超高超长混凝土悬挑板错层布置的施工方法

钱少波（中铁建工集团有限公司，上海 200333）

伴随着我国现代化的快车道推进深度，各种超高层建筑物如雨后春笋般出现，而随着人们对建筑外立面的美观要求越来越高，外形也从原来的矩形逐渐演变的奇新特异。特别是针对办公楼、写字楼、展示中心的公建建筑领域，建筑师们为了突出自己的特点，常常设计出各种造型独特、外形新颖的建筑，不仅给结构设计师提出了结构设计难题，也给施工过程的安全措施增加了很大的难度。

1 工程概况

南京江宁天印健康创新园项目，工程地址位于江苏省南京市江宁区福英路与格致路西北侧，项目总占地面积为131 731 m2，规划总的建筑面积为 563 613 m2。项目主要建设包括 25 栋单体和地下室，主要内容包括 A 01～A 04（3栋 16 层和 1 栋单层），B 01～B 09（5 栋 19 F、2 栋 12 F、1 栋 23 F 和 1 栋 2 F），C 01～C 03（3 栋 4 F）和室外连廊，地下室总体 -1 F，局部 2 F，主楼的结构形式采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。其中 A-01 栋、B-01 栋、B-05 栋共计 3 栋高空存在悬挑结构，层高为 4 m，最长悬挑构件为3.6 m，悬挑构件宽度为 15 m，悬挑高度为 60 m。

整个楼栋的悬挑构件设计分为两个方向错层布置，层高4 m，均在 60 m 高空有伸出结构外边的 3.6 m 悬挑构件，同时连续四层。根据现场情况，施工安全要求模板支撑架不仅需要承受本层悬挑构件传递的荷载，还需要承受上层荷载传递的荷载]，同时还需要搭设双排的防护架，确保施工人员的操作安全。如果采用普通的悬挑工字钢施工，则需要采用 63 # 工字钢，间距 1 m 布置才能满足荷载要求，既不经济也不实用，因此需要研制一种新型的架体，即可以承受构件结构荷载的同时，也可以保证施工人员的安全。

2 工程重难点

针对项目的特点，技术人员通过对比各种方案设计，参考相关文献资料，最后确定的具体方法是设计一种类似于花篮螺栓悬挑脚手架，采用专门制作的底托设计解决施工措施及安全防护的问题，具体特点如下。

（1）本悬挑底托的设计，承受的荷载是普通脚手架体悬挑工字钢的 3 倍，同时预留的一定的安全系数。

（2）整个悬挑底托不仅仅作为上部结构施工的模板架体（承重架）的基础，还要作为外防护架的底板基础，即同时作为承重架和防护架的基础。

（3）架体底座的主要受理采用多个花篮拉杆形式设计，以拉为主，底部斜撑只作为安全储备，不参加荷载计算。

（4）考虑到花篮上部钢丝绳需要设置在梁上，但是梁的混凝土强度需要一定时间才能达到设计强度，因此整个架体下沉一层，以确保受拉边梁的混凝土强度满足计算要求。

（5）因为悬挑底托下沉设置，层高为 4 m，整个内模架的高度超过了 8 m，因此整个工艺包含了多个超过一定规模的危险性较大的分部分项工程，属项目安全管理的重中之重。

3 施工工艺流程/研究的过程

3.1 高空多向错层超长悬挑混凝土构件架体设计系统

如图 1 所示。

图1 高空多向错层超长悬挑混凝土构件架体设计系统图

3.2 高空多向错层超长悬挑混凝土构件架体加工安装

高空多向错层超长悬挑混凝土构件架体施工，由多个悬挑主梁单元组成，每个悬挑主梁由上拉杆、下撑杆、悬挑主梁、内外架体组成。

（1）悬挑主梁：采用 22 a # 工字钢，截面尺寸为 220 mm×110 mm×7.5 mm，长度为 9 m（单根重量为 297.63 kg），工字钢上部焊接 4 处吊耳板，壁厚为 10 mm，间距从悬挑端开始分别为 800 mm、1 000 mm、1 000 mm、900 mm，中间设置 14 # 横向工字钢一方面用于加固悬挑主梁，防止变形，另一方面将模架模数与主梁不匹配，通过横向连接件将竖向荷载传递至悬挑主梁上。

（2）上拉杆件：采用 4 根Φ22 的花篮拉杆，上拉杆与主梁吊耳板采用 8.8 级 M 22 高强螺栓连接，上拉节点独立设置，且结构支撑梁在上拉杆与结构连接处有足够的承载能力，斜拉杆拉结到框架梁上，按倒八字形式拉结，且需分层设置。高空多向错层超长悬挑混凝土构件架体斜拉杆八字形式布置如图 2 所示。

图2 高空多向错层超长悬挑混凝土构件架体斜拉杆八字形式布置图

（3）下撑杆件：采用 16 # 工字钢，长度为 6.54/5.86 m，上部距主梁端部 400 mm，上部与主梁采用 8.8 级 M 20 的高强螺栓连接，下部与 7 层梁板 KL8/13 层梁板 L 27 上面预埋 M-1（-12×400×300）螺栓连接；M-1 埋件做法见图 3，中间设置横向连接件，保证下撑杆及主梁的整体稳定性；

（4）架体：内模架、外脚手架架体需同时考虑、计算、施工，外脚手架为双排脚手架，采用Φ48 mm×2.7 mm 的钢管，间距 1 500 mm，步距 1 800 mm，连墙件两步两跨设置。内模架为盘扣式钢管脚手架，步距 1 500 mm，且上部采用钢筋桁架楼承板形式，自身具有一定的刚度，根据规范底部架体间距可较大设置，无支撑间距可达 3 m，整体稳定性好，底部操作平台采取硬防护安全措施。构件架体加工、安装如图 3 所示。

图3 高空多向错层超长悬挑混凝土构件架体加工、安装示意图

3.3 质量控制措施

（1）本工艺属于由多个超过一定规模的危险性较大的分部分项工程组合而成的一个复杂而且具有很大危险性的专项工程，项目技术管理人员应根据工程项目实际情况，组织对所有参与的施工人员进行针对性的技术交底，对工程质量目标分解后的重难点实施针对性技术引导与检查。

（2）项目总工程师对整个工程项目的施工质量负责，还需要对工程质量满足设计图纸要求及相关的政府法规、规范及建设单位相关要求负责。

（3）项目施工质量管理人员必须对进场的所有施工用材料按设计要求进行检查，不符合要求的材料禁止用在本项目工程实体结构上。

（4）因本悬挑平台属于自己设计，因此考虑在场内加工，具体要求如下：① 加工所有的材料的品种、级别、规格尺寸、相关性能指标等应符合本项目方案的设计要求，不得以次充好。② 工字钢的长度、尺寸必须与设计图纸相符。③ 在楼层混凝土施工过程中，及时做好 U 形板的预埋和花篮拉杆的预埋预留工作，预埋的孔洞位置必须准备，避免后期安装困难。④ 型钢进场前，必须对相关的质量证明文件进行检查，同时做好进场后的复试工作，使用前须进行防锈处理，整个过程必须安排专人进行管理。⑤ 悬挑承力架的悬挑工字钢梁、花篮螺栓拉杆、预埋板等零部件使用前必须检查其焊缝、螺纹的完整性及有效性；重复使用的需检查其悬挑型钢、拉杆、花篮螺栓等部件的锈蚀深度，不合格者严禁使用。⑥ 悬挑钢管脚手架的钢构件应存放于室内。如存放于露天环境下，应有油毡或防水帆布加盖，并有排水措施，雨后及时检查。螺栓和其他小零件应用木箱或麻袋、编织袋等容器分类贮存于室内，并做好防锈处理。⑦ 拆除下悬挑钢管脚手架的悬挑工字钢梁、花篮拉杆、连接件等零部件必须检查其焊缝、螺纹的完整性及有效性；检查工字型钢、花篮螺栓和拉杆等部件的锈蚀深度，及时分类整理、除锈、上油及油漆。悬挑钢梁、拉杆等铁制品应每年涂刷一次。⑧ 确立悬挑钢管脚手架悬挑工字钢梁、花篮拉杆、预埋件等零部件的使用折旧报废制度。

3.4 安全相关要求

（1）本工艺属于由多个超过一定规模的危险性较大的分部分项工程组合而成的一个复杂而且具有很大危险性的专项工程，施工操作人员必须具有相关的操作证书，进场教育并且培训合格后方可开始施工。

（2）施工过程中涉及到高空作业，必须挂好安全带，拉设好生命线，专职的安全管理人员全程旁站监督。

（3）型钢梁安装时，必须在配置两个司索工，地面和楼面的指挥需要时刻小心，避免发生意外。当有超过 5 级及以上的大风时，必须立即停止吊装作业。

（4）悬挑平台施工完成后，必须做好验收，经现场监理同意后，方可进行上层脚手架的搭设工作。

4 结 语

南京江宁天印健康创新园项目采用了高空多向错层超长悬挑混凝土构件架体施工工法，施工速度快，施工质量可靠、经济合理，外观观感好。应用过程中，相对于传统的悬挑架及复杂的组合钢梁形式脚手架，每层可节约工期约 5 d，每栋 6 F，共计 3 栋主楼，共计可节约工期约 90 d。针对不同悬挑构件的长度，现场可根据实际情况进行调整拉杆数量。

（1）悬挑长度 ≤1.8 m，1 根花篮拉杆；

（2）1.8 m ＜ 悬挑长度 ≤3 m，2 根花篮拉杆；

（3）3 m ＜ 悬挑长度 ≤5 m，4 根花篮拉杆；

（4）5 m ＜ 悬挑长度 ≤8 m，8 根花篮拉杆；

依次类推，原则上可以解决所有大悬挑构件的施工难题。

基于以上原理，从而既达到可以给高空多向错层不同悬挑长度混凝土构件施工的效果，也可以达到给不同层高周转使用的效果，结合高空多向错层超长悬挑混凝土构件架体施工工法的相关内容，可以广泛用于建设工程中高空超长悬挑混凝土构件施工，因此该施工工法基本可以应用于任何长度、任何方向、任何层数，任何层高悬挑构件架体的施工，尤其是高空多向错层的悬挑结构，具有安全可控，适用范围广的特点，具有的一定的推广应用价值。