论高空、大跨度、重荷载混凝土悬挑结构模板支撑体系
论高空、大跨度、重荷载混凝土悬挑结构模板支撑体系
发表时间：2019-04-03T11:57:45.010Z 来源：《建筑模拟》2019年第2期作者：荣桂朋
[导读] 随着城市化水平的日益加深，人们物质文化生活水平的提高，对建筑物外形也提出了更高的要求，同时对施工单位的施工能力要求越来越高。
荣桂朋
中铁六局集团石家庄铁路建设有限公司河北石家庄 050000
摘要：随着城市化水平的日益加深，人们物质文化生活水平的提高，对建筑物外形也提出了更高的要求，同时对施工单位的施工能力要求越来越高。其中带有高空、大跨度、重荷载悬挑混凝土结构造型的建筑物层出不穷，给混凝土模板施工带来了极大挑战。通过自身主管的柳州市公共交通配套工程（一期）土建施工03标综合楼工程作为例，从建筑自身结构特点、支撑模板体系方案的分析、选型及实施等几个方面入手，分析高空、大跨度悬挑混凝土结构模板支撑所遇到问题，并作出相应的判断。其中主要对“满堂落地脚手架方案”、“悬挑工字钢-钢丝绳斜拉支撑方案”和“简易三角桁架型钢组合支撑方案”三个方向进行逐一对比分析，得出最优方案。通过分析所得经验达到指导以后类似工程的施工。
关键词：悬挑结构模板支撑、方案分析、施工要点
随着城市建设的飞速发展，建筑物造型越来越新颖、美观，与此同时施工难度越来越大。其中高空、大跨度、重荷载悬挑混凝土结构造型会更多地出现在建筑施工领域，其混凝土的模板支撑体系成了施工上面的一个难题，怎样能安全、高效、经济的解决此类难题也是我们作为建筑施工的一种挑战。作为现场主管土建施工的技术人员，现以柳州市公共交通配套工程（一期）土建施工03标综合楼工程作为例，分析遇到高空大跨度混凝土悬挑结构模板的支撑体系解决方案。并希望有所总结，指导将来类似建筑物的模板支撑施工。
Ⅰ综合楼的高空大跨度混凝土悬挑结构概况
综合楼建筑层高9层，建筑高度39米，属于钢筋混凝土框架结构。业主单位追求整个车辆段统一的中式风格，屋面层采用了大跨度悬挑坡屋面设计方案。在综合楼屋面层处设计有外挑结构尺寸3米的钢筋混凝土挑檐。挑檐中悬挑梁尺寸300×1190mm，边梁尺寸600*550mm，次边梁300*500mm。挑檐板中分为下部屋面平板和上部坡屋面板，挑檐板的厚度为120mm。
综合这次模板施工遇到三个难点。①支模位置高：支模位置为综合楼屋面，施工时室外地坪-1.5米，支模高度40.5米，属于高空作业。
②结构自重大：钢筋混凝土挑檐中梁的尺寸较大，板为双层板，结构荷载大，在施工过程中对模板支撑体系结构稳定性要求比较高。③悬挑距离大：屋面挑檐外侧悬挑尺寸3米，施工过程中还需搭设1米宽外脚手架，悬挑支撑及防护体系宽度达到4米。
Ⅱ对于支撑方案的选型和分析
为了解决这个难题，我提出了三个方案作为选型，分别是满堂落地脚手架支撑、悬挑工字钢-钢丝绳斜拉支撑方案、简易三角桁架型钢组合支撑体方案。
（1）满堂落地脚手架方案分析
当时室外地坪在-1.5米，满堂脚手架需要搭设40.5米，经过设计计算普通钢管脚手架已经不能满足结构受力需求，需要采用格构柱脚手架方案。由有资质的结构结构计算单位做出了初步落地脚手架方案。通过对初步方案审核发现，设置格构柱的同时，须设置格构柱钢筋混凝土独立基础，并需要对地基进行换填处理以达到设计承载力。初步估算费用在210万元左右。采用落地脚手架方案施工周期需2个月时间，模板支撑施工工期较长，对综合楼主体工期完成节点造成了很大压力。同时后期拆卸模板支架，清除格构柱独立基础也需耗费很大的费用和时间。因此得出此方案的特点是牢固可靠，但是投入大，施工周期长，拆卸繁琐。
（2）悬挑工字钢-钢丝绳斜拉支撑方案分析
悬挑工字钢-钢丝绳斜拉支撑方案是借鉴悬挑外脚手架施工经验，采用工字钢作为模板支撑的主要受力构件。由于荷载较重，单根工字钢悬挑端挠度变形较大，因此在工字钢外挑端需加设钢丝绳与主体结构框架梁拉结，作为辅助受力构件。此方案对施工要求精度低、投入少、施工工期较短，但是也同样面临几个先天缺陷。①钢丝绳只能和上部框架梁拉结，施工过程中屋面层是整层同时浇筑，不满足拉结条件，只能在下一层（8层顶部）框架梁处设置拉节点。造成工字钢悬挑支撑只能在8层底板搭设，因此模板支模高度为8底板到9层顶板，高度为8.4米，属于“超过一定规模的危险性较大的分部分项工程”，无形中给模板支撑施工带来了更多不安全因素。②钢丝绳为柔性构件，模板支撑施工完成后其本身仍未受力，在安装模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土时荷载才会加载到钢丝绳上，势必会引起钢丝绳形变，造成模板支架的不均匀沉降，影响结构安全。③钢丝绳与框架梁拉结要通过满堂钢管支架，对模板支架立杆及横杆造成压迫，同样影响结构安全。因此得出此方案的特点是投资少，工期短，可以借鉴悬挑外教授施工经验，安装要求精准度低，可操作性强，但是由于钢丝绳的先天缺陷导致模板支撑安全系数低。
（3）简易三角桁架型钢组合支撑方案分析
此方案为工字钢-槽钢组合支撑为受力结构。区别于悬挑受力构件，采用槽钢作为斜向支撑，工字钢和槽钢焊接组合成简易的三角桁架受力体系。在九层底板预埋U型螺栓作为工字钢固定件，在八层底板预埋方形钢板作为槽钢斜撑的固定件。此方案具备以下几个特点。①区别于斜拉钢丝，因为采用刚性构件槽钢作为斜撑，使得工字钢挑出位置为九层底板，达到了同层搭设模板支架的目的，钢管模板支架搭设高度为9层层高4.2米。②区别于传统悬挑工字钢-斜拉钢丝绳的施工方法，改用槽钢斜撑代替钢丝绳的斜拉。使得工字钢悬挑梁受力变为简易三角桁架受力，工字钢截面特征呈对称，受力明确，端部采用槽钢斜顶，属于轴心受力的最佳状态，中间增加槽钢斜撑，增加了支架的稳定性和抗弯性，有效的避免了因为施加荷载造成的架体不均匀沉降。③型钢组合支撑体系锚固在建筑物自身结构上，承载力高，刚度大，受力效果好，结构安全。④组合型钢支撑施工完毕后，施工面为平整的施工平台，方便钢管脚手架作业⑤组合型钢支撑可以提前预制，施工工期短。⑥但是同样面临一个难点，就是由于是预制刚性构件，安装要求精度高，对斜撑预埋板位置及组合支撑的吊装精度要求高。
Ⅲ方案的选定
通过三个方案的对比可以看出，出于工期及投资的限制，满堂落地脚手架方案排除。对比悬挑工字钢-钢丝绳斜拉支撑方案和简易三角桁架型钢组合支撑体方案，出于施工安全考虑，排除了悬挑工字钢-钢丝绳斜拉支撑方案。悬挑工字钢-钢丝绳斜拉支撑方案虽然施工要求精