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高空异性大跨度悬挑模板支撑施工方法

【摘要】本工程在标高31.75米部位悬挑三角形楼板，悬挑跨度0mm-4185mm，模架搭设采用悬挑工字钢并上拉下撑的方式。
【关键字】异性 悬挑 工字钢 钢丝绳

1．编制依据
1.1工程结构设计图纸及建筑施工图
1.2工程设计交底及变更类文件
1.3《建筑施工模板安全技术规程》
1.4《混凝土结构工程施工质量验收规范》
1.5《木结构工程施工质量验收规范》
1.6《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》建质【2009】87号
2．工程概况
2.1本工程为砼框剪结构结构；地下二层，地上二十层；建筑面积：76638㎡。
2.2高大模板区： 在十层结平标高31.75米悬挑楼板（B-7轴至B-11轴交B-C轴以北、B-1轴至C-2轴交B-A轴以南），悬挑区域投影形状为三角形，悬挑跨度0mm-4185mm,共约100m2。模架从第八层悬挑工字钢，搭设高度7.8米，梁截面有250*750、350*750、450*650、500*650、500*750、600*750，跨度为1米~4.2米，封口梁为200*650、200*750，跨度为4.5米、8.4米，该区域结平板厚120㎜。
3．材料要求
3.1模板：柱、梁、板模板采用15厚夹板，要求无变形、不开裂、表面光滑、平整。
3.2梁的对拉螺栓采用 M12螺栓、PVC垫圈、隔离剂、嵌缝海绵、胶带纸等准备就绪。
3.3钢管采用Φ48*3.0钢管，由我公司租赁分公司提供，要求无变形、不开裂、壁厚等符合要求。其材质的机械性能符合Q235A级钢的规定，新钢管应有制造厂提供的质量证明书。扣件宜采用可锻铸铁，也可用Q235A级钢的钢板制作，扣件不得有破损，质量应符合JGJ22的规定。
3.4木方采用50*100的杉木。
3.5可调顶托由我公司租赁分公司提供，要求无变形、不开裂、规格尺寸等符合要求。
3.6板部位采用双扣件，梁顶撑采用可调顶托。
3.7锚环、吊钩：Ⅰ级钢筋，质保、复试齐全，制作加工符合设计、规范要求。
18#工字钢、钢丝绳、套环、绳夹：配套使用，质保书齐全，钢丝绳为6×37钢丝绳，直径21.5mm，钢丝绳公称抗拉强度1700 N/mm2. 。
3.8所有电焊操作必须专业焊工持证上岗。
4．施工方法
4.1施工顺序
预埋钢筋、螺杆、拉环→验收预埋件→搭设悬挑型钢→搭设底部斜撑→拉设钢丝绳→搭设梁、板模板支架→排架验收→铺梁底模→梁钢筋绑扎、验收→梁侧模安装→铺设结平层模板→清理模板面→模板验收→结平层钢筋绑扎、验收→结平层混凝土浇捣→养护。
4.2操作要点
4.2.1模板支架：
(1)在立柱底距地面200mm高处，沿纵横水平方向应按纵下横上的程序设扫地杆。可调顶托底部的立柱顶端应沿纵横向设置一道水平拉杆。扫地杆与顶部水平拉杆之间的间距，在满足模板设计所确定的水平拉杆步距要求条件下，进行平均分配确定步距后，在每一步距处纵横向应各设一道水平拉杆。当层高在8~20米时，在最顶两步距水平拉杆之间应分别增加一道水平拉杆。所有水平拉杆的端部均应与已浇筑的柱抱牢，在周围外侧的柱、梁和中间有结构柱的部位，按水平6～9米、竖向每两步与建筑结构梁、柱抱牢固定。无处可顶时，应在水平拉杆端部和中部沿竖向设置连续式剪刀撑。若四周结平模板承重架没有拆除时，此区域每步每跨水平杆与四周结平承重支架立杆（水平杆）连接不少于4根立杆（3跨）。
(2)立柱接长严禁搭接，必须采用对接扣件连接，严禁将上段的钢管立柱与下段钢管立柱错开固定在水平拉杆上。相邻两立柱的对接接头不得在同步内，且对接接头沿竖向错开的距离不宜小于50cm，各接头中心距主节点不宜大于步距的1/3。
(3)支撑立杆顶端采用可调顶托，其螺杆伸出钢管顶部不得大于200mm，螺杆外径与钢管内径的间隙不得大于3mm，安装时得保证上下同心。
4.2.2梁、板模板制作、安装
(1)模板根据梁。截面大小尺寸，定形加工制作、编号，分类堆放。胶合板模板铺放，按模板设计配置图要求，对号铺放，不准任意改变，特别是板、梁、柱节点处的模板，均需画出节点翻样详图，现场按图制作进行编号铺放，绑扎钢筋前应刷涂模板隔离剂。
(2)梁模板铺设时由两侧向中间进行收刹，模板收刹应先柱后梁。
(3)梁模板采用侧包底的支模法，便于拆除侧模以利周转。
(4)本工程梁跨度小于8.0m，起拱15 m m，跨度在8～16的起拱25 m m。
(5)所有轴线、标高都必须引测复核，不可沿用，以便及时调整误差。
(6)模板支撑在结平板上堆放，要求分区域均匀堆放，严禁集中堆放，使楼盖的堆载超过设计允许荷载，造成楼盖结平板产生过在的挠度和裂缝，特别是堆放的时间要严格控制，不允许结平砼浇筑后就立即上人操作和堆放模板，支撑钢管等其他材料。
4.3搭设参数：
4.3.1搭设参数（计算杆件）：
(1) 梁底木方间距@100；板底木方间距@200；梁底顶撑采用可调顶托，其余采用双扣件或可调顶托。
（2）该区域采用悬挑18#工字钢同时上拉直径21.5钢丝绳，下撑钢管斜撑卸载的支撑方式，并自带围护脚手架。悬挑型钢的平面间距为≤1.5m，型钢挑出端长度为2.2-5.3m，型钢与楼面锚固端长度为3.7-0.65m，板上预埋钢筋见附图，钢筋露出板面150mm，以保证下撑钢管的稳定，斜撑杆在每层内同室内水平牵杠高度设两道水平牵杠。
（3）梁搭设参数-200*750梁：模板支架横向间距800㎜，纵向间距≤1500㎜，梁底横楞间距500㎜，步距≤1700㎜，设扫地杆。600*750梁：模板支架横向间距≤1500㎜，纵向间距600㎜，梁底增加一排顶撑，顶撑间距600，斜撑在先浇筑完成的柱子与板止口处，梁底横楞间距600㎜，步距≤1700㎜，设扫地杆、两排水平牵杠。
4.3.2板搭设参数-120板：纵向间距同工字钢钢间距不大于1500，横向间距600，木方间距200，步距不大于1700，设纵横向扫地杆。
4.4卸载及保险措施（不参与计算）：
4.4.1在挑梁两侧部位各设两道钢管斜撑号杆至九层结平部位（标高33.25），在封口梁部位设斜撑号杆至八层结平部位（标高29.35），间距同工字钢间距，不大于1500。详见附图。
4.4.2在工字钢下部离墙3米处设斜撑号杆至七层结平部位（标高25.45）。详见附图。
4.4.3在室内垂直于跨度方向每2m设一道竖向剪刀撑，室内水平牵杠全部牵至最外侧一根立杆和斜撑杆。
4.4.4因该工程工期较紧，计划进度6天一层，为防止九层拉钢丝绳的梁强度不足，将九层要预埋钢筋拉环的梁砼标号提高为C40。
4.5安全防护措施
4.5.1围护脚手架搭设参数：立杆纵向间距1.5m，横向间距1.05m，步距1.8m，共搭设5步做为安全防护脚手架 。
4.5.2 在七层外脚手架最顶一步向外斜撑悬挑1.5米宽操作平台，砼浇筑结束后拆除。
4.5.3在七层脚手架第一步内搭设大挑网，防止物体下落。
4.6砼浇捣
4.6.1砼采用汽车泵或底泵泵送，人工振动棒浇筑。
4.6.2高支模区域柱砼先浇筑。
4.6.3浇筑顺序为从内向外均匀浇筑，后浇悬挑部位，浇筑时严禁人员集中在同一位置，梁分层浇筑，浇筑厚度不超过40cm。
4.6.4高支模区域结平砼浇筑时严禁砼堆高凸出板面100mm。
4.7拆模
4.7.1严格控制拆模时间和支撑立柱的拆除时间，一般不承重的侧面模板，应在砼强度保证其表面及棱角不因拆模而受损坏，方可拆除，承重模板应在砼表面达到下列强度且其上面一层结平砼已浇筑完毕，同时应满足模板设计规定的同条件砼试块强度要求时方可拆除，为防止盲目赶进度，施工现场严格建立模板和支撑立柱拆除申请和批准手续，以防止重大质量和安全事故的发生。
悬挑结构 设计强度为100%
4.7.2拆模的顺序和方法应按模板的设计规定进行。当设计无规定时，可采取先支的后拆、后支的先拆、先拆非承重模板、后拆承重模板，并应从上而下进行拆除。拆下的模板不得抛扔，应按指定地点堆放。
4.7.3高支模区拆模除应满足以上要求外还必须待上一层砼浇筑结束方可拆除。
4.7.4多人同时操作时，应明确分工、统一信号获行动，应具有足够的操作面，人应站在安全处。
4.7.4高处拆除模板时，应符合有关高处作业的规定，高度超过2米，需配带安全带。严禁使用大锤和撬棍，操作层上临时拆下的模板堆放不能超过3层。
4.7.5拆模如遇中途停歇，应将已松动、悬空、浮吊的模板或支架进行临时支撑牢固或相互连接稳固。对活动部件必须一次拆除。
5．质量保证措施
5.1模板质量要求
必须有足够的强度、刚度和稳定性，模板接缝严密，表面清理干净。
允许偏差： 轴线位置 3 截面尺寸+2、-5
每层垂直度：3 表面平整 ：3
相邻板高差 1
5.2承重架质量要求：
5.2.1承重架基础无滑动、悬空、下陷，传力可靠；
5.2.2立柱垂直度允许偏差：H/300且不大于30mm；
5.2.3间距：步距偏差:±20mm；
5.2.4纵横距偏差:±50mm；
5.2.5纵向水平杆高差：20mm(杆两端)，
5.2.6扣件螺栓拧紧力矩：40－65N.M，钢管伸出扣件至少10cm。
5.2.7立杆不允许有脱空现象。
5.3管理措施
5.3.1施工前对木工班组进行全面详细的交底：在下达任务前，由施工技术人员负责组织生产班组及操作工人进行技术交底，重点交清以下问题：
(1). 设计图纸（设计交底、变更等）中的尺寸、轴线、标高、位置等。
(2). 所用模板材料及支撑材料的品种规格和质量要求。
(3). 模板制作、安装拆除的方法、施工顺序及工序搭接等操作要求。
(4). 质量标准、安全措施、成品保护措施等施工注意事项。
(5). 承重架搭设的要求（根据方案）。
5.3.2浇筑砼时，工长亲临指挥，严禁砼堆高凸出板面100mm，且施工人员尽量分散。
5.3.3浇筑砼时，必须有木工看模。
6.安全及环境保护措施：
6.1进入施工现场人员必须穿戴好劳保安全用品，并系牢。
6.2木作业区严禁烟火，配备灭设施，木工机器操作遵守安全技术操作规程。
6.3搭拆模过程中必须设禁区，专人监护。
6.4堆放各类材料不要集中放。
6.5凡遇恶劣天气要停止操作。
6.6夜间施工应有足够照明，所有接线应由专业电工完成。
6.7严禁攀爬脚手，做好洞口、临边防护。
6.8脚手架随主体升高，保持始终高出操作面1500mm。
6.9以上各条例，还必须遵守有关国家安全规定。
6.10须经专家论证审批通过后实施。
7.应急措施：
7.1预先设置应急疏散安全通道，让每位操作工人熟悉，并确保畅通。
7.2发现模板支架有异常响声、模板下沉、模板支架晃动等异常情况，所有在工作面上的操作工人应立即由疏散通道撤离至安全区域，严禁擅自处理。
7.3现场施工员、安全员、材料员等管理人员在发现异常情况后严禁强令操作工人冒险作业或擅自处理，应上报并进行分析、处理。
8.多排悬挑架主梁验算书
8.1参数信息
8.1.1主梁构造参数
主梁与建筑物连接方式:主梁平铺在建筑物楼面上
建筑物外悬挑长度m(m):5.35
建筑物内锚固长度t(m):0.65
锚固压点方式:压环钢筋，钢筋直径(mm):16
楼板混凝土强度等级:C30
8.1.2主梁材料及性能参数
主梁截面类型:工字钢，主梁规格:18号工字钢
8.1.3立杆作用主梁上的力
序号 主梁上的力大小(kN) 作用点离墙距离(m)
1 6.64 5.35
2 6.64 4.3
3 9.84 4
4 13.771 3.2
5 7.403 2.6
6 7.403 2
7 7.403 1.4
8 7.403 0.8
9 7.403 0.2
8.1.4拉绳与支杆参数
主梁上面采用钢丝绳与建筑物联结。
钢丝绳型号:6×37，公称抗拉强度(N/mm2):1700，钢丝绳直径(mm):21.5；
钢丝绳安全系数取:5.5，钢丝绳不均匀系数α:0.85；
钢丝绳共点布置，与墙支点垂直距离为3.9m；
支撑距离墙长度(m):2.6,4.3；
8.2主梁的受力计算
主梁按照悬臂连续梁计算
主梁的截面惯性矩I=1660cm4，截面抵抗矩W=185cm3，截面积A=30.6cm2，重量m=24.1kg/m。
主梁自重荷载设计值 q=1.2×24.1×10/1000=0.289kN/m；

悬挑脚手架示意图

悬挑脚手架主梁计算简图

悬挑脚手架主梁剪力图(kN)

悬挑脚手架主梁弯矩图(kN·m)

悬挑脚手架主梁变形图(mm)
各支座对主梁的支撑反力由左至右分别为：
R1=27.89kN；R2=29.66kN；R3=27.84kN；R4=9.75kN；
最大弯矩：Mmax=7.131kN·m；
计算公式如下:
σmax=Mmax/γW+N/A ≤f
式中 Mmax -- 截面承受最大弯矩值，Mmax=7.131kN·m；
W -- 主梁净截面模量，W=185cm3；
γ -- 截面塑性发展系数，γ=1.05；
N -- 主梁的轴力，N=50.53kN；
A -- 主梁截面积，A=30.6cm2；
f -- 钢材的抗弯强度设计值，f=215N/mm2；
经计算得出σmax=7.131×106/(1.05×185000)+50.53×103/3060=53.223N/mm2<f=215N/mm2
主梁的正应力计算值σmax=53.223N/mm2小于钢材抗弯强度设计值f=215N/mm2，满足要求。
8.3主梁的整体稳定性计算
主梁采用18号工字钢，计算公式如下：
σ=M/φbWx ≤[f]
其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：
查表《钢结构设计规范》(GB50017-2003)得，φb=0.43
经过计算得到最大应力 σ =7.131×106/(0.43×185000)=89.642N/mm2；
水平钢梁的稳定性计算σ =89.642N/mm2小于[f]=215N/mm2,满足要求！
8.4拉绳受力计算
钢丝绳产生的支座力：R1=27.893；R2=29.662；
钢丝绳的拉力为：RU1=R1/sinα1=27.89/sin42°=41.52kN；
RU2=R2/sinα2=29.66/sin56°=35.65kN；
8.5拉绳的强度计算
8.5.1钢丝绳强度计算
钢丝绳最大拉力为：RUmax=41.519kN；
选择6×37钢丝绳,钢丝绳公称抗拉强度1700MPa，直径21.5mm。
[Fg]=αFg/K
其中[Fg]-- 钢丝绳的容许拉力；
Fg -- 钢丝绳的钢丝破断拉力总和，查表得Fg=296kN；
α -- 钢丝绳之间的荷载不均匀系数，α=0.85；
K -- 钢丝绳使用安全系数，K=5.5。
得到：[Fg]=0.85×296/5.5=45.745kN > Ru=41.519kN。
经计算，选此型号钢丝绳能够满足要求。
8.5.2钢丝绳拉环强度计算
钢丝绳的轴力RU的最大值进行计算作为拉环的拉力N，为N=RUmax=41.519kN
钢丝绳的拉环的强度计算公式为：
σ=N/A≤[f]
其中[f]为拉环钢筋抗拉强度，按《混凝土结构设计规范》10.9.8 每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；
所需要的钢丝绳的拉环最小直径：Dmin=[41519×4/(3.142×50×2)]1/2=23mm；
实际拉环选用直径D=25mm 的HPB235的钢筋制作即可。
8.6锚固段与楼板连接的计算
主梁与楼板压点的压环强度计算公式为:
σ=N/2A ≤ [f]
其中 N -- 主梁与楼板压点的压环受力：N=9.753kN；
[f] -- 压环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》10.9.8每个压环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；
d -- 压环钢筋的设计直径，d=16mm；
A -- 压环钢筋截面积，A=πd2/4=3.142×162/4=201.062mm2；
σ=N/2A=9.753×103/(201.062×2)=24.25N/mm2<[f]=50N/mm2
压环所受应力σ=24.25N/mm2小于吊环最大应力[f]=50N/mm2，满足要求！
主梁楼板压点的压环一定要压在楼板下层钢筋下面，并要保证两侧30cm以上搭接长度。
9.附图
9.1附图一：平面布置图。
9.2附图一：平面布置图。