高空大悬挑结构模板支撑系统设计.doc

35米高空大悬挑结构模板支撑系统设计
【摘要】 本文针对离地35米高度的现浇混凝土结构施工中碰到的实际问题，设计了较为合理的模板支撑系统，为高空混凝土结构的浇筑质量和施工安全提供了可靠的技术支撑。
【关键字】 高空 模板 施工
一、工程概况
图1.1.1 建筑平面设计图
XXXXX服务综合用房包括主楼、副楼、接待楼、门卫及若干零星工程，总建筑面积20574㎡。其中主楼工程地下一层，地上十二层，标准层层高3.7m，建筑总高52.3m，单幢建筑面积16768㎡，一至三层有裙楼，南面为正门，北面裙楼为会议中心。主楼南立面考虑到造型的要求,②～⑦轴交～轴在第三至第十层之间掏空，形成了一个长约40m、宽约4m、高约35m的共享空间，在③④⑤⑥轴交轴向北1500mm处设置四根直径为800的钢筋混凝土圆柱，用于承受十层以上的荷载, 圆柱外立面干挂石材幕墙，主楼第三至第十层平面设计详见图1.1.1。设计上将主楼第三至第十层之间掏空，使其正立面显得更加威严肃穆，但给工程的施工，特别是35m高空部位模板支撑系统的搭设带来了较大的困难，如不能制定完善的施工方案，并采取可靠的技术措施，施工工期和混凝土的浇捣质量将受到严重影响，施工安全无法保证，甚至可能危及建筑主体结构安全。
二、方案选择
方案一：利用三层屋面搭设落地式模板支架方案。在三层裙楼的屋面混凝土顶板上搭设落地式模板支架，初步估算需要钢管、扣件合计约230T，加上模板、支撑模板的小梁和大梁以及第十层楼面混凝土等构件和材料自重，三层屋面楼板将承受约18kN/㎡的均布外荷载。方案一为传统一般做法，优点是只需钢管、扣件等常规建筑材料，不需要额外添置其他物资，缺点是工程量大、施工速度慢、钢管周转长、综合成本高，而且三楼屋面楼板需要额外承受18kN/㎡的荷载，对建筑结构稳定极为不利。
图2.2.1 利用砼圆柱搭设钢结构平台方案
方案二：利用φ800砼圆柱搭设钢结构平台方案。如图2.2.1所示，沿圆柱纵向轴线设置型钢（或桁架）主梁，然后利用这个型钢（或桁架）主梁和九层楼面结构设置型钢次梁，形成钢结构承重平台，再在钢结构平台上部搭设模板支架系统。方案二与方案一相比节约了大量钢材，施工成本较低，缺点是第十层楼面的混凝土自重、模板支架系统的自重、钢结构平台的自重、施工活荷载等将以集中荷载的形式，通过钢结构平台传递给圆柱，而圆柱直接支承在三层屋面梁上，经与设计单位联系，在设计圆柱和三层楼面时，未考虑模板支架荷载的作用。
支撑架剖面
图2.3.1 利用七至九层楼面搭设悬挑钢平台方案
支撑架平面布置
方案三：利用七至九层楼面搭设大悬挑钢平台。如图2.3.1所示，在八层楼面上设置悬挑型钢梁，悬挑梁下部设斜撑杆，斜撑杆固定于七层楼面，悬挑梁上部设斜拉杆，斜拉杆固定于九层楼面，悬挑型钢、斜撑杆、斜拉杆焊接形成悬挑支撑架，悬挑支撑架通过次梁或联系梁纵向相连形成钢平台，钢平台上部搭设模板支架体系统。方案三的用钢量、工期、综合成本等略多于方案二，远远低于方案一；通过设置悬挑支撑架，将相关荷载分摊到第七至九三层楼面上，最大程度减少了对建筑结构的不利影响，施工安全也得到了保证。
我公司会同建设、监理、设计和兄弟施工企业以及市建管处、安监站等多家单位，对上述三个方案在工期、经济、技术、安全、质量等多个方面，多次研究，反复讨论，最终确定选用方案三。
三、方案细化设计
方案三中，荷载的传递途径为模板支架体系à大悬挑钢结构平台à建筑主体结构，下面分别介绍模板支架体系、钢结构平台和建筑主体等结构、构件或体系的主要设计思路和验算结果。
1、模板支架体系的设计
模板支架体系包括直接支承混凝土的模板、支撑模板的小梁和大梁以及钢管立杆、扣件等构配件，楼面混凝土、人员和设备自重等荷载依次通过模板、小梁、大梁、立杆传递下来，其设计思路与一般的落地式模板支架系统相同，故模板支架的设计计算本文不再详细介绍，其平面、立面和剖面如图3.1.1所示。
立面图（南立面）
图
图3.1.1 模板支架系统立杆布置详图
图
剖面图
平面图
2、大悬挑钢平台设计
1）悬挑支架设计
如图3.2.1所示，悬挑支架由悬挑钢梁、斜拉杆、斜撑杆等构件组成，其中悬挑钢梁采用I22a工字钢，支撑于八层楼面；斜拉杆采用两根L63×5等肢角钢对拼焊接而成，支撑于九层楼面；斜撑杆采用采用I16工字钢，支撑于七层楼面；经计算，斜撑杆长细比过大，故加设了一根L63×5等肢角钢，一端与斜撑杆采用螺栓相连，另一端支撑于八层楼面。
图3.2.1 悬挑支架设计

2）悬挑支架布置
根据第十层楼面混凝土梁、板结构及其模板支架立杆的布置情况，合理布置钢结构悬挑支架，如图3.2.2所示，为保证钢结构平台的整体稳定性，在悬挑支架靠近建筑物的端部设置×型水平斜撑，斜撑采用L63×5等肢角钢制作；沿垂直悬挑支架轴线方向，在悬挑钢梁上部加设 [10槽钢，[10槽钢即作为联系梁将悬挑支架连为整体，又可作为模板支架立杆的底座；在[10槽钢上部满铺双层竹笆板，防止人员和物体高处坠落。
图3.3.1 八层结构加固示意图布置
图3.2.2 悬挑支架布置图
3、楼面结构的加固计算
经与设计单位联系，第七、九层荷载相对较小，不需要采取其他加固措施，第八层楼面梁加固如图3.3.1所示，加固采用Φ48×3.0钢管。
四、结语
项目部根据此方案实施，效果良好，混凝土浇筑质量较好，施工安全得到了保证，此工程被评为市级优质结构和优质工程、省文明工地，同时申报了省建筑业新技术应用示范工程和省优质工程的评选（在评）。
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