房屋大悬臂、高离地挑檐施工模架技术研究

谭佳佳 TAN Jia-jia

（中铁二十五局集团第四工程有限公司，柳州 545007）

1 工程概况

大苗山古城—融水县下廓村乡村振兴项目（一期）13-2#楼8 层顶结构板面～顶层屋面四周设计为1.7m、2.0 宽的钢筋砼外挑檐结构。如图1 所示。

图1 13-2# 楼钢筋砼外挑檐布置图

13-2#楼外挑檐超过8 层以下的外架搭设宽度，需另行设计模架。因外挑檐悬挑长度大，离地高，存在模架承受弯压荷载大，无法落地支撑等技术难题。故挑檐施工的模架方案设计成为本项目施工的技术难点。

2 大悬挑支架总体方案设计

基于传统悬挑模架，通过结构优化、技术创新，并运用ANSYS 有限元分析软件进行结构力学验算及方案优化，以确保达到施工要求的承载能力、功能和经济性。大悬挑模架总体方案设计如下。

在8 层楼板（楼面标高27.25m，悬挑层楼板110mm 厚度，局部100mm）设置悬挑式工字钢，悬挑钢梁支撑点设在房屋结构梁上，挑阳台封口梁不作为悬挑钢梁的支撑点。悬挑钢梁锚固段长度不小于悬挑长度1.5 倍，型钢悬挑梁内端与建筑结构采用U 形螺栓角钢压板等连接，外端设置多道钢丝绳斜拉卸荷的形式[1]，其上搭设普通钢管支撑模架，用作9 层楼板及10 层楼板挑檐模板支撑体系及安全防护，挑檐外模架根据挑檐外挑宽度采用型钢悬挑式三排或四排扣件钢管脚手架，最外一排立杆除作为屋面挑檐横架的支撑外，顶部还高出造型屋面（屋面构架）1.8m作为安全防护栏杆。

为了增强悬架体的安全稳定性。将悬挑架体与内部满堂架体联结成整体。

3 悬挑模架结构设计参数

外挑1.7m 挑檐板模架立杆为3 排，立杆纵距1m，里立杆距外墙边0.3m，里立杆距中立杆0.85m，中立杆距外立杆0.85m；外挑宽度2.0m 挑檐板模架立杆为4 排，立杆纵距1m，有悬挑阳台的部位里立杆距阳台封口梁边0.25m，无阳台的部位里立杆距外墙边0.3m，里立杆距中立杆0.7m，中立杆之间距离0.7m，中立杆距外立杆0.7m。

架体外侧施做连续竖直剪刀撑，于架体内部横向施做连续竖向剪刀撑（按≯4m 设置1 道），剪刀撑于悬挑架体的全高全长设置。悬挑架体扫地杆、封顶杆处各施做1 道全平面的水平剪刀撑。低封顶杆1 个步距处再增设全平面的水平剪刀撑。架体操作层上满铺脚手板（竹串片型），操作层外侧安装挡脚板。架体外侧设置满挂细目安全网。

悬挑钢梁的悬挑端设置3 道钢丝绳斜拉卸荷。在砼强度超过75%设计强度后，方可使用钢丝绳上锚点构件调直钢丝绳，使锚点受力使用[2]。采用ANSYS 软件设计验算后确定悬挑梁长度、锚固位置、锚固方式及楼板加强方案，以确保悬挑梁截面抗屈曲能力及锚固端的锚固强度达到施工要求。标准部位的悬挑模架结构设计如图2、图3 所示。

图2 外挑檐1.7m 悬挑支架结构设计立面图

图3 外挑檐1.7m 悬挑支架结构设计立面图

4 各结构采取的技术措施及施工关键技术

4.1 悬挑钢梁及模架立杆施工

按设计方案准确定位放样，并做好明确标识。

按设计方案布置及加固悬挑梁。模架立杆直接支承在悬挑或纵向连梁工字钢上。为了使立杆能够稳固支撑不滑移，在悬挑梁或是纵向连梁上设置Φ25mm 钢筋（长150～200mm）作限位杆，限位杆焊接在工字钢上。立杆钢管套在限位杆外。于立杆下部拼装扫地杆，进一步加强架体稳定性。

4.2 采用钢筋拉环、U 型螺栓对悬挑梁实施锚固

分别采用Φ16mm、Φ20mm 的HPB300 钢筋制作U 型螺栓预埋拉环、预埋拉结吊环。拉环、吊环锚固入结构砼中不得低于35d（d 为钢筋直径），并与结构骨架钢筋间焊接或是绑扎。钢丝绳的拉结点不共用吊环。

①采用2 个（对）或更多的拉环或锚固螺栓，将每根悬挑梁与主体结构锚固。

②钢筋预埋深入砼板、梁的底部，且锚固入砼的平直段≮60cm。

③拉环、吊环预埋深至砼板、梁的底部，并设置2 根Φ18mmHRB400 钢筋（长1.5m）纵向穿过U 型筋内，以增加锚固强度。

④U 型螺栓拉环与悬挑梁间的间隙采用硬木楔楔紧。

⑤于挑梁锚固处增设钢筋，以承受悬挑梁引起的负弯矩。

⑥阳台上悬挑梁于框架梁支点加设木楔垫高，以高出阳台边梁顶部20～30mm 为宜，防止阳台悬挑边梁受力。

4.3 楼板加固措施

悬挑钢梁所在8 层局部楼板厚度为110mm、100mm，为保证安全，预埋锚固螺栓时，螺栓底部设计两根1.5m 长Φ18HPB300 钢筋进行加固[3]，具体设置方式如图4 所示。

图4 锚固位置预埋大样

4.4 特殊部位悬挑梁布置及加固措施

①悬挑支点处。

8 层结构梁板13a-1 轴及13a-12 轴位置KL5（3A）位置的悬挑梁支点处边梁底筋3C20、2C22+2C20 的钢筋截面面积分别为942.478mm2、1388.584mm2，少于承载检算所需值As=1446.204mm2，故该部位边梁底筋3C20、2C22+2C20 配筋变更为4C22。

8 层结构梁板13a-D 轴交13a-2 轴～13a-4 轴位置KL4（9）、13a-D 轴交13a-9 轴～13a-11 轴位置KL4（9）；梁板13a-A 轴交13a-2 轴～13a-4 轴位置KL1（11）、13a-A轴交13a-9 轴～13a-11 轴位置KL1（11）的悬挑梁支点处，均将原边梁底筋3C20 配筋变更为4C22。

②建筑结构阳角部位：为保证阳角处框架柱钢筋受力，阳角处的悬挑钢梁不得穿过框架柱，悬挑梁仅能以扇形布置。悬挑梁伸入长度如因交汇而导致不足时，将交汇的悬挑梁焊接成整体，且在工字钢上下各加焊一块加劲钢板（200×200×10mm），接触满焊，焊脚高度≮8mm，且需确保质量。阳角部位，采取连梁式方案搭设，采用I18 工字钢作连梁。转角处连梁相互焊接牢固。为避免连梁受力偏移，在每根挑梁的外端设置1 根6×19 的钢丝绳作保险绳。

③楼梯部位：本项目楼梯间采用内置横压梁的悬挑方案。横压梁两端通过预埋件，锚固于楼梯间两侧的框架梁上。

④施工电梯部位：施工电梯停层平台架采用悬挑架搭设，立杆立于工字钢上，悬挑工字钢规格、做法、设置层数与外架悬挑层一致。平台架单独设置，不与外架相连。悬挑模架在施工电梯开口处进行加密，每边开口处设置两道连墙件（开口处一道，距开口处一跨（La）设一道），施工电梯悬挑工字钢设置在8 层结构板面（标高27.25m）。

4.5 架体底部封闭

4.6 钢丝绳卸荷

①在梁板的砼强度＞设计强度75%后方可使拉环承载。拉环仅能用圆钢制作，避免使用螺纹钢。

②联接拉环的钢丝绳采用至少4 个绳卡，并确保扎紧。

③安装好的悬挑架体进行全面的安全检查，如有钢丝绳松动、锚固不牢、焊缝脱焊等情况时，立即采用补救措施，合格后方可继续使用。

④钢丝绳直接在工字钢底部兜底，钢丝绳与工字钢接触处使用2 根50×100 木方隔离的保护措施；在工字钢悬挑段距钢丝绳拉结点10cm 处，采用长50mm 直径25 螺纹钢焊接牢固，钢丝绳安装时套在钢筋外侧，避免钢丝绳受力滑移。

⑤斜拉钢丝绳安装前架体的允许搭设高度：完成斜拉钢丝绳安装及承载前，仅允许搭设3 步高度的悬挑支架（即一根6m 钢管立杆的高度），待上层已浇筑和主体结构砼强度达到斜拉设计强度要求后，马上实施钢丝绳斜拉，之后才能继续往上搭设脚手架。

⑥斜拉钢丝绳设计位置：斜拉钢丝绳设计在悬挑层往上一层结构边梁上（有挑阳台时拉结阳台的内边梁），钢丝绳采用花篮螺栓连接拉紧，斜拉钢丝绳穿过挑板时，必须采用塑料保护，且不得与混凝土板相碰，确保钢丝绳顺直、受力均匀。

4.7 架体搭设及防护

①悬挑架体的立杆设置、连接，纵、横向水平杆设置，剪刀撑设置参数、方法与其余架体相同。

主要从植物群落的外貌特征、景观结构、空间特征、游憩利用现状4个方面对样方进行调研。详细记录各个样方地理位置、植物种类、数量、特征数据(高度、冠幅、胸径、多盖度等)、生境条件等。同时根据植株干、枝、叶的生理性状评估树木的生长势,描绘样地平面图,并拍摄照片以作为其平面分布和竖向景观的有效补充。

②操作层立杆间，架体内侧与屋房结构间满铺脚手板，不得有探头板。脚手板两端设置可靠措施与架体水平杆牢固固定，严防倾翻。

③在拐角、斜道平台口处的脚手板，设置可靠措施与横向水平杆牢固固定，防止滑动。

④架体外侧（设于外排立杆内侧）设置密目式安全网封闭，使用18#铅丝严密、平整地张挂安全网，操作层（设于外排立杆内侧）设置符合要求的防护栏杆和挡脚板。

4.8 连墙件设置

①悬挑架体与房屋主体采用刚性构件可靠连接，在梁及楼板中预埋短钢管，通过水平管将预埋短钢管、架体内外立杆采用双扣件联接。按计算书中连墙件布置要求设连墙件。连墙件在架体转角处及架顶处加密。

②连续墙件要水平置，如受限难以水平设置时，应使架体端处于低位。

③连墙件从架体最底层纵向水平杆处开始设置，如受限难以设置时，需采用其它有效措施进行加固。

④为了确保整个模板支撑稳定性，屋面挑檐支撑架水平横杆应与楼板内梁板支撑满堂架立杆连接起来且不少于3 道立杆，使整个满堂架形成稳固体系。

4.9 架体内封闭

①作业层满铺脚手板，其下设置安全平网兜底。

②架体作业层内使用钢筋网片将内排立杆与墙体间空隙进行封闭。

4.10 混凝土浇筑

屋面挑檐梁板砼与屋面梁板同时浇筑。挑檐混凝土浇筑时混凝土卸料平台严禁设置在挑檐上；砼泵送采用地泵及塔吊输送至楼板面内的卸料平台上，再通过人工铲运至挑檐上进行浇筑混凝土，浇筑采用“赶浆法”。

泵管相应部位按照本工程模板方案进行加固，严禁布料机支架脚放置在坡屋面及挑檐部位。

4.11 楼面限制超载措施

施工过程中需要对悬挑模架架上部堆放的材料、机具设备等加以控制，尽量降低模架承受的施工荷载，以确保安全。

要求材料、设备等分散堆放，禁止集中堆放，将不需要的材料、机具及时清理干净。保证操作层上的施工荷载≯2.5kN/m2。

4.12 模板拆除的程序及要求

当挑檐构件的砼强度达到设计强度的100%后，才能开始进行挑檐模架的拆除。

且于模架拆除前，经试验人员对砼试件进行抗压试验，结果确保砼强度达到了拆除模架的规定值后，方可实施模架拆除。拆除模架需遵循“按模架搭设的逆顺序进行”的基本原则。即按照先拆上部后下部，先拆架顶模板材料后架体，先拆辅件后结构件，先拆结构件后附墙件的拆除顺序。按上述顺序逐一松开联结，并随即吊放到地面妥善堆放。

5 结束语

本项目通过精心设计悬挑模架，采用多项模架加固的技术措施，顺利地完成了大悬臂挑檐的浇筑，在施工期间，全程对模架进行了安全监测，模架没有出现任何危及安全的状态出现。表明模架的设计方案是科学可行的。

完成施工后，经对方案进行了经验总结及评价，表明模架施工成本偏高。我们团队在下一期类似的大悬臂挑檐施工时，拟对模板方案再进行优化及技术研究，考虑在结构柱上设置顶部托架的模架方案，从而大幅降低材料使用量，加快进度，节约成本，以利于企业的可持续发展。