摘要：悬挑结构施工采用悬挑工字钢加扣件式钢管组合的支撑方案施工，成本较低，工期短，施工过程中安全风险因素较少，对工程质量控制好。
关键词：高支模；大悬挑；工字钢
深圳智慧广场A/B栋为2栋22层高层厂房，屋面三层花架，总高度为114 m，总用地面积为26811.43m2，建筑面积166261.7 m2。
一、工程概况：
智慧广场A、B幢中部位置屋面梁板（结构高度99.75m）结构外悬挑，约500m2，其中1-5轴/D、1-5轴/F轴部位外挑宽度为1400~3500mm；7-12轴/A轴、7-12轴/E轴部位外挑宽度为2000~4500mm。支模高度8.5 m。主要梁截面尺寸为：400 mm×650 mm，200 mm×850 mm，200 mm×1450 mm，150 mm×1400 mm，板厚100 mm。
注：斜格部位为飘板位置
二、方案比选
对于该部位结构施工的模板体系，传统的做法是，从地下室顶板开始，采用钢管扣件式满堂红脚手架，通过计算确定立杆、横杆、主楞、次楞等各项参数，搭设至施工楼层，通过相应措施保证架体的稳定性和安全性。
但由于：1、该作业面在的屋面向外悬挑最大为4450 mm，并且为弧形，考虑到支模及外架的施工，需悬挑4800 mm；
2、施工作业面离地面太高，在标高为99.75m进行高空作业，存在很大的安全隐患；
3、采用传统做法，占用大量的周转材料，同时外墙脚手架已经搭设完成，再重新搭设满堂红脚手架，将影响玻璃幕墙的施工，延误了施工工期。
因此，搭设落地支撑架体不切实际。故计划从第21层（91.15m）外悬挑工字钢作为支撑架体的基础，模板支撑体系由：工字钢I40号，悬挑长度4.8m（或I32号，悬挑长度3.9m）（28号，悬挑长度3m）+ ø4.8×3.5钢管 + 50×100枋木 + 18mm厚模板组成。
三、架体设计
1、构造措施
悬挑部位脚手架立杆支撑在40#（或32#、或28#）工字钢上，工字钢放置在21楼面上，并采用两道高拉强度为Φ15.5mm，1700Mpa（6×19+1）的光面钢丝绳斜拉斜拉于22层边梁上，最大悬挑长度为4.8m，水平间距600-1100mm，按砼梁截面宽度及各跨度尺寸布置。
在楼板上预埋3道≥∮20的卡箍固定，钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30d且不小于30cm以上锚固长度，与工字钢焊接锚固。
钢丝绳吊环及水平钢梁与楼板压点锚固卡箍均用≥∮20圆钢制作。
工字钢在楼面搁置长度应大于外悬挑长度的1倍，外悬挑长度为4.8m区域，选用定尺12m长整条40#工字钢，以提高在楼面的锚固长度和工字钢的刚度。
2、斜撑：在21层、22层分别对应钢梁位置从楼面伸出斜撑，使支架局部形成格构式支撑体系，增加支架的整体稳定性。
3、接结：21层至屋面支模高度有8.5m，飘板架体均需与21层、22层楼面架体通过水平拉结杆件连接在一起，且通过钢管与21层柱连接，使支撑体系在与完成的结构形成可靠连接。
4、联梁：为增强悬挑钢梁整体稳定性，在悬挑钢梁外伸挑3.8m处，在工字钢梁上焊接角钢L70×7，形成联梁。
四、架体施工
1、预埋锚固卡环时，必须按要求准确定位。用塔吊配合将钢梁插入卡环内，四周塞紧后用钢筋条将钢梁焊死在锚固卡环内（或与预埋钢板焊接），防止钢梁移位。当22层楼板砼浇筑达到砼强度后，拉钢丝绳，用Φ22花蓝螺栓收紧钢丝绳，确保钢丝绳均匀受力。
2、钢管支架
模板支撑搭设方法：采用∮48×3.5钢管扣件搭设，支模高度4.3-8.5m，步距1500，板下及400宽的梁下立杆均用可调支撑托，小梁两侧立杆上搁置梁底木方的钢管主楞下面应用双扣件。18厚胶合板，次楞50×100方木。梁下木方平行悬挑梁截面布置，间距250。
梁下立杆：平行悬挑梁截面方向间距为600-800，沿悬挑梁长度方向间距为900。
板下立杆布置：平行悬挑梁截面方向间距同工字钢水平间距，600-1100，沿悬挑梁长度间距为900。
3、先搭设楼面部位的脚手架，后搭设飘板部位脚手架，且楼面对应部位的脚手架立杆要立在工字钢上，增加工字钢在楼面部位的向下压力。
4、悬挑板位置的立杆搭设要先搭靠楼面的两排，作为22楼面施工的外架，待22层砼浇筑完成后，才从里到外搭设其它的立杆。每根立杆立起第一层后，马上拉水平杆，作封闭，且模板封闭层也要从里到外随每根立杆向外推进。
5、在屋面设预留洞口，作拆除钢梁起吊用，待工字钢通过塔吊吊走后，才施工预留洞砼板。钢梁拆除时，在21层待所有模板支架及支撑拆除清理后，用人工把钢梁全部拖进楼面后，通过屋面预留口用塔吊吊出，放到地面。拆除人员临近结构边沿时，必须佩带安全带，严禁生拉硬拽。严禁先切割卡环，待工字钢拖入楼层内确保稳定后在割除卡环。
6、屋面非悬挑部位的楼面架体立杆搭设在悬挑钢梁楼面锚固端的上面，使得非悬挑部位的楼面荷载压在工字钢梁锚固端，增加悬挑钢梁锚固端向下的压力。
7、由于边梁锚固压力大，在边梁位置回顶五层（16层楼板至21层板底），间距与工字钢梁相同。
8、钢管支撑架底部的扫地杆须与工字钢尽量靠近，与立杆扣件相互连接，作为悬挑工字钢水平系杆，确保平台整体稳定。
五、4.8米悬挑钢梁计算
根据各种梁板计算，得知立杆最大压力为N=9.534kN，需考虑一层全封闭荷载，故传递到钢梁的按N=10kN计算
采用I40a工字钢，其截面惯性矩I = 21417.00cm4，截面模量（抵抗矩）W = 1086.00cm3，A=86.1cm2，E=206×103N/mm2
计算简图（12m长）
支座反力
1、悬挑梁的受力计算
悬挑脚手架按照带悬臂的单跨梁计算
悬出端C受脚手架荷载N的作用，里端B为与楼板的锚固点，A为墙支点。
采用I40a工字钢，其截面惯性矩I = 21417.00cm4，截面模量（抵抗矩）W = 1086.00cm3，A=86.1cm2，E=206×103N/mm2
支座反力 R1=-16.78kN
支座反力 R4=88.54kN
最大弯矩 MA=-154.79kN.m
抗弯计算强度 f=154.79×106/（1.05×1086000.0）=135.74N/mm2
水平支撑梁的抗弯计算强度小于215.0N/mm2，满足要求!
受脚手架作用集中计算荷载 N=10kN
近似计算：最大挠度 Vmax=Fb2l（3-b/l）/6EI+ql4/8EI=20.03+1.02=21.05mm
按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录A结构变形规定，受弯构件的跨度对悬臂梁为悬伸长度的两倍，即9600.0mm
水平支撑梁的最大挠度小于9600.0/400=24mm，满足要求!
2、悬挑梁的整体稳定性计算
水平钢梁采用40a号工字钢，计算公式如下
3、锚固段与楼板连接的计算
水平钢梁与楼板压点如果采用钢筋拉环，拉环强度计算如下：
水平钢梁与楼板压点的拉环受力R=16.78kN
水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为
其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，每个拉环按照两个截面计算，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8[f] = 50N/mm2；
所需要的水平钢梁与楼板压点的拉环最小直径 D=[16780×4/（3.1416×50×2）]1/2=15mm，前端选用2Φ20圆钢拉环，后端选用2Φ20的圆钢拉环
水平钢梁与楼板压点的拉环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30d且不小于30cm以上锚固长度。
六、安全措施：
1、因在21层悬挑工字钢，外脚手搭设至21楼楼面1.2米高作临边防护。屋面层混凝土强度达到要求，拆除工字钢及以上满堂架体后，搭设至21层的外脚手架再往上搭设至屋面板底，作为砌体等装修防护。
2、为保证施工时操作人员的的安全，工字钢就位后，悬挑工字梁上应先铺木方次楞，然后满铺胶合板，保证铺设严密，固定可靠，发防物体掉落和台风吹覆。
3、高支模搭设施工过程中严禁集中超负荷堆放钢筋、机械设备及其他材料，并防止物体坠落。
4、支撑架外排应另增设单排防护架，与内排架体扣件相连，上部超出工作面一步架。
5、封口梁分两次浇筑的间隔时间在一周以上。
6、大梁砼浇筑时要严格控制浇筑进度不得过快，应分层（400mm）浇筑，混凝土不得堆放过高过于集中，要及时将其拔开，使砼荷载能均匀分布。
七、高支撑变形监测
监测内容和监测要求
（1）监测项目：钢梁变形，支架沉降、位移和变形。
（2）测点布设：沿架体纵向每3m布设一个监测剖面，每个监测剖面布设2个支架水平位移监测点、3个支架沉降观测点。监测仪器精度应满足现场监测要求。
（3）监测频率：
模板支撑体系在搭设完成后，模板铺设完成，钢筋安装完成，混凝土浇注前分别监测一次；在浇筑混凝土过程中实施实时监测，监测频率20～30分钟一次。
八、结语
采用悬挑工字钢加扣件式钢管组合的支撑方案施工，成本较低，工期短，施工过程中安全风险因素较少，对工程质量控制好，满足施工要求。
论文作者:雷松
论文发表刊物:《基层建设》2018年第17期
论文发表时间:2018/7/25
标签：钢梁论文; 工字钢论文; 楼面论文; 锚固论文; 楼板论文; 拉环论文; 脚手架论文; 《基层建设》2018年第17期论文;