高空大跨度悬挑模板支架施工技术应用

高空大跨度悬挑模板支架施工技术应用

徐德宝

中铁二十五局集团第四工程有限公司 广西柳州 545007

摘 要：以广西柳州市鼎华城工程项目中的水岸佳园小区6#、8#、9#、10#楼工程为背景，结合本工程设计情况及施工现场条件，阐述了高空大跨度悬挑模板支架施工的特点及模板支架体系设计，详细介绍了高空悬挑工字钢搭设模板支架施工技术。安全、高效地完成了施工任务，取得了良好的社会经济效益，该施工方法对同类高空悬挑钢筋混凝土结构施工而言具有较高的参考价值。

关键词：高空 大跨度悬挑 模板支架 施工技术

1 工程概况

广西柳州市鼎华城工程项目位于广西壮族自治区柳州市柳北区白露街道办马厂村，是综合安置与开发为一体的房建项目，项目总建筑面积约180万㎡，共包含12个小区；其中水岸佳园小区包含11栋楼，建筑面积20.34万㎡，包括住宅建筑面积15.66万㎡，商业建筑面积0.58万㎡，地下室建筑面积4.10万㎡；其中水岸佳园小区6#、8#、9#、10#楼工程各楼栋工程概况见表1。

表1 6#、8#、9#、10#楼工程概况表

水岸佳园小区6#、9#、10#楼P~T轴交30~41轴、8#楼R~Y轴交30~39轴处屋顶架构层（小屋面）向外悬挑3.35m、1.85m宽钢筋混凝土梁板，梁板混凝土强度等级为C25，楼板厚度120mm，梁截面尺寸200×500mm、200×600mm，其平面布置见图1。

图1 悬挑屋面平面示意图

悬挑梁板结构区域东西南侧有与其同标高同板厚同混凝土标号的120mm厚板、200×500mm、200×600mm框架梁与其整体相连，悬挑结构锚固端34、37轴（6#、9#、10#楼），33、36轴（8#楼）有200mm厚剪力墙，35、36轴（6#、9#、10#楼），34、35轴（8#楼）轴有结构柱。

此四栋楼悬挑屋面形状、尺寸相同，为保证外挑结构模板支撑体系及临边防护安全，采用在屋面层（大屋面）楼板设置悬挑式工字钢，其上搭设扣件式钢管支撑架，用作挑檐模板支撑体系及安全防护，悬挑模板支架体系与同层非悬挑模板支架体系相连进行整体搭设。悬挑支撑架搭设高度5.8m（起止相对标高：6#楼：78.6m～84.4m、8#楼：60.0～65.8m、9#、10#楼：58.9～64.7m），悬挑结构跨度达3.35m，悬空高度最低达64.7m，属于高悬空大跨度悬挑结构。

2 悬挑模板支架重、难点分析及解决措施

2.1重、难点分析

（1）高空悬挑工字钢上支模架的搭设与高空防坠落。设置了高空支撑平台后，需在其上搭设悬挑结构梁板的支模架，因为属于高空作业范畴，对于常用的散支散拆支模架体系而言，如何确保支模架准确搭设且不发生高空坠落是一大重、难点。

（2）后期高空悬挑模板支撑体系的拆除。悬挑混凝土结构施工完成且混凝土强度满足要求后，其下部支撑体系需要进行拆除，但此时其上部悬挑混凝土结构已经浇筑成型，无法或较难采用塔式起重机进行悬挑模板支撑体系的拆除。

2.2解决措施

（1）在悬挑支撑体系外侧全立面满布密目安全网，同时利用支撑体系在上部作业层设置防护栏杆，防护栏杆高1.5m，并满挂密目安全网。 悬挑支撑体系底部使用脚手板及木胶板封闭，并满挂水平安全网，防止坠落及落物伤人。

（2）待高空悬挑混凝土结构施工完成后，相应的支模架、工字钢等均要一一拆除。主承力工字钢需在最后拆除，但此时其上部悬挑混凝土结构已经浇筑成型，采用塔式起重机直接进行垂直拆卸的方案不可行。因悬挑工字钢长度较长，重量较大，拆除难度大，高空吊运风险高，故采用在悬挑混凝土结构楼板上留设洞口，在洞口附近设置卷扬机，拆除时先通过卷扬机吊住工字钢，然后进行工字钢端部连接节点的拆卸，最后由卷扬机将工字钢垂直吊放至下方地面。

3 悬挑模板支架设计及验算

3.1悬挑模板支架体系设计

该工程屋面架构层结构悬挑长度为1.85m和3.35m，考虑悬挑模板支架端部增加防护脚手架，悬挑工字钢长度分别为2.25m和3.75m。

根据现场施工条件，悬挑模板支架悬挑梁采用20号工字钢，工字钢支承点设置在大屋面框架梁、板上，支承点锚固采用HPB300φ20压环钢筋。1.85m悬挑结构悬挑工字钢总长度6.15m，悬挑长度2.25m，锚固长度3.9m，工字钢间距0.8m，悬挑梁底不设斜撑。3.35m悬挑结构悬挑工字钢总长度8.45m，悬挑长度3.75m，锚固长度4.7m，工字钢间距0.9m（变形缝处间距为1.2m），悬挑梁底设斜撑，斜撑采用16号工字钢，飘窗位置斜撑长度4.8m，剪力墙位置斜撑长度3.8m。悬挑工字钢平面布置见图2。

图2 悬挑工字钢平面布置示意图

立杆、水平杆采用Φ48×3.5mm钢管，悬挑1.85m立杆横向间距为0.9m，悬挑3.35m立杆横向间距：立杆1与立杆2间距0.7m，立杆2、立杆3、立杆4、立杆5两两立杆之间间距0.9m。最外一排立杆除作为屋面挑檐支撑模板作用，顶部还应高出屋顶构架层1.5m作为安全防护，悬挑钢梁锚固段长度不小于悬挑长度的1.25倍，1.85m悬挑内排立杆距建筑物结构边0.35m，3.35m悬挑内排立杆距建筑物结构边0.25m，采取悬挑层满铺脚手板进行安全封闭。立杆步距（水平杆间距）1.5m。立杆平面布置见图3。

图3 悬挑架立杆平面布置示意图

梁、板模板：采用15mm厚木胶合板915×1830mm；梁、板底主愣采用Φ48×3.5mm双钢管，次愣采用60×80mm方木，间距200㎜；梁侧次楞木方间距150mm，主楞双钢管间距400mm；梁、板底部支顶立杆顶部采用可调节顶托，顶托伸出立杆长度不大于200mm。

3.2悬挑模板支架体系安全性验算

根据设计图纸、悬挑模板支架体系设计通过计算机安全验算软件计算，进行结果分析。

3.2.1计算结果（见表2）

表2 悬挑模板支架体系安全性验算结果表

接上表

3.2.2结果分析

屋面构架层悬挑结构楼板厚度120mm，梁截面尺寸最小为200×500mm，较大的为200×600mm，沉降缝两侧梁为200×500mm，考虑沉降缝缝隙较小，将两条梁合并计算荷载，既最大梁截面尺寸按400×500mm计算；支架高度为5.8m，梁板结构最大悬挑跨度为3.35m。表2中悬挑模板支架体系安全性验算是按最大梁截面和最大悬挑跨度情况下（即按最不利因素）计算的结果，由计算结果表2分析可知，悬挑模板支架体系的强度、刚度、稳定性、抗倾覆等安全性验算均满足要求。

4 悬挑模板支架施工

4.1悬挑模板支架施工工艺流程图见图4

图4 悬挑架施工工艺流程图

4.2 悬挑工字钢、斜撑安装

测量放出悬挑工字钢位置并做好标记，悬挑工字钢要严格按照标记的位置安装，相对位置允许偏差不应大于20mm。悬挑工字钢必须保证有足够的锚固强度和截面抗屈曲能力，其材质、悬挑长度、锚固长度等均应符合设计要求。悬挑工字钢采用U型钢筋拉环与建筑结构梁板固定，见图5。U型钢筋拉环安装要求如下：

（1）工字钢悬挑梁固定端应采用2个（对）及以上HPB300φ20钢筋U型拉环与建筑结构梁板固定，具体锚固位置见图6、图7；

（2）U型钢筋拉环预埋至混凝土板、梁底部，与混凝土梁板底钢筋绑扎固定，拉环采用螺栓角钢固定钢梁，角钢规格为63mm×6mm，钢筋拉环与工字钢悬挑梁间隙用木楔楔紧；

（3）当锚固位置设置在楼板处时，在预埋拉环内侧边设2根1.5m长HRB400φ18钢筋对结构进行加强，确保结构安全；

（4）锚固处楼板上应预先配置用于承受悬挑梁锚固端作用引起负弯矩的受力钢筋，否则应采取支顶卸载措施。

图5 工字钢固定点大样图

3.35m悬挑架悬挑工字钢下部设斜撑，斜撑采用 16号工字钢，剪力墙处斜撑上端与水平悬挑工字钢挑出2.50m位置焊接于水平悬挑工字钢梁下翼缘，见图7，飘窗处斜撑上端与水平悬挑工字钢挑出3.55m位置焊接于水平悬挑工字钢梁下翼缘，见图8，下端在已施工结构梁上用水钻钻孔，钻孔直径为30~33mm，用四个M30×500mm穿墙螺栓穿墙，在梁外侧设置钢板固定，钢板尺寸为300mm×300mm，下部撑杆再与钢板焊接相连，焊接采用手工电弧焊，均为满焊，焊缝需饱满连续，不应有裂纹、焊瘤、烧穿、电弧坑、气孔、夹渣、咬边，形成钢结构三脚支撑架。穿墙螺杆在梁内侧位置设置100mm×100mm×10mm钢垫板，防止混凝土局部应力过大。

图6 剪力墙处3.35m悬挑模板支架剖面示意图

图7 飘窗处3.35m悬挑模板支架剖面示意图

4.3 立杆安装

（1）上部架体立杆直接支承在悬挑梁工字钢上，水平悬挑梁工字钢的纵向间距与上部支撑架立杆的纵向间距相同；上部架体立杆与悬挑梁工字钢支承结构定位连接应牢固、可靠，以确保上部架体的稳定，采用在悬挑梁工字钢上焊接高度为150-200mm、直径为25mm的钢筋，立杆套在其外（见图8），并同时在立杆下部设置扫地杆。

图8 悬挑钢梁与立杆连接图

（2）立杆采用对接扣件连接，立杆与纵向水平杆采用直角扣件连接。立杆上的对接扣件应交错布置，两根相邻立杆接头不应设在同步内，同步内每隔一根立杆的两个相邻接头在高度方向错开的距离不小于0.5m；各接头中心距主节点的距离不大于步距的1/3，见图9、图10。

（3）模板支架底部必须设置纵、横向扫地杆。纵向扫地杆应采用直角扣件固定在距悬挑工字钢梁上表面不大于200mm处立杆上。横向扫地杆亦应采用直角扣件固定在紧靠纵向扫地杆下方立杆上。

（4）立杆的垂直偏差应控制在不大于架高的1/400。

（5）立杆表面刷黄色油漆，固定防护层设置一道180mm高踢脚板，固定在立杆外侧，踢脚板表面刷黄黑相间警示色油漆。

图9 立杆对接接头布置大样图一

图10 立杆对接接头布置大样图二

4.4 纵、横向水平杆安装

（1）纵向水平杆设置在立杆内侧，其长度不小于3跨。纵向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。要求如下：当采用对接时，对接扣件应该交错布置，两根相邻纵向水平杆接头不应设置在同步或同跨；不同步或不同跨两相邻接头在水平方向错开距离不应小于0.5m；各接头中心至最近主节点的距离不宜大于纵距的1/3。当采用搭接时，搭接长度不应小于1m，应等间距设置3个旋转扣件固定，端部扣件盖板边缘至搭接纵向水平杆杆端的距离不应小于100m，见图11。

图11 水平杆搭接接头示意图

（2）立杆与纵向水平杆交点处设置横向水平杆，两端固定在立杆上，以形成空间结构整体受力。

4.5剪刀撑设置

4.5.1水平剪刀撑设置

（1）在支架顶部封顶水平杆位置设置一道水平剪刀撑，中间每隔一步（即每隔3m)设置一道水平剪刀撑，在扫地杆处设置一道水平剪刀撑；

（2）水平剪刀撑应全平面设置。

4.5.2垂直剪刀撑设置

（1）模板支架各端头设置竖向剪刀撑，纵横向间距不大于4.0m设置一道纵横双向垂直的竖向剪刀撑，架体外立面全高全长设置竖向剪刀撑。

（2）竖向剪刀撑斜杆与地面的倾角宜在45°～60°之间。

4.6 脚手板、安全网、防护栏杆安装

4.6.1脚手板

1. 在悬挑支架架体扫地杆、屋顶架构层结构挑檐边作业层位置应满铺脚手板，在脚手板上再满铺一层15mm厚木胶板，作为水平防护层。脚手板两端设水平杆，不应有探头板，见图12，脚手板两端与水平杆可靠固定，严防倾翻。

图12 脚手板对接构造图

（2）脚手板须用12-14号铅丝双股并联绑扎，每块脚手板绑扎不少于4点，要求绑扎牢固，防止滑动，交接处应平整，铺设时要选用完好无损的脚手板，发现有破损的要及时更换。

（3）脚手板与建筑物间隙采用钢筋网铺设固定牢固，在钢筋网上再满铺一层15mm厚木胶板，作为防护层。

4.6.2安全网、防护栏杆

（1）悬挑支架架体外侧采用绿色密目安全网全封闭，将安全网固定在架体外立杆内侧。

（2）采用18号铅丝张挂安全网，要求张挂严密、平整，全封闭不留空。

（3）架体扫地杆下设一层水平兜网，水平兜网与架体外侧安全立网将架体临空面全封闭形成一道安全防护屏障。

（4）设脚手板的施工作业层，必须在架体外侧设置防护栏杆，防护栏杆设置两道横杆，上、下横杆距脚手板面分别为1.2m、0.6m，防护栏杆底部设180mm高挡脚板，栏杆和挡脚板均应搭设在外立杆的内侧。

4.7连墙、柱件安装

（1）先浇筑屋顶架构层墙、柱混凝土后再绑扎梁板钢筋，待墙、柱混凝土强度达到设计强度的70%后，在每个与悬挑支架架体相邻的墙、柱，增加穿墙钢管、抱柱装置与悬挑支架架体相连。

（2）悬挑支架架体采用刚性连墙件与建筑物墙、柱可靠连接，在坚直方向，从扫地杆往上距扫地杆1.5m、4.5m高位置各设置一道刚性连墙、柱件。

（3）连墙、柱件中的连墙杆应呈水平设置，当不能水平设置时，应向脚手架一端下斜连接。

（4）拉结点应保证牢固，防止其移动变形，且尽量设置在架体纵横向水平杆接点处。宜靠近主节点设置，偏离主节点的距离不应大于300mm。

5 悬挑模板支架拆除

悬挑模板支架拆除时，悬挑结构梁板混凝土强度必须达到设计混凝土强度的100%。支架拆除应从上往下进行，严禁上下同时作业。连墙、柱件应与同步水平杆一同拆除，不得提前拆除。拆除施工应配备专人指挥，多人同时作业时，应明确分工、相互配合，保证作业安全。拆除的模板、方条、钢管及构配件等应采用起重设备吊运人工配合传递到地面，严禁抛掷。

6 结束语

悬挑模板支架施工技术的应用，顺利地解决了悬空高、悬挑跨度大、安全风险大等悬挑钢筋混凝土结构施工难度大的问题，安全、高效地完成了施工任务，取得了良好的经济效益，受到了业主的好评。悬挑模板支架法，适用于该工程屋顶架构层悬挑梁板工程施工，对同类工程的施工具有很好的参考价值。

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