高空超长现浇悬挑结构模板支撑设计与施工

张石民 叶 勇 孙 銮

（成都华阳建筑股份有限公司，四川 成都 610213）

1 工程概况

成都市新津社会治理智慧科创空间项目位于成都市新津区，五津街道桥津上街，花桥街道黄桷社区。拟建项目由办公楼用房、建设项目配套设施组成，总建筑面积为15349m，建筑地上8层，建筑高度41m，采用钢筋混凝土框架结构，在屋顶处有一圈悬挑5.0m的钢筋混凝土挑檐，挑檐上部另有一段坡屋顶造型，挑檐上干挂深灰色铝单板装饰。挑檐顶标高为37m，悬挑部分出现4个阳角，阳角处悬挑长度约7.0m，施工难度巨大（图1）。

图1 项目效果图

2 方案比选

2.1 落地钢管扣件式支撑架方案

根据住建部第37号令及建办质（2018）31号文《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》高大模板支撑系统是指建设工程施工现场混凝土构件模板搭设高度8m及以上，或搭设跨度大于18m，或施工总荷载大于15kN/m，或集中线荷载大于20kN/m的模板支撑系统。

落地钢管扣件式支撑架，即以地面为基底向上搭设钢管支撑架，该方案搭设方式传统、常规。如采用该方案，架体搭设高度最高达38m，高度远超过模板超危大工程规定的8m高度，其垂直度、稳定性极难控制，安全隐患极大且存在架体材料用量多、搭拆工期长、占用底部施工场地、地面楼板额外加固、经济性低等弊端。同时，若采用普通落地钢管扣件式支撑架，将无法满足《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB51210-2016及《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130-2011的相关规定。

2.2 悬挑型钢支撑方案

悬挑型钢支撑方案，即在高支模区域下层搭设简支型钢或悬挑型钢，再以型钢为基底搭设钢管支撑架形成封板或挑板支撑系统的竖向承载基础。为解决高空大悬挑混凝土构件的承载，该项目采用“高空斜拉型钢支模平台+满堂支撑架”的模板支撑体系。

经计算该工况下需要20#工字钢作主梁，22#工字钢作下撑受力杆件方能满足安全计算。经市场材料调研20#工字钢出租存量较少且长度规格不满足搭设需要，如全部采用购买且以后该型号工字钢使用较少将增加项目成本，下撑受力杆件型号较大，安装、焊接因高空作业、施工安全及质量不宜有效控制。经项目部作经济分析后决定采用市场租赁16#工字钢搭设双层悬挑型钢平台，再在工字钢上搭设扣件式满堂支撑架。该类型钢市场上广泛使用，工艺成熟，无须定制。具有搭拆方便、安全性好、工期进度快、周转便利、经济性高等优点，适合该工程高空超长悬挑结构的施工。

3 高空超长现浇悬挑结构模板支撑设计

该工程悬挑钢筋混凝土挑檐（图2和图3）具有以下特点：条件复杂，屋顶大跨度挑檐标高37.15m，距离室外地坪38m，悬挑长度大，悬挑外表面距外排框架柱外表面尺寸约5m，阳角处悬挑长度约7.0m，远大于悬挑脚手架规范中的相关规定；挑檐造型复杂，挑檐不但有悬挑板，在距梁外边3.65m处还有一道连续梁300mm×800mm，而在连续梁外1.2m处为外伸的封边挂板（图3）。

图2 建筑剖面图

图3 挑檐悬挑板剖面图

3.1 悬挑楼层的选择

该工程悬挑结构分别从7层，8层混凝土楼面设置16#主梁工字钢，再在工字钢上搭设扣件式满堂支撑架，高空悬挑高大模板支撑系统搭设高度最大为10.8m。7层及8层楼板板厚为120/130mm且存在叠合板，混凝土强度等级为C30，屋顶大跨度挑檐标高37.15m。

3.2 悬挑支撑系统的设计

模板应能保证构件各部位形状、尺寸和相互位置的准确，架体具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇砼的重量和侧压力及施工荷载；构造简单，装拆方便；模板的接缝严密不漏浆。在悬挑板面施工时，在对应安装悬挑工字钢位置预埋锚环，供下层悬挑结构施工时安装工字钢，作为支撑体系的基础，悬挑的支撑体系与同层及下层内支撑体系连接成整体。支撑架由持证架工统一搭设。支撑体系基础均为工字钢，其施工荷载均沿立杆通过工字钢传递至结构梁板面，最终传递至基础。

支撑体系的传力途径：施工荷载→木模板→次梁→主梁→立柱→工字钢→混凝土楼面→下层支撑体系→基础，故立杆的设置应上下保证在同一直线上，以确保力的竖向传递。

悬挑支模架采用外侧3-4排立杆下沉一层，在下层工字钢上搭设，采用品茗建筑云安全计算软件V1.2（以下简称品茗安全计算软件）选择“多排悬挑架主梁”模块进行下层多排悬挑架主梁相应计算。内侧3-4排立杆在上层工字钢上搭设，再进行上层多排悬挑架主梁相应计算，采用分层卸荷的形式（图4）。

图4 双层工字钢悬挑钢平台布置及支撑架搭设

3.3 悬挑梁荷载安全计算

模板及其支架自重标准值面板0.1kN/m，楼板模板0.5kN/m，新浇筑混凝土自重标准值24kN/m，混凝土梁钢筋自重标准值1.5kN/m，混凝土板钢筋自重标准值1.1kN/m，施工荷载标准值3.0kN/m，支撑脚手架计算单元上集中堆放的物料自重标准值1.0kN，水平荷载按10年一遇的基本风压取值，结构重要性系数1.1，脚手架安全等级I级。

根据《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068-2018的规定，对构件进行承载力极限状态设计时，荷载组合的效应按基本组合进行设计，荷载组合的分项系数分别为永久荷载1.3，风荷载1.4，施工活荷载1.5。

采用品茗安全计算软件分别计算板底和梁模板立杆承受的轴力，然后再选择“多排悬挑架主梁”模块分别进行上、下层多排悬挑架主梁相应计算，得出悬挑主梁的强度验算、抗剪验算、挠度验算、上拉杆强度验算、螺栓及焊缝验算均满足要求。

3.4 悬挑工字钢主梁安装

悬挑型钢悬挑支点应设在结构梁上，悬挑端应按梁长起拱1%~1.5%，在悬挑根部垫10mm厚的钢垫块。悬挑钢梁应按架体立杆位置对应设置，每纵距设置一根，在工字钢上按支模架立杆位置焊接φ25mm长150mm的三级钢短钢筋，最外侧焊接的竖向钢筋距离工字钢端部100mm，使竖向钢筋插入支模架立杆内部，保证架体根部的稳定性，防止钢管位移（图5）。

图5 悬挑工字钢设置（单位：mm）

悬挑钢梁固定端应采用2个及以上“几”型锚固螺栓与建筑结构梁板固定，在设置锚固螺栓时，应在螺栓弯折处加设两根1500mm长φ18mm的三级钢筋进行加强。悬挑钢梁放入预留的锚环或预留墙洞内后使用木楔子楔实、楔紧，保证悬挑钢梁牢固，不晃动。悬挑工字钢安装完成后，在悬挑工字钢上铺设临时施工脚手板和挡脚板。铺设宽度同悬挑宽度，不得有悬挑板、探头板，脚手板的材质必须符合相关规定，见图。工字钢层非悬挑部分，主体支模架立杆设置在工字钢上，同时上端与混凝土楼板底抵紧，工字钢下对应区域下部架体不拆除，传力传递2层（图6）。

图6 悬挑钢梁锚固螺栓固定

3.5 斜钢拉杆安装

定型拉杆中间用定型加工花篮螺丝预加拉力将斜拉钢筋（φ20mm）紧固在外挑钢梁上， 每根悬挑钢梁均设置两根钢筋斜拉，接长采用1级直螺纹套筒连接，钢筋预加拉力紧固（图7）。

图7 斜钢拉杆下端固定节点

3.6 支撑架体施工

该工程屋面板支撑架体采用满堂脚手架支撑，支撑架体以及外架搭设应编制专项施工方案并通过专家论证，模板采用传统模式木模板，模板采用15mm厚黑色光面板。支撑采用扣件式钢管满堂支撑架，立杆纵横方向均@900mm，立杆步距1500mm，沿架体纵、横、上、下连续设置剪刀撑，扫地杆距底板面200mm。次楞采用50mm×100mm木方@200mm，主梁采用Φ48mm×3.6mm钢管。立杆顶部设置可调U型托撑，可调U型托撑内钢管根数为2且安装时应保证上、下同心。

该工程在每个结构柱的部位，竖向间距按每步距设置（1.5m）与建筑结构设置一个固结点，用抱柱的方式，以提高架体整体稳定性和提高抵抗侧向变形的能力，连墙钢管刷黄黑相间油漆区分 ，避免被误拆。

4 施工要求

该工程悬挑部分混凝土浇筑采用塔机配合料斗进行混凝土的浇筑方式，以减小混凝土布料时对模板的冲击荷载。浇筑顺序由内向外推进，严格控制浇筑速度，浇筑过程中每10min观测一次，浇筑完成后每0.5h观测一次，直至混凝土终凝。已支好模板的楼层外临边立杆兼做外防护架，其上部高出支模顶端1.5m，外立面按规定采用密目网封闭。所有支模架搭设完成后认真查验支撑变形情况，按照方案对其进行严格的验收，验收合格后才能进行混凝土的浇筑。混凝土浇筑前，先向混凝土施工人员进行详细的安全技术交底，浇筑混凝土前只用少量水洒水润湿模板，严禁用水管冲洗模板，施工人员要正确佩戴安全帽、安全带、防滑鞋，非操作人员严禁进入悬挑部位，特种高处作业人员应持证上岗。

5 结语

该文以成都市新津社会治理智慧科创空间项目的屋顶大跨度现浇钢筋混凝土挑檐的施工为例，通过方案比选及实践摸索，采用普通16#工字钢搭设双层悬挑钢平台作为空中高大模板支撑系统的竖向承载基础。在保障安全的前提下，对支撑平台进行详细设计，并利用“品茗安全计算软件”对支撑系统的各构件进行受力分析。项目部根据该方案实施顺利完成了模板搭设、混凝土浇筑及模板和支撑拆除等工作。施工时支撑系统搭拆快捷，节省了大量的钢管扣件及人工，有效缩短了工期，创造了较好的环保、经济和社会效益，为类似高空大悬挑钢筋混凝土结构工程模板体系设计提供了一种新的思路。