高空大懸挑模架與外架組合施工技術研究與應用
任春雨 羅紅黨 段張濤 陳辛
（中國建筑第四工程局有限公司， 昆明 650220）
摘要：現代建筑人們都是追求外觀新穎，造型美觀，因此懸挑結構在很多建筑設計上都是常見的構造。利用懸挑結構達到更好的視覺效果，突出建筑個性風格。但懸挑結構的施工技術操作復雜，安全風險也比較高。本文將對高空大懸挑模架與外架組合施工技術進行詳細介紹，以方便大家了解該工法的理論基礎和實際應用。
關鍵詞：高空大懸挑結構；模架；外架；組合施工
Abstract: People in modern architecture pursue a novel appearance and beautiful appearance, so cantilever structures are a common construction in many architectural designs. Utilize cantilever structures to achieve better visual effects and highlight the unique style of the building. However, the construction technology and operation of cantilever structures are complex, and the safety risks are also relatively high. This article will provide a detailed introduction to the combination construction technology of high-altitude large cantilever formwork and outer frame, in order to facilitate everyone's understanding of the theoretical basis and practical application of this construction method.
Keyword：High altitude large cantilever structure; mold base;Outer frame;Combination construction
0 引言
建筑工程對施工單位的安全質量要求“遵守國家、工程所在地法律、法規(guī)及合同有關安全生產的管理規(guī)定及要求進行施工，項目安全目標達到：無重大傷亡事故，做到五無標準（無死亡、無重傷、無火災、無中毒、無坍塌）”。
高空大懸挑結構施工，技術復雜，危險性較大，懸挑長度超過規(guī)定后為超危大工程，為了保證施工順利進行，設計出一種高空大懸挑模架與外架組合施工技術。
1工程概況
本工程位于昆明市呈貢區(qū)朝云街與景明北路交叉口，項目由2#康養(yǎng)綜合樓、3#護理樓、4#超體中心、5#康養(yǎng)綜合樓及整體地下室組成?？偨ㄖ娣e：94493.06㎡，其中地上建筑面積：58950.75㎡，地下建筑面積：35542.31㎡
5#樓15層1-1至1-4軸交1-0/A至1-A軸，結構標高46.35m，懸挑寬度12.2m，向外懸挑長度3.9m，懸挑結構為C30現澆鋼筋混凝土，板厚120mm，梁200×550mm。
圖1 懸挑結構剖面圖
2施工工藝原理
通過研究一種支撐體系，針對懸挑結構的模架與外架防護共用支撐，確保結構安全施工。選用合適的工字鋼為懸挑主梁，根據受力計算選用支撐桿件。用角鋼整體連接懸挑主梁與斜撐，保持懸挑平臺的的穩(wěn)定性。用角鋼焊接在錨環(huán)位置的主梁上，使主梁保持抗滑穩(wěn)定性。在懸挑主梁下方用鋼管斜撐，起加強作用。懸挑結構混凝土達到一定強度后懸挑梁斜拉鋼絲繩。
圖2 懸挑結構支撐體系
3 施工工藝流程及操作要點
3.1工藝流程
下撐層下支撐預埋件→懸挑層預埋件、下撐桿備料→懸挑梁備料、定位放置→型鋼梁定位復核、下撐桿穩(wěn)固件安裝→外架搭設→外架初驗→下方外架調整→硬防護→懸挑模架搭設→作業(yè)層懸挑構件甩筋留槎→外架、模架聯合驗收澆砼→作業(yè)層砼強度75%拆模板架→上拉鋼絲繩→懸挑結構剩余混凝土澆筑→裝飾裝修施工完具備拆架
3.2操作要點
（1）下支撐預埋
在下撐層預埋連接板，用做斜撐的受力點。
圖3 預埋板大樣
（2）U型螺栓預埋
型鋼懸挑梁固定端應采用2個（對）及以上鋼筋拉環(huán)或錨固螺栓與建筑結構梁板固定。
圖4 U型螺栓預埋大樣
為防止板面因懸挑主梁受力較大，U型錨環(huán)預埋過多而造成質量及安全問題，在U型錨環(huán)預埋的位置設置暗梁。
圖5 暗梁做法大樣
（3）懸挑主梁及支撐桿件
懸挑主梁采用工字鋼，規(guī)格18號。支撐構件采用方鋼，規(guī)格有80×80×5mm，工字鋼應符合GB/T706中關于熱軋工字鋼的規(guī)定，且有相應的質保資料。
為滿足規(guī)范要求，錨固長度為懸挑長度的1.25倍，大懸挑所需主梁較長，需對構件進行接長處理，焊接采用二級焊縫，具體做法如下圖：
圖6 工字鋼連接大樣
圖7 斜撐與主梁連接大樣
4受力分析
主梁離地高度46.35m，主梁間距1200mm。主梁平鋪在樓板上，錨固點設置方式為壓環(huán)鋼筋壓環(huán)鋼筋直徑20mm，主梁建筑物外懸挑長度Lx(mm)5250mm。主梁建筑物內錨固長度Lm(mm)6750mm，梁/樓板混凝土強度等級C30。
18號工字鋼主梁截面積A(cm2)30.74，主梁截面慣性矩Ix(cm4) 1660，主梁截面抵抗矩Wx(cm3)185，主梁自重標準值gk(kN/m)0.241主梁材料抗彎強度設計值[f](N/mm2)215，主梁材料抗剪強度設計值[τ](N/mm2) 125 主梁彈性模量E(N/mm2)206000，主梁允許撓度[ν](mm)1/360。
下撐桿件方鋼管□80×80×4下撐桿截面積A(cm2)11.748，下撐桿截面慣性矩I(cm4)111.04下撐桿截面抵抗矩W(cm3)27.76 ，下撐桿材料抗壓強度設計值f(N/mm2)205，下撐桿彈性模量E(N/mm2)206000，下撐桿件截面回轉半徑i(cm)3.07，下撐桿件角焊縫焊腳尺寸hf(mm) 6，下撐桿件角焊縫強度設計值ffw(N/mm2)160。
腳手架鋼管類型Φ48×2.7。支模架步距1800mm，梁底橫桿間距1200mm，梁底支撐架間距600mm，模架自由端高度500mm，模架底端定位件采用移動式定位樁，支托上方龍骨雙鋼管，底部木方加模板硬封閉。
外架步距1800mm，縱距1200mm，橫距850mm。雙扣件連接間距3600mm。設雙腰桿，腳手板用鋼笆網，一步一設。安全網全封閉設置。
裝修腳手架作業(yè)層數1層，裝修腳手架荷載標準值Gkzj(kN/m2) 2，基本風壓ω0(kN/m2)0.3，風荷載體型系數μs1.04，風壓高度變化系數μz(連墻件、單立桿穩(wěn)定性)0.555，0.51，風荷載標準值ωk(kN/m2)(連墻件、單立桿穩(wěn)定性)0.173，0.159。
4.1主梁驗算
懸挑梁受力簡圖：
（1）強度驗算
σmax=Mmax/W=14.559×106/185000=78.696N/mm2≤[f]=215N/mm2
符合要求
（2）抗剪驗算
τmax=Qmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=20.079×1000×[94×1802-(94-6.5)×158.62]/(8×16600000×6.5)=19.647N/mm2
τmax=19.647N/mm2≤[τ]=125N/mm2
符合要求
（3）撓度驗算
νmax=1.159mm≤[ν]=2×l/360=2×1300/360=7.222mm
符合要求
4.1下撐驗算
下撐桿件角度計算：
β1=arctanL1/L2=arctan(3300/3000)=47.726°下撐桿件支座力：
RX1=nzR3=1×44.303=44.303kN
主梁軸向力：
NXZ1=RX1/tanβ1=44.303/tan47.726=40.276kN
下撐桿件軸向力：
NX1=RX1/sinβ1=44.303/sin47.726°=59.874kN
下撐桿件的最大軸向拉力：NX=max[Nx1...Nxi]=59.874kN，此時對應角度β=47.726°
下撐桿長度：L01=(L12+L22)0.5=(33002+30002)0.5=4459.821mm
下撐桿長細比：
λ1=L01/i=4459.821/30.7=145.271
查《鋼結構設計標準》GB50017-2017表D得，φ1=0.326
軸心受壓穩(wěn)定性計算：
NX1/(φ1Af)=59874.213/(0.326×1174.8×205)=0.763≤1
符合要求
5結束語
高空大懸挑模架與外架組合施工技術在本工程中的成功實施，大大減少了懸挑材料的用量，保證了懸挑主體結構的施工質量和施工安全，保證了工程的施工進度。懸挑模架與外架的組合施工技術可在類似工程中應用。
參考文獻
[1] 欣久彬. 淺談高空大懸挑結構的施工,甘肅省建筑設計研究院，甘肅 蘭州 730030.
[2] 張明. 高空大懸挑混凝土屋面挑檐施工技術. 武漢建工股份有限公司,安徽 滁州 239000.
[3] 建筑結構荷載規(guī)范：GB50009-2012.
[4] 建筑施工腳手架安全技術統(tǒng)一標準：GB51210-2016.
[5] 鋼結構設計標準：GB50017-2017.
[6] 鋼結構工程施工質量驗收標準：GB 50205-2020.
作者簡介：任春雨，男，1991年，云南楚雄人，云南農業(yè)大學水利水電工程，郵箱：1474241381@qq.com，研究方向：建筑工程
