高空超大悬挑混凝土结构模板支撑体系设计与施工关键技术分析

高空超大悬挑混凝土结构模板支撑体系设计与施工关键技术分析

王卫强 赵恩泽

中国建筑第二工程局有限公司 河北省 沧州市 062550

摘要：目前，随着经济的快速发展及社会的不断进步，高层建筑在众多大中型城市中应用广泛。基于此，本文探讨了高空超大悬挑混凝土结构模板支撑体系设计与施工关键技术。

关键词：混凝土结构；悬挑；模板；支撑体系；施工关键技术

高空超大悬挑混凝土结构具有施工工艺技术复杂、施工难度大及安全要求较高等特征，因而在施工实践中需施工单位立足于工程实况，拟定一套安全、可靠、合理的施工技术方案，从根本上保证悬挑混凝土结构能有序施工，优化建筑整体建设效果。

一、工程概况

该项目地下4层，地上46层，结构总高度199.7m。主体结构采用钢筋混凝土框架-核心筒结构体系，其外围框架柱均为劲性混凝土柱。在标高149m以上结构平面布置为矩形；标高149m至标高199.7m范围内，在A～B轴线间有局部区域为悬挑结构。

二、模板支撑体系设计思路

首先，该悬挑结构处于标高149m以上，若仅采用地下室顶板上搭满堂支架支撑体系，其需浪费大量模板支撑架，并且也要重新核算地下室顶板，在此情况下直接加固，经济性无从保证。另外，整个架体的高度较高，所以即便使用连墙架和剪刀撑，由于顶部荷载过高，所以也极易导致失稳问题，支撑结构受力性能无法保证，所以应采用高空吊拉钢桁架支撑平台，来让支撑体系搭设高度得到降低。其次，根据结构的立面特征，拟定了高空吊拉型钢平台方案：在标高136.1m处设置型钢支撑平台。为解决悬挑长度过大带来的问题，采用三角形钢桁架，其下弦根部支承在标高131.9m处；同时，在标高144.5m处设置吊拉钢筋，对三角形钢桁架进行二次吊拉。在高空吊拉型钢平台上搭设扣件式钢管支撑体系，用于标高149m结构施工和幕墙安装的支撑架和作业脚手架。

三、模板支撑体系施工关键技术

1、预埋件制作与安装。钢桁架、斜拉杆均通过预埋件与主体结构连接，预埋件的施工质量会直接影响后续结构安装和施工阶段的受力。预埋件制作时，应充分考虑主体结构构件钢筋的现场放样图，对预埋件的锚筋布置进行调整，避免锚筋与构件主筋相碰；同时，应充分考虑实际施工中可能导致的预埋件偏移量，对锚板尺寸进行调整，避免钢桁架安装时无法与预埋件对位焊接。预埋件的安装穿插在主体结构钢筋绑扎期间，应确保锚筋规格、锚固长度、锚板标高与厚度及构件材质等与设计图纸一致；预埋件表面应与混凝土构件表面平齐，避免因增设预埋件导致的模板开洞等；为防止预埋件在混凝土浇捣中产生位移，应将预埋件与钢筋焊接固定；在混凝土浇捣中，预埋件位置的混凝土应注意振捣密实；混凝土构件拆模后，应立即将预埋件清理出来，并对其标高、水平位置等进行复核。

2、钢桁架制作与安装。主承力钢桁架的制作与安装是整个悬挑型钢支模平台的关键所在，应严格把控其制作与安装质量，确保整个悬挑结构施工期间的安全性。钢桁架放样和号料时，应根据施工详图放出足尺节点大样，并预留出收缩量、切割加工余量；宽翼缘型钢的下料，应采用锯切，防止变形；钢桁架出厂时，应在显著部位按施工图要求标注上构件编号、标明构件质量和吊点位置；在运输时应采取措施防止钢桁架变形。钢桁架安装应编制专项安装施工方案，确保塔式起重机的吊装能力满足要求，并应做全过程施工质量控制；钢桁架安装前应对预埋件位置及标高进行复核，确保无误后方可进行安装；钢桁架锚固在框架梁上时，应在钢桁架安装前对主体结构框架梁进行卸载加固，确保钢桁架安装及使用中对原结构无影响；钢桁架安装需由专业人员安装，安装期间需由专业测放人员对安装标高及轴线偏差进行全过程跟踪，校正无误后方可进行焊接安装，焊接完成后必须进行焊缝检测；钢桁架与预埋件的连接节点优先选用焊接及高强螺栓连接的混合连接；钢桁架杆件与预埋件对位焊接时，应避免焊接高温灼伤混凝土，可采用小电流、间断式焊接方式。

3、斜拉杆制作与安装。斜拉杆的制作长度应根据设计图纸确定，杆体的可调长度应充分考虑施工误差，若斜拉杆两端调节余量不足时可在斜拉杆中部增设调节段。斜拉杆两端应采用机械连接方式，对精扎螺纹钢筋、钢拉杆等，端部采用螺母支撑式连接方式；对钢绞线、锚固端采用挤压锚，张拉端采用夹片锚。斜拉杆的安装应在钢平台全部安装完成且支撑架未搭设前进行。斜拉杆一端锚固在主承力钢桁架上，一端锚固在主体结构的预埋件上，为确保斜拉杆与钢桁架在同一平面内，其上锚固点的连接节点板可在钢桁架安装完成后进行焊接。斜拉杆安装完成后应进行初紧，确保每根斜拉杆都处于绷紧状态，在支模架搭设及后续混凝土浇筑中与钢桁架共同受力；若设计图纸标明为预应力斜拉杆，则应根据设计图纸具体要求，对斜拉杆进行预应力张拉，张拉时应注意设计文件标明的钢桁架平台荷载条件。

4、支撑架和外作业架搭设。支撑架和外作业架搭设应编制专项施工方案，待斜拉型钢支模平台施工完成且形成封闭区域后进行。搭设前由专业测放人员对支撑架及作业架进行放线定位，支撑架及作业架搭设在钢平台的工字钢顶面，通过焊接短钢筋头确保架体搭设顺直及牢靠；搭设前需安排周边安全防护架体的搭设。支撑架的立杆间距、水平杆步距和剪刀撑的布置等均应控制在专项方案要求内，不得随意增大。在支撑架搭设中，若水平杆与斜拉杆相碰，则应在距离该水平杆500mm范围内上下各增加1根水平杆将其替换，避免混凝土浇筑中斜拉杆的挤压导致架体失稳。支撑架应与已成型的混凝土构件形成刚性连接、与主体结构内部支撑架形成有效搭接，避免因高宽比过大导致的支撑架体自身稳固性不足。

5、混凝土浇筑中现场测控。为确保整个支模体系的安全性，在混凝土浇筑中对斜拉型钢支模平台的关键杆件进行测控尤为重要。在建立斜拉型钢支模平台整体模型基础上，进行施工全过程的数值模拟分析，标明施工中应力较大或应力变化幅度较大的关键杆件、变形较大或变形变化幅度较大的关键节点。根据数值分析结果，在关键杆件上布置应变传感器，采用水准仪对关键节点进行竖向变形测控。及时对比数值分析和现场实测结果，分析误差产生的原因，确保施工过程的安全可控。

6、钢桁架高空拆除。待高空悬挑混凝土结构施工完成后，相应的支模架、斜拉杆、型钢桁架等均要一一拆除。常规拆除方案中，主承力钢桁架及连系梁(桁架)均在最后进行拆除，此时，因其上部悬挑混凝土结构已浇筑成型，采用塔式起重机直接进行垂直拆卸的思路不可行。对构件重度大、拆除难度大、吊运风险高的高空临时构件拆除，常采用在悬挑混凝土结构楼板上留设洞口，在洞口附件布置卷扬机，拆除时先通过卷扬机吊住钢桁架，然后进行钢桁架端部连接节点的拆卸，最后由卷扬机将钢桁架垂直吊放至下方支撑楼地面。若采用由塔式起重机从悬挑结构外侧进行吊运的拆除方式，其方案应合理、安全、可行，避免出现构件的高空坠落等安全事故，在拆除和转运钢桁架过程中，尤其注意采用缆风绳辅助、逐步缓慢地将钢桁架转运至塔式起重机吊钩上，以防瞬间冲击荷载导致塔式起重机倒塌。

总之，当前我国经济建设已取得了很大成果，同时社会也在不断进步，在此过程中，高层建筑数量越来越多，其能有效提高土地利用率，并给使用者提供更加丰富多样的使用功能。在其外立面构思方面，为能更好地提供视野，大多选用高空大跨度悬挑景观阳台。

参考文献：

[1]许严峰.高空大悬挑混凝土结构支撑体系设计与施工[J].施工技术，2016(15).

[2]肖杰.高大跨空悬挑混凝土结构模板支撑体系设计与施工[J].建筑工程技术与设计，2016(13).

[3]文亚智.高空超大悬挑混凝土结构模板支撑体系设计与施工关键技术分析[J].水泥与混凝土,2020(03).

[4]王永泉.高空超大悬挑混凝土结构模板支撑体系设计与施工关键技术[J].施工技术，2016(21).