超高临空大跨度超长悬挑板上拉式型钢支模体系施工技术

摘 要：随着社会的发展，人们对建筑审美越来越高，建筑造型越来越复杂，大跨度超长悬挑板以其优美的造型越来越受设计师的青睐，然而超高临空大跨度超长悬挑板施工难度极大，给施工带来了极大挑战。花果山总部经济研发中心项目1#楼A座共22层，屋面层西侧设有悬挑板，共长30米，悬挑宽度3.9米，经过方案比选，采用上拉式型钢支模体系施工。施工过程中首先进行设计、验算并采取了一系列的针对措施，使施工的质量和安全都得到了保证，取得了很好的效果。

关键词：超长大跨度悬挑板，设计计算，满堂支撑架，花篮拉杆

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2025.04.039

0 引 言

建筑业迅速发展，人民的审美逐渐提高，对建筑物造型不再是简单化一，追求更为复杂的外立面造型，而外立面造型需要建筑物异型结构来满足，但异型结构施工难度大，尤其是超高临空大跨度超长悬挑板。采用传统悬挑落地式满堂脚手架支撑体系，支撑架体设计难度大，施工难度高，工期长，材料一次性投入大。由中建三局集团有限公司承建的花果山总部经济研发中心项目，1#楼A座共22层，屋面层层高5.8 m，屋面层结构板面标高99.3 m。1#楼屋面层A-1轴西侧存在大跨度悬挑板，下部约40米无结构体系。结构施工过程中，采用花篮上拉式型钢支模体系，悬挑工字钢做为盘扣式满堂支撑架的基础，防护架采用双排脚手架进行防护，基础与满堂支撑脚手架共用，施工作业安全可靠，工期短，材料一次性投入少，实施效果良好。

1 工程重难点分析

花果山总部经济研发中心项目，1#楼A座共22层，屋面层层高5.8 m，屋面层结构板面标高99.3 m。1#楼屋面层A-1周西侧存在大跨度悬挑板，下部共40米无结构体系。存在悬挑梁及120 mm 厚结构板，梁板外挑3.9 m，最大跨度约30 m，因悬挑结构不易留置施工缝，故在21层顶采用花篮拉杆上拉式悬挑工字钢搭设支模架操作平台，外挑5.1 m。

由于悬挑板标高为99.3米，而下部约40米高无结构体系，因此悬挑板满堂支撑架无法从下部结构进行搭设，在保证作业人员安全和施工质量的前提下，经对比，该悬挑板支撑采用花篮拉杆上拉式悬挑工字钢+盘扣式支撑体系，外脚手架采用花篮拉杆上拉式悬挑工字钢+双排钢管扣件式脚手架进行施工。

2 方案对比分析

屋面层悬挑板，梁板外挑3.9 m，最大跨度约30m。三种设计方案论证分析：方案一，搭设落地式盘扣式满堂支撑架；方案二，花篮拉杆上拉式悬挑工字钢盘扣式满堂支撑架；方案三，悬挑工字钢下撑式盘扣式满堂支撑架。三套施工方案进行经济性、安全性和工期对比分析，决定采用：方案二，花篮拉杆上拉式悬挑工字钢盘扣式满堂支撑架。因本工程为框架结构，故不是适用方案三，悬挑工字钢下撑式盘扣式满堂支撑架。若采用方案一，搭设落地式盘扣式满堂支撑架，支撑架体高达40 m，架体无法达到高宽比3：1要求，对架体加固难度系数大，高空作业危险性大且一次性架体投入过多，故选择方案二，花篮拉杆上拉式悬挑工字钢盘扣式满堂支撑架[1]。

3 设计验算

3.1 悬挑工字钢及架体设计

（1）悬挑工字钢设计：工字钢采用9 m长18#工字钢，其中外挑长度5.1 m，锚固段长度为3.9 m，其中第一个锚环距离结构边缘不小于0.1 m，外侧锚环距离工字钢边缘不小于0.2 m，中间锚环距离最外侧锚环0.1 m，锚固点设置方式为U型锚固螺栓，锚固螺栓直径为20 mm，设置2C18构造加强筋，长1500 mm，采用5道钢筋拉杆上拉。钢筋拉杆直径为20 mm，钢筋拉杆两端和钢梁吊拉位置应焊接耳板，耳板厚度应不小于8 mm，拉杆与建筑物采用1个M20摩擦高强螺栓连接[2]。

（2）架体设计：面板采用15 mm厚覆膜木胶合板；次龙骨采用40*90 mm木方@250，最大悬挑长度400 mm；主龙骨采用双钢管（Φ48×2.8）@900，最大悬挑长度30 0；立杆（盘扣式Φ48×3.2）间距900*1200 mm；步距1500 mm，顶端步距1000 mm（盘扣式Φ48×2.5）；搭设高度8.4 m；竖向斜杆间隔三满布（盘扣式盘扣式Φ38×2.5）；可调托撑伸出顶层水平杆长度≤650 mm。

3.2 悬挑工字钢及架体设计

（1）荷载布置参数及荷载位置布置见表1。荷载位置布置见表2。

（2）计算简图如图1所示。

（3）荷载标准值

q '=gk =0.241=0.241 kN/m

第1排：F '1=F 1'/nz=10.789/1=10.789 kN，第2排：F '2=F 2'/nz=10.789/1=10.789 kN

第3排：F '3=F 3'/nz =10.789/1=10.789 kN，第4排：F '4=F4'/nz=10.789/1=10.789 kN

第5排：F '5=F 5'/nz =10.789/1=10.789 kN

（4）荷载设计值如图2所示

q =1.3×gk =1.3×0.241=0.313 kN/m

第1排：F 1=F 1/nz =14.458/1=14.458 kN，第2排：F 2=F 2/nz =14.458/1=14.458 kN

第3排：F 3=F 3/nz =14.458/1=14.458 kN，第4排：F4=F4/nz =14.458/1=14.458 kN

第5排：F 5=F 5/nz =14.458/1=14.458 kN

（5）强度验算，弯矩图如图3所示

σm a x=M m a x /W =3. 214×10 6 /1850 0 0 =17.375N/mm2≤[f ]=215 N/mm2，符合要求。

（6）抗剪验算，剪力图如图4所示

σm a x=M m a x /W =3. 214×10 6 /1850 0 0 =17.375N/mm2≤[f ]=215 N/mm2，符合要求。

（7）挠度验算，变形图如图5所示

νma x= 0.118mm≤[ν]=l /360 =350 0/360 =9.722mm，符合要求

（8）上拉杆件验算

N SZ1=R S1/tanα1=23.339/tan70.346°=8.335 kN

N SZ2=R S2/tanα2=16.411/tan60.255°=9.378 kN

N SZ3=R S3/tanα3=16.371/tan51.843°=12.863 kN

N SZ4=R S4/tanα4=6.61/tan45.69°=6.452 kN

N SZ5=R S5/tanα5=-0.468/tan40.03°=-0.557 kN

上拉杆件的最大轴向拉力设计值：NS=max[NS1...NSi]=24.783 kN

轴心受拉稳定性计算：σ = N S /A =24.783×103/314.2=78.876 N/mm2≤f =270 N/mm2，符合要求。

（9）花篮螺栓验算

σ=N s/（π×de2/4）=24.783×103/（π×182/4）=97.39N/mm2≤[ft]=170 N/mm2，符合要求。

（10）悬挑主梁整体稳定性验算

主梁轴向力：

N =|[（-（-N SZ1-N SZ2-N SZ3-N SZ4-N SZ5））]|/nz =|[（-（-8.335-9.378-12.863-6.452--0.557））]|/1=36.471 kN

压弯构件强度：σmax=[M max /（γW ）+N /A ]=[3.214×106/（1.05×185×103）+36.471×103/3074]=28.412N/mm2≤[f ]=215 N/mm2

塑性发展系数γ，符合要求。

受弯构件整体稳定性分析：

其中φ b——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：

查表《钢结构设计标准》（GB 50017-2017）得，φb=1.3

由于φb大于0. 6，根据《钢结构设计标准》（GB50017—2017）附表C，得到φb'值为0.85。

Mmax/（φb'Wxf）=3.214×106/（0.853×185×215×103）=0.095≤1，符合要求。

4 施工工艺

搭设工字钢→木跳板封闭→拉杆拉设→外脚手架搭设→内架搭设。

（1）工字钢预埋

采用预埋U型螺栓，并用Φ20 U型螺栓锚固，预埋螺栓锚入梁板内，其中1 #锚环距离建筑物结构边缘距离不小于100 mm，3 #锚环距离工字钢边缘不小于200 mm，2#锚环与3 #锚环距离100 mm。

（2）悬挑工字钢在结构根部处焊接“止退板”，采用工字钢，与工字钢进行焊接，焊缝厚度8 mm，焊缝长度80 mm。

（3）工字钢底部封闭

悬挑工字钢底部挂设水平兜网，兜网绑扎间距不得超过500 mm，先在悬挑工字钢上搭设走钢，后底部封闭采用木跳板进行封闭，后用模板固定在木跳板上。

（4）拉杆拉设

本工程钢筋拉杆直径为20 mm，钢筋拉杆两端和钢梁吊拉位置应焊接耳板，耳板厚度应不小于8 mm，每个拉杆与建筑物采用1个M20摩擦高强螺栓连接，涉及螺母均采用双螺母，对与拉杆连接的结构梁进行加强，梁底筋加一根同型号，梁箍筋直径增加一个等级[3]，梁的砼强度达到设计强度的100％，或提高梁砼强度，使用时达到设计图纸中梁砼强度C30，方可安装拉杆。

花篮螺杆利用丝杠进行伸缩，调整拉杆的松紧，由具有左和右旋螺纹的调节杆、螺母及拉杆组成，花篮螺栓为一铸钢件，安装时，旋螺纹的调节杆露出花篮螺栓10 mm以上。花篮拉杆吊耳板，a =25 mm，b =25mm，d 0=25 mm，厚度不小于8 mm，工字钢a =30 mm，b =30 mm，d 0=30 mm，厚度不小于8 mm。

（5）内架搭设

立杆套在悬挑架型钢上的焊接短钢筋头上，采用100 mm长C25钢筋。

扫地杆、顶部水平杆构造

盘扣式支撑架可调底座调丝杆插入立杆长度不得小于150 mm，丝杆外露长度不宜大于300 mm，作为扫地杆的最底层水平杆离可调底座的底板高度不应大于550 mm。可调托撑伸出顶层水平杆的悬臂长度严禁超过650 mm，且丝杆外露长度严禁超过450mm，可调托撑插入立杆长度不得小于150 mm[4]。

5 结 语

随着建筑外立面造型越来越复杂，传统落地式满堂支撑体系因支撑架体设计难度大，施工难度高，工期长，材料一次性投入大已不适用超高临空大跨度悬挑板结构。本工程实施的超高临空大跨度超长悬挑板上拉式型钢支模体系施工技术大大缩短了工期，提高了可操作性，同时减少了盘扣脚手架一次性投入，在进度、安全、经济、质量方面取得了巨大的成效。本工程实施的花篮拉杆上拉式悬挑工字钢作为盘扣式满堂脚手架基础施工工艺成功案例，希望能为后续类似项目提供借鉴。

参考文献

[1]江志炜，吴立标，陈建锋，等.高空大悬挑混凝土结构支撑体系施工技术[J].施工技术，2019（2）：79-82.

[2]黄来红.悬挑脚手架设计计算与施工[J].施工技术，2012，41（S1）：164-167.

[3]石海丽.某悬挑结构设计与研究[D].西安：长安大学，2009.

[4]刘玉猛.高空大悬挑混凝土结构支撑体系施工技术[J].工程技术研究，2020（4）：43-44.

作者简介

姚渊，本科，工程师，研究方向为工程技术管理。

许维谨，本科，助理工程师，研究方向为工程技术管理。

王伟，本科，工程师，研究方向为工程技术管理。

（责任编辑：刘宪银）