大跨度工字钢悬挑结构支模架体系施工

吴红梅

随着我国城市化进程不断发展，建筑结构外立面的造型不断创新，相应地带来了施工中高空悬挑构件高支模难题。大跨度工字钢悬挑结构支模架体系施工在传统大跨度工字钢悬挑支模架体系上加上了斜撑构件支撑体系，该施工方法技术具有先进性、科学性和实用性，很好地解决了公共建筑施工中关于屋面大跨度悬挑结构支模问题，使得很多中式风格建筑中一些高度高、有特殊造型的设计得以实现，具有较好的推广应用前景。本篇文章只是介绍该施工工艺和步骤，不进行具体施工参数的计算，仅起到介绍、参考、推广的目的。

一、施工特点

1.本方法将高支模架转化为一般支模架，减少了钢管脚手架的大量投入，节约劳动力，有效提高了项目经济效益。

2.斜撑与系梁支撑系统的设计，能够有效将受力转化为钢支撑的轴向力，并且减小斜撑长细比，从而增加强度，提高安全性能。

3.大跨度工字钢悬挑支模架较高支模架高度减小，降低了安全风险，加快了施工进度。

4.大跨度工字钢悬挑支模架所用悬挑体系可作为挑架悬挑梁，若一栋建筑有多次大悬挑，也可以多次使用，经济合理。

二、施工工艺原理

本施工方法充分利用悬挑工字钢自身承载力和斜撑支撑力，在大跨度悬挑构件的下一层采用悬挑外延的方式安装悬挑工字钢（如下图1），并在下一个楼层处增加斜撑与系梁作为支撑系统，悬挑斜撑下端采用斜撑工字钢与钢埋板（提前预埋入相应的楼层中）进行焊接，斜撑工字钢的上端与悬挑支撑部固定连接。斜撑工字钢与楼层竖直方向的夹角为30-60度，以保证斜撑工字钢的受力尽量为轴向力，同时加设系梁来改变斜撑得长细比，以此增强斜撑钢的承载能力。

在工字钢悬挑梁上架设钢管支撑架，安装混凝土模板，浇筑大跨度悬挑钢筋混凝土结构。上层结构达到强度要求后，再逐步拆除支模架及工字钢悬挑构件。若上部其余需要施工的大跨度悬挑结构，则循环施工，或直接利用本层悬挑工字钢作为悬挑外架的主梁。

架体搭设大样图详见下图所示。

图1  架体搭设大样

三、施工工艺流程及操作要点

1、工艺流程

             

             

                

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                      图 2 工艺流程图

2、施工准备

学习《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ300-2013、《建筑施工脚手架安全技术统一标准》（GB51210-2016）等相关规范，熟悉工程施工图纸和深化节点，根据现场实际情况，编制大跨度工字钢悬挑结构支模架体系专项施工方案，按照审批通过后的方案执行。按照“三级”技术交底原则，技术向施工，施工向操作班组长，班组长向操作人员交底。

3、钢板埋设

在悬挑架结构搭设的下一楼层提前预埋钢板，钢板的尺寸、预埋位置按专项方案，在浇筑混凝土之前需要复核钢板的位置，以免钢板跑位偏移影响后面斜撑的安装。

  

图3（参考） 钢板预埋和安装现场图

4、 U型环埋设

在悬挑工字钢搭设的这一层需要提前预埋U型锚环，用来固定悬挑工字钢。预埋锚环时，锚环位置要提前在现浇结构中增设加强钢筋，如在现浇板位置时，加强钢筋应在板下层钢筋位置，并与下层钢筋可靠相连，同时锚入梁中部；如在叠合板位置时，加强钢筋应设置在叠合板上部，加强钢筋锚入梁中部。在浇筑混凝土之前需要复核U型锚环的位置，以免U型环跑位偏移影响后面工字钢的安装。工字钢搭设参考大样如下图4、5所示。

图4（参考）  现浇板U型环和叠合板U型环预埋大样

   

图5（参考）  现浇板U型环和叠合板U型安装现场图

5、悬挑工字钢的搭设

5.1.非转角处悬挑工字钢搭设

在结构楼层板达到一定强度后将工字钢采用塔吊吊至板面，并分散堆放。悬挑工字钢安装前，应在原有外架顶部水平杆上满铺脚手板，以便于操作工人进行悬挑工字钢的安装，安装时采用塔吊配合操作工人进行安装，根据工字钢的编号对应平面布置图将工字钢放入锚固件内，并按要求调整伸出建筑外长度，调整完成后用L63mm×6mm角钢压住工字钢，并用双螺帽固定，根据工字钢的布置位置，分为穿墙部位工字钢搭设（如下图6所示），楼面部位工字钢搭设（如下图7所示）。

图6 悬挑工字钢穿墙构造

图7 悬挑工字钢楼面构造

图8 工字钢安装现场图

5.2 转角处悬挑工字钢搭设

在阳角部位，为了方便立杆的搭设，采取悬挑工字钢加联梁式，用联梁进行横向连接，（如下图9、图10所示）；联梁与主梁悬挑工字钢采用直径18的U型卡环连接，用220×100厚的10mm钢板压住工字钢，并用双螺帽固定（详下图11所示）。

图9（参考）转角处悬挑工字钢及联梁平面布置图

图10   转角处悬挑工字钢及联梁现场施工图

图11    联梁连接构造现场图

6、斜撑工字钢的搭设

在水平工字钢搭设完成后，进行工字钢下方的斜撑搭设，斜撑采用塔吊配合人工的方式进行搭设，斜撑工字钢与水平工字钢连接的一端焊接一个φ14的钢筋吊环（详见下图12），吊环设置在距离工字钢上方端部1000mm处，以方便吊装斜撑工字钢；斜撑搭设间距与水平工字钢的要求一致，竖向轴线保持一致。斜撑下端与钢板之间采用焊接，焊缝高度不小于6mm，长度与工字钢腹板高度相同,焊缝质量等级为三级。斜撑上端与工字钢之间的连接采用焊接连接，在工字钢上焊接200*200*8钢板。

                       

图12 斜撑工字钢吊装示意图               图13  斜撑与悬挑工字钢的焊接图例

图14 斜撑工字钢现场安装图

7、系梁的安装

工字钢全部安装完成后，采用角钢进行系梁安装，系梁采用焊接与工字钢进行连接。系梁焊接时，在下部脚手架水平杆上满铺脚手板，已便于操作人员进行焊接操作。系梁是为了减小斜撑长细比，增加稳定性。在本施工方法中不进行内力计算。系梁与工字钢的连接的大样，详下图所示。

图5.3.6-17  悬挑支架下层斜撑及系梁施工现场

8、模板支撑架搭设

8.1立杆搭设。立杆的搭设按照专项施工方案中立杆排布位置进行定位搭设。每根悬挑工字钢上立杆位置要焊接钢管定位桩，然后在放置立杆，防止立杆跑位。如下图所示：

8.2 水平杆的搭设。在立杆底部距地面200mm高处，沿纵横水平方向应按纵下横上的顺序设置扫地杆。可调支撑底部的立杆顶端应沿纵横向设置一道水平杆，水平杆距可调支撑顶部≤500mm。扫地杆与顶部水平杆之间的间距，在满足水平杆步距1.3m的条件下，进行重新分配确定步距后，在每一步距处沿纵横向各设置一道水平杆，扫地杆、水平杆应采用对接。水平杆接头采用对接，相邻两根水平杆接头不能位于同一跨内，水平杆应用扣件与立杆连接牢固。

8.3 剪刀撑的搭设。在架体外立面竖向剪刀撑满设，模板支架在架体外侧周边及内部纵、横向每4跨（且不大于5m）由底至顶设置连续竖向剪刀撑，剪刀撑宽度应为4跨。竖向剪刀撑斜杆与地面的倾角应为45o～60o，剪刀撑斜杆的接长采用搭接，搭接长度不应小于1m ，并应采用3个旋转扣件固定。端部扣件盖板的边缘至杆端距离不应小于100mm。水平剪刀撑设置在最顶部一层水平杆处和扫地杆处各设置一道。

9、 模板支架拆除

1　模板及其支架在拆除时混凝土强度要达到如下要求。在拆除侧模时，混凝土强度要达到1.2MPa，保证其表面及棱角不因拆除模板而受损后方可拆除。混凝土的底模，其混凝土强度必须达到设计强度的100%后方可拆除。模板拆除应根据现场同条件养护试块的强度作指导，符合规范要求的百分率后，由技术人员发放拆模通知书后，方可拆模。

2　拆除作业必须由上而下逐步进行，严禁上下同时作业。分段拆除的高度差不应大于二步。设有连墙件的模板支架，连墙件必须随支架逐层拆除，严禁先将连墙件全部或数步拆除后再拆除支架。

10、工字钢的拆除

1　工字钢拆除时，先拆除15层斜撑工字钢与钢板之间的焊接（火焰切割），再系上麻绳用人工将水平悬挑工字钢和斜撑向内进行移动，待斜撑与水平工字钢形成的三角区域与边梁接触后不能再向内移动为止。

2　在斜撑工字钢安装时焊接的吊孔上穿入直径12的钢丝绳，钢丝绳的另一头穿过水平工字钢外锚环并在锚环上绕一圈，再用3个人工进行拉结。

3　松开斜撑与水平工字钢之间的螺栓连接，上面楼层工人缓慢松开手中的钢丝绳，同时15层的2人采用麻绳将斜撑工字钢往室内拽，直至斜撑放平后，工字钢全部拽入室内后方可拆除吊环中的钢丝绳。

4　将水平工字钢采用拖入室内。

5　松开卸荷钢丝绳。完成工字钢的拆除。

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