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摘要：文章简要阐述了高空悬挑结构，并结合施工实际，介绍了高空悬挑结构钢筋斜拉式型钢平台支模的施工技术，并就支模施工设计方案验算工作进行分析，探讨了支模施工过程中的质量控制及安全措施，以期能为有关方面的需要提供有益的参考和借鉴。
关键词：高空悬挑结构；斜拉式型钢平台；施工技术；施工控制
随着我国建筑施工多往高层及超高层发展，高空悬挑结构也得到了相应的广泛应用。因此，我们需要做好悬挑结构的施工设计，并采取有效的支模技术进行施工，以保障悬挑结构的施工安全以及质量，进而推进建筑施工领域的进一步发展。
1.高空悬挑结构概述
高空悬挑结构较多在屋面造型中体现，其结构形式多为钢结构或现浇钢筋混凝土结构。对现浇钢筋混凝土结构而言，施工时需要搭设脚手架和铺设模板。而当悬挑结构距离地面（或裙房屋顶）有很大的高度时，传统的直接从地面（或裙房屋面）搭设支撑系统至结构施工面在安全性与经济性上显然都不合理。因此，如何提供安全可靠、经济合理、质量保证的高空悬挑钢筋斜拉式型钢平台成为混凝土悬挑结构施工中的关键问题。而目前一部分采用的型钢平台斜拉钢丝绳的方法，由于钢丝绳的自身弹性伸长变形大和施工中缠绕方法不科学，较难控制悬挑钢平台的整体下挠值，使施工完后的混凝土结构产生下挠值达到数厘米之多，很难保证工程质量。针对上述问题与技术挑战，本文提出了一种采用钢筋斜拉式钢平台高空支模体系施工技术，即选取悬挑钢筋斜拉式型钢平台做为主要受力构件，依靠斜拉钢筋上下拉结卸荷，作为支模架的承载主体；然后在悬挑钢筋斜拉式型钢平台上，搭设支模体系和安装模板，并采取有效的加固措施，构成安全可靠的高空悬挑现浇混凝土结构浇筑的支模体系[1]。
2.工艺流程
悬挑钢筋斜拉式型钢平台设计验算→预埋抱箍→设置悬挑型钢主梁→安装斜拉钢筋→安装次梁（槽钢）→调整加固斜拉杆受力平衡→搭设安全防护→安装模板支撑架体→安装悬挑构件模板、钢筋绑扎、浇筑混凝土→拆除悬挑构件支撑体系[2]。
3.操作要点
3.1悬挑钢筋斜拉式型钢平台设计验算
悬挑钢筋斜拉式型钢平台设计验算应根据设计图纸、相关设计及施工规范进行。悬挑型钢布置及尺寸主要受悬挑结构的跨度、宽度以及钢筋混凝土体量决定[3]。其主要设计步骤：确定荷载及工况→确定布置方案→初定尺寸规格→整体验算→满足要求→楼面荷载设计验算。各个步骤中具体需要解决的问题如下：
（1）确定荷载及工况。设计和验算时需要考虑的作用在悬挑钢筋斜拉式型钢平台上的荷载可分为永久荷载（恒载）与可变荷载（活荷载）。永久荷载包括悬挑结构新浇混凝土自重与钢筋自重、支模架体重量、悬挑钢筋斜拉式型钢平台及防护设施的自重；可变荷载包括施工人员及施工设备荷载、振捣混凝土时产生的荷载以及风荷载。各项荷载的具体取值及组合应严格依据相应的规范。
图1
1- 建筑内锚固点，2- 建筑边缘线，3- 建筑外锚固点，4- 主梁（18- 30号工字钢），5 次梁（14- 16 槽钢），6- 50 厚木架板，7- 外防护架图1 悬挑钢筋斜拉式型钢平台布置方案
（2）确定布置方案。确定悬挑钢筋斜拉式型钢平台的布置方案，尤其是悬挑主梁的布置。根据悬挑结构的跨度及施工中发生的实际荷载情况，主梁一般可选择18- 30 号的工字钢或H 型钢或者更大的型钢，视上部悬挑结构布置及荷载分布情况选择主梁的数量及主梁布置间距，尽量能够符合上部支撑体系立杆纵距的模数，以保证立杆能直接承载到型钢梁上，否则应在不能承载到型钢梁上的立杆下布设槽钢。图1所示为某一实际工程中采用的H 型钢（型号为：HN300×150×6.5×9），型钢间距离2m，悬挑梁主梁，长度12m，组成的主梁等间距布置的情形。在悬挑主梁上铺设等间距的横向工字钢作为次梁，其上铺设脚手板。
（3）初定尺寸规格。初定悬挑梁的规格尺寸、其他构件及支撑体系的尺寸。悬挑梁分别采用悬臂与连续梁两种边界条件的两种状态，计算出各种工况下悬挑梁所需要承受的最大弯距、剪力与挠度，确定主梁、斜拉钢筋的具体规格。
（4）整体验算。悬挑钢筋斜拉式型钢平台整体验算，尤其需要关注的是悬挑梁的悬挑端部的挠度。根据上述步骤中确定的平台和支撑架体的实际布置方案与尺寸，验算构件的强度、刚度、稳定性和挠度、抱箍抗拉力以及圆钢的拉力。若验算发现存在不满足要求的情况，则需要重新调整构件的布置与尺寸规格。
（5）楼面荷载设计验算。根据外加荷载及碾压影响线分布状况进行有限元分析，建立计算模型，用PKPM系列SATWE（墙元模型）或TAT（薄壁柱杆系模型）进行符合验算。在工程结构体系安全许可情况下，楼面增加悬挑钢梁平台后的荷载设计按照混凝土浇筑施工阶段进行验算。
在混凝土浇筑施工阶段，悬挑钢梁对楼面的作用可近似等效为作用在悬挑钢梁搁置点的集中活荷载。搁置点一般位于楼面边缘的框架梁上，因此上述集中荷载将直接传递到相应的框架梁上，与图1 的悬挑钢筋斜拉式型钢平台布置方案相对应的楼面边缘框架梁的受力情况如图2 所示。图中各个集中力的具体数值可根据作用力与反作用力原理，将悬挑钢筋斜拉式型钢平台整体验算中得到的最大支座反力反向得到。根据框架柱间距和框架梁的尺寸及配筋情况，可由图2给出的受力模型计算框架梁关键截面的弯距M，然后复核这些关键截面的受弯承载力。设框架梁为单筋矩形截面的适筋构件，其正截面的尺寸与受力情况如图3 所示。首先计算受压区高度
3.2预埋抱箍
在悬挑钢平台顶板混凝土浇筑前，根据模板安装平面布置图预埋U 型环抱箍定位，距悬挑主梁端部约100mm 设置第一道抱箍，距第一道抱箍200mm 设置第二道抱箍，悬挑主梁离建筑物边界框架梁中设置一道抱箍为固定箍。抱箍应设置在框架梁内并位于底板钢筋底筋下，U 型钢筋两端设置180°弯钩，弯钩长度为10d，其他尺寸如图4 所示。预埋时应绑扎牢固，避免在振捣混凝土时移位等。混凝土浇筑中与浇筑后混凝土初凝前应及时调整位置，确保抱箍埋准确、放直。剪力墙部位应提前预埋盒子，尺寸应保证悬挑型钢能顺利穿过[3]。
1- 工字钢，2- 20 号U 型钢筋，伸入楼板下层钢筋以下水平段长200mm，3- 木楔，4- 混凝土梁或板，5- ф12mm 附加钢筋长1500m
图4 预埋抱箍
3.3设置悬挑型钢主梁
采用塔吊吊设至安放位置，人工配合将型钢端部套入抱箍内，端部伸出长度100mm 左右，调整悬挑端部位置，确保型钢间距符合方案设计要求。然后使用木方和木楔在抱箍或剪力墙预留洞内的上口、两侧边塞紧、塞实，木楔使用钉子钉牢，避免木楔滑动。型钢与建筑外结构底部垫设钢板搁置板[4]。阳台等悬挑结构，应在结构连系梁上布设，确保悬挑钢梁底与阳台外侧板面间隙有2~3cm。
3.4安装斜拉钢筋
斜拉钢筋应采用3 号沸腾钢。上部钢筋固定拉设点，可在梁中部预埋Φ50PVC 管，钢筋端部用Φ48 钢管固定，也可在框架梁上部预埋Φ48 钢管或预埋圆钢进行拉设。上部拉设完毕后，拉设下部钢筋。
3.5安装次梁（槽钢）
视上部悬挑结构布置及荷载分布情况选择主梁的数量及主梁布置间距，尽量能够符合上部支撑体系立杆纵距的模数，以保证立杆能直接承载到型钢梁上，否则应在不能承载到型钢梁上的立杆下布设槽钢。
槽钢连接采用焊接，或尽量搁置在主梁上，在主梁上搁置应与主梁连接牢固。
3.6调整加固斜拉杆受力平衡
槽钢铺设完毕后，采用调节索具螺旋扣控制斜拉钢筋的紧固度，以钢筋绷紧为好，确保斜拉钢筋受力均衡。
3.7搭设安全防护
在主梁上铺设5cm 厚木板进行防护，木板上铺设密目网防护严密，应注意在与建筑物交接处应保证竖向防护的严密性。
3.8安装模板支撑架体
在悬挑平台设置完毕后，按照立杆设计间距设置扫地杆，立立杆，立杆插入事先焊好的在主梁、次梁上的钢筋头内，搭设支模架及模板如图5 所示。
1- 焊缝≥10d 双面焊；2- 斜拉钢筋；3- 工字钢。
1- 防护外架，2- 工字钢，3- 斜拉钢筋，4- 槽钢
图5 模板支撑系统（剖面图）
3.9安装悬挑构件模板、钢筋绑扎、浇筑混凝土
支模系统检查验收完毕后，进行钢筋绑扎、混凝土浇筑。由悬挑梁端部向外浇筑混凝土，浇筑过程中尽量控制悬挑梁部位上人和设备数量，同时该部位应采用泵软管浇筑，并应尽量降低混凝土出管高度，减少冲击荷载。混凝土浇筑完毕后，加强混凝土浇筑后期的养护。
3.10挑梁混凝土达到设计强度后拆除悬挑构件支撑体系
混凝土达到100%设计强度后方可拆模，拆支架。拆模时采用由悬挑端部向里边进行的顺序，实际操作时通过降低可调支架改变传力路径，将悬挑结构的自重缓慢地由支模架转移到结构本身来承担。
3.11挠度控制技术
（1）采用圆钢筋进行斜拉，相对于采用钢丝绳，能够减少两端钢丝绳缠绕设置的不紧固而增加的挠度。这种挠度值往往很不均衡，而且数值较大，可使结构产生变形达到数厘米，而影响结构质量。同时圆钢在受力后与钢丝绳比较，延伸率明显低。
（2）在钢筋斜拉紧固后支模架搭设前，采用水准仪测定悬挑结构范围内的型钢悬挑梁中部及悬挑端部的水平标高，在支模架搭设后，同样采用水准仪测定相同部位的水平标高，标高精确度精确到0.1mm，对比两次同一结构下相邻及非同一结构相同部位点的测量结果，对于相同结构下沉降值与相差达到3mm 以上的，应对斜拉钢筋进行调整紧固，可采用葫芦吊进行调整，调整后重新测定该点标高，相邻点标高下沉值应控制在3mm以内，以保证钢筋斜拉受力的均衡性。
4.质量控制
施工时，工程质量控制与验收应严格按照《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204- 2015、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205- 2001 执行。悬挑钢平台搭设完毕后支撑体系搭设前，全面检查所有预埋、连接件连接是否牢固可靠，检查验收符合要求后，履行签字，并办理交付使用手续。支模架采用可调支架，通过调节抵消钢平台的弹性变形，保证模板的平整度，防止因支模系统特别是平台产生的弹性应变过大造成悬挑结构混凝土的开裂。合理安排悬挑结构混凝土的浇筑顺序，保证结构本身及悬挑结构与主楼的整体性。先浇筑主体结构部分混凝土，然后浇筑悬挑板（如存在）结构混凝土，最后浇筑部分的悬挑结构的梁及连系梁混凝土，由里向外进行[4]。
5.安全措施
健全和落实安全责任制，全面开展专题安全教育。对所有进场人员必须进行施工注意事项等教育，技术培训与安全交底；进行专门安全检查和安全演示、演习，检查落实安全防护设施及环境安全措施，设置醒目警示牌、宣传标语牌等。编制相关专项方案，严格按照操作工艺顺序进行施工，在每道工序施工完毕，均应进行现场检查，合格后方可进行下一道工序的施工。型钢与平台板铺设施工等高空作业，在施工过程中必须成立专门的作业组，指定专人负责安全，确保熟练操作和施工安全。悬挑型钢在吊装、定位施工或拆除过程中，现场应配备专业指挥人员与塔吊司机配合吊运，并配置通讯联系设备，如对讲机等。型钢吊运接近建筑物时，吊运应缓慢进行，可采用钢筋钩，将型钢钩向指定位置固定。型钢固定过程中在建筑物临边必须做好防护，操作人员在无系挂安全带的情况下，不得越出防护进行操作。对进入施工现场人员必须检查是否有恐高症、高血压，禁止有不适于高空操作的人员参与本工序施工。
6.总结
综上所述，高空悬挑结构在建筑工程中应用将会越来越广泛，这种结构有着一定的优缺点。为了保证建筑使用的安全性，一定要选择适合的模板进行施工，并采取有效的技术做好施工，以保障悬挑结构的施工质量及施工安全。而钢筋斜拉式型钢平台支模体系的设计应用能够为高空悬挑结构的施工提供有效的质量与安全保证措施，并节约施工成本及缩短工期，社会效益以及经济效益十分明显，因而对类似工程的施工设计具有有益的指导作用。
参考文献：
[1]赖宇锴.高空大悬挑模架支撑结构施工技术[J].福建建筑，2012（9）：75-78.
[2]陈叙海.高空悬挑结构斜拉型钢支模施工技术[J].城市建设理论研究：电子版，2012（32）.
[3]谢平.悬挑结构斜拉型钢支模施工技术[J].安徽建筑，2011，18（1）：123-123.
[4]孙宇轩.浅谈悬挑结构斜拉型钢支模施工技术[J].城市建设理论研究：电子版，2013（14）.
论文作者:甄伟钦
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/8
标签：型钢论文; 钢筋论文; 结构论文; 荷载论文; 混凝土论文; 平台论文; 高空论文; 《基层建设》2018年第19期论文;