梁，利用人工配合塔吊将工字钢放到地面上，最终集中堆放在指定位置。拆除人员临近结构边沿时，必须佩带安全带，严禁生拉硬拽。拆除时，地面应设围栏和警戒标志，并有专人指挥、看守，严禁非操作人员入内。

4 施工材料

1)工字钢:必须符合国家标准，不得锈蚀，不得有刻痕损伤。

2)预埋拉环：φ 16圆钢，外观无颗粒状或片状老锈，无刻痕损伤,应冷弯成型。

3)架体构件：φ48.3 mm×3.6 mm钢管，符合国标要求，无锈蚀、弯折，无孔眼、刻痕或损伤。

4)扣件：可锻铸铁制作的扣件(十字扣件，旋转扣件，对接扣件)在拧紧扭力矩达到65 N·m时不发生破坏。

5)架体外侧防护：密目安全网，不得采用防尘网代替。

5 质量控制

1)悬挑构件的规格与图纸核对后并经设计确认、专家论证后确定。

2)构件在运输过程中应进行保护，以防止构件变形损坏；安装过程中应设临时支撑，确保结构稳定。所有上部结构的吊装必须在下部结构就位、校正并系牢支撑构件后才能进行。

3)悬挑用工字钢梁应焊接于简支工字钢上，避免产生侧向滑移。

6 安全措施

1)搭拆架体时，工人必须戴好安全帽，系好安全带，工具及零配件要装在工具袋内，穿防滑鞋工作，袖口、裤口要扎紧。

2)现场带电线路如无可靠的安全措施，不准通过架体，非电工不准擅自拉接电线和电器装置。

3)由架子班长负责日常检查、维修、保养工作，确保施工安全。

4)严格执行架体检查验收制度，经项目部验收合格后，方可使用。

5)设置纵横向扫地杆及剪刀撑，剪刀撑每2 m设置一道，与立杆有可靠的连接。

6)施工过程中，混凝土及其他设备堆放应符合施工方案规定要求，严禁超载，尽量使支撑系统受力均衡。单根立杆的承载力较小，不能承受过大的集中荷载，以防止由于因局部构件失稳而导致整体结构失稳。

7)雨雪、四级及以上大风、大雾等恶劣天气应停止作业。

8)该项作业极为危险，禁止夜间作业。

7 环保措施

1)因本工法施工过程中切割机、圆盘锯等设备属强噪声机械，采用隔音效果好的材料搭设封闭的机械棚，以减少噪声的扩散，并通过工作上的合理安排，尽量避免夜间高噪声的施工作业。

2)施工生产制作过程中产生的垃圾，如锯末、模板废料、短丝杆、钢管废料等，做好分类处理的工作，严禁现场点燃，尽量回收利用，减少环境污染。

8 结语

简支梁法悬挑连廊模板支撑体系施工操作简便，安装快捷，操作工人可在相对较为安全的室内进行作业，而需要的支撑体系构件为施工现场经常使用的材料，取材较为方便、经济。同时，增设简支梁工字钢可使悬挑支撑体系悬挑长度大大减小，从而增加了模板支撑体系的稳定性。本工程经过设计、监督、监理、建设、施工单位共同验收，满足设计及规范要求，并在混凝土施工、浇筑及支撑模板拆除过程中，无任何安全事故发生，且消防连廊结构拆模后满足设计要求。简支梁法悬挑连廊模板支撑体系彻底改变了传统工艺的不足，是今后消防连廊模板支撑体系施工的首选工艺。