悬挑构件模板支设方法探讨

悬挑构件模板支设方法探讨
摘要：以实际工程为例，在模板支撑方案的设计选择中，通过价值分析确定大悬挑结构混凝土构件的模板支设方案，并结合计算立杆受力情况验证模板支撑稳定性，从而在保证悬挑构件模板安全稳定的前提下，达到最优的经济效益。

关键词：悬挑构件；脚手架；模板支设
Abstract: Taking actual project as an example, in the template support scheme selection, through the value analysis to determine the large cantilever structure of concrete template support scheme, combined with the calculation of vertical rod stress verification template supporting stability, therefore to guarantee the cantilever member template security and stability, achieve optimal economic benefits.
Key words: cantilever beam; scaffold; template support
中图分类号：TK223.1文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
近年来，模板支撑结构越来越受到社会上的重视，尤其是大模板、爬模和悬挑支模等复杂模板支撑，在一些惨痛的经验教训之后，人们开始反思，并通过制定相应的法规和规范，将模板支撑的安全性提高到一个新高度。

作为业主方往往把安全要求放在第一位，有时，甚至不顾施工企业的的利益，而强求将某些方面做的很保守，作为施工企业除了要考虑安全性以外，还要考虑企业的经济效益和社会效益，为了解决这一矛盾，在此，提出某综合楼工程中悬挑构件的模板支设的方法供大家探讨。

1. 工程概况
某综合楼工程建筑面积21000平方米，框剪结构，建筑高度45.6米，地下一层，地上八层，一层、二层和八层层高5米，其它层层高为4.2米。

外围防护采用悬挑脚手架，自一层顶开始，到八层底结束，脚手架高度约26米，且未考虑结构荷载。

八层部位屋面采用悬挑梁板，悬挑长度为3.5米。

根据以前施工各例，悬挑均无超过2米的构件，且均采用斜撑悬挑杆件，而此工程悬挑长度3.5米，且建筑外围防护采用悬挑脚手架，根据安全规范要求，防护脚手架应与模板支撑分开搭设，因此，如何选择悬挑结构模板支设方案，并保证支撑架体的稳定性是本工程施工难点和成败的关键。

2.架体支撑方案的选择
通过施工技术人员的初步讨论决定在两种方案中进行选择，第一种方案是采用18＃槽钢钢梁悬挑支撑。

即采用槽钢悬挑，从八层结构楼面留钢筋予埋件，固定槽钢，槽钢外部挑出4米（留出搭外防护架的距离），框架内部留出2米，在楼板上予埋件进行固定，考虑模板支撑立杆间距最大不超过为1.2米，所以槽钢纵向间距也为1.2米。

此方案造价高，经过计算，措施费用增加23万，因单根槽钢较重需机械和人工配合，施工难度很大。

第二种方案采用常规悬挑杆件支撑。

即，从七层楼面采用Φ48架杆进行悬挑，七层楼面预设钢筋埋件，用架杆搭设三角支撑体系，考虑架杆抗弯能力较弱，而轴向支撑能力较强，所以要充分发挥架杆的轴向支撑能力，而尽量避免架杆抗弯，即防止架杆弯曲失稳破坏。

此方案，可以使用施工场地现有资源和机械设备，节约措施费用，提高工作效率，缩短工期，减少企业资源浪费和闲置。

通过成本价值分析，对方案进行筛选，在满足功能需要的前提下，决定采用第二种方案。

3.架体支撑方案的详细设计与验算
3.1 基本原理
普通脚手架架杆抗弯能力较弱，而轴向抗拉和抗压能力较强，所以要充分发挥架杆的轴向支撑能力，而尽量避免架杆抗弯，即防止架杆弯曲失稳破坏。

3.2整个模板支撑体系设计
该体系可以分为两部分，即：七层三角斜撑体系和八层的斜撑与斜拉体系。

七层三角斜撑部分：六层框架现浇板浇筑过程中，在梁边予埋Φ25钢筋头，间距1米，作为斜撑杆件的支撑点，保证斜杆受力后不打滑。

在七层框架现浇板浇筑过程中，也予埋Φ25钢筋环，间距1米，作为三角斜撑的水平拉杆的固定点，拉杆另一头与八层满堂脚手架相连，这样整个三角支撑体系完成。

为防止斜撑杆失稳破坏，斜撑杆间距1.5米，要用纵向横杆相互连接固定，水平横向也用水平杆与满堂架相连，这样防止了撑杆的各个方向的失稳变形。

八层的斜撑与斜拉部分：八层采用斜撑杆直接支撑在模板下，撑杆下部固定在钢筋环上，而斜拉杆上部固定在八层满堂架水平杆上，下部固定在三角支撑体系的水平拉杆上。

这样，整个八层模板的作用力，全部传递到各层斜撑和斜拉杆上，充分发挥了架杆的轴向压力和拉力（如下图）。

3.3模板支撑体系受力分析：
该体系分两部分受力：七层悬挑三角框架部分，八层斜拉斜撑部分。

该两部分受力体系可从横向支撑和纵向失稳两个方面考虑。

横向支撑：由图可见，七层悬挑三角框架部分，由上端水平架四根架杆传递受力，八层斜杆拉撑部分由两根竿传递受力，总重力由6根杆件传递。

纵向支撑（防止失稳）：纵向支撑主要为防止脚手架纵向失稳，由方案图可知，纵向失稳由两方面进行约束。

水平向：斜向撑竿由水平向两根架杆三个方向进行约束。

斜向：纵向立杆增加剪刀撑，进行斜向支撑。

3.4计算模型确定与校核：
根据模板立杆支撑纵向间距，取1延长米为计算单位，即1×3.5米的板及梁的重量为计算单位（钢筋混凝土单位重量为26千牛/立方米）。

单位长度结构重量：(0.12*3.5*1+0.25*0.6)*26＝14.82（千牛）
考虑框架模板、龙骨及钢管支撑，混凝土振捣和施工荷载，将安全系数取1.5。

所以，
单位长度结构计算重量：14.82*1.5＝22.23千牛(取25千牛）
Φ48×3.5架杆的理论抗压抗拉力：0.205kN/mm2*489mm2=100 kN
轴向受力：
七层三角部分(30.95米处）的受力：25×4/6=16.67(千牛) ，由四根杆传递（单根受力4.15千牛）。

八层斜撑斜拉部分受力：25×2/6＝8.3(千牛)，由两根杆传递（单根受力4.15千牛）。

七层悬挑三角框架部分斜杆受力（按450角）：16.67*1.414=23.57 kN（最外排，最不利荷载）
单根水平杆受外向拉力：25/4=6.25 kN
因单个卡扣的理论抗滑移力为8.5千牛，所以，单根水平杆与内部满堂脚手架或埋件，至少有两处拉接，并保证可靠：8.5*2=17千牛
综上可见，实际轴向受力远远小于杆件的理论承载力，所以，只要保证杆件不纵向失稳，就可以把支撑及拉结点视为固定铰支座，承受上部传递下来的荷载。

受力模型见下图：
通过计算分析得出以下结论：单根杆件的抗拉抗压承载力，满足要求；连接扣件的抗滑移力，满足要求；架体整体连接，各方向自由度受到约束，满足要求。

4.架体支撑方案的实施要点
4.1 悬挑采用扣件式脚手架悬挑，自七层开始用6米架杆从框架边缘斜撑出，斜撑杆底部框架予埋间Φ25钢筋棍与斜撑杆连接，间距1米。

4.2 八层框架边缘框架梁也予埋间Φ25钢筋棍与斜撑杆连接，间距1米。

4.3 整个模板支撑体系的主要受力点为七层悬挑支撑体系和八层斜撑斜拉体系，此两部分为主要受力结构。

受力体系架杆交接点处一律用十字卡或转卡连接，受力水平杆件与满堂架体系连接时必须有两点连接，架杆需搭接接长时，搭接长度必须大于1米，并由两个转卡连接。

由于斜撑杆较长，虽能满足轴向受力要求，但自身挠度变形不能满足要求，所以，悬挑斜杆必须与水平杆用十字卡连接，保证撑竿在每小于1.5米的长度内都有一处连接点，且撑竿在30.95m处的水平杆连接必须在水平杆与垂直杆交接点处附近（小于150mm范围内），其水平杆必须与满堂架连接。

模板支撑立杆沿纵向增加剪刀撑，剪刀撑每跨3道。

4.4 悬挑结构端部模板按规范要求按3/1000起拱。

4.5 混凝土浇注采用先浇非悬挑部位，然后浇注悬挑部位，依次，向前进行。

4.6 扣件连接部位由专人检查，保证固定到位。

5.架体支撑结构预压
考虑理论与现实存在一定的差距。

在模板支设及钢筋绑扎基本完成以后。

必须经过荷载试验，即吊放相同计算荷载的砂袋（或袋装水泥），置于计算单位面积之上（该工程选一跨为试验单位），并用水准仪在模板下方观测架体的沉降变形情况，经12小时观察总沉降量<5mm满足要求。

6.结论
由此施工案例可见，这种方案虽然做法普通，但是经济和社会效益是显著的，在遇到此类工程施工时注意以下几点：1）优先考虑常规做法，推陈出新。

2）侧重做好力学计算与验算，考虑全面。

3）抓好施工过程控制，将方案落实到位。

参考文献
建筑施工手册（第四版）杜荣军、姜传库施工技术（2008.6）。