吳雋

（上海建工五建集團(tuán)有限公司，上海 200063）

1 懸挑結(jié)構(gòu)概況

T3 塔樓16、17、18 層層高分別為4.2 m、4.2 m、4.5 m，19 層（結(jié)構(gòu)標(biāo)高81.45 m）西南陽(yáng)角位置存在面積約為100 m2懸挑梁板結(jié)構(gòu)（圖1），最大梁截面500 mm×2 000 mm，板厚200 mm，結(jié)構(gòu)最大凈挑長(zhǎng)度4.36 m。 另KL13（1A）、KL12（1A）混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)含變截面勁性型鋼梁， 懸挑區(qū)域變截面勁性型鋼梁截面高度900 mm，非懸挑區(qū)域變截面勁性型鋼梁截面高度650 mm，L12 （2A）、L11（3A）、L10（3A）、KL12（2A）、L12（1A）混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)均含勁性型鋼，截面高度400 mm。

圖1 19 層結(jié)構(gòu)平面布置

2 懸挑結(jié)構(gòu)支模施工難點(diǎn)

（1）高度高，懸挑結(jié)構(gòu)距離地面高度為81.45 m。

（2）懸挑長(zhǎng)度大，最大凈挑長(zhǎng)度4.36 m。

（3）施工危險(xiǎn)性大，模板施工無操作面。

3 方案比選

方案總體思路是利用鋼管模板支架直接承受懸挑結(jié)構(gòu)的自重和施工荷載，外挑型鋼作為鋼管支架的承力構(gòu)件，但采用何種受力體系仍需通過多個(gè)方案比選獲得最符合本項(xiàng)目的受力體系，并輔以相關(guān)的構(gòu)造操作和安全措施進(jìn)行施工。

3.1 三種不同形式的懸挑支模平臺(tái)設(shè)計(jì)

方案一：下?lián)问綉姨糁Ｆ脚_(tái)，在16、17、18 層連續(xù)3 層設(shè)置型鋼挑梁作為承力構(gòu)件，16、17 層設(shè)置型鋼斜撐作為傳力構(gòu)件，支模架體高度4.5 m，詳見圖2。

圖2 下?lián)问綉姨糁Ｆ脚_(tái)剖面

方案二：撐拉式懸挑支模平臺(tái)，在17 層設(shè)置型鋼挑梁作為承力構(gòu)件，16、17 層分別設(shè)置型鋼斜撐及2 道鋼絲繩斜拉作為傳力構(gòu)件， 支模架體高度8.7 m，詳見圖3。

圖3 撐拉式懸挑支模平臺(tái)剖面

方案三：上拉式懸挑支模平臺(tái)，在16 層設(shè)置型鋼挑梁作為承力構(gòu)件，16、17 層設(shè)置鋼拉桿作為傳力構(gòu)件，支模架高度12.9 m，詳見圖4。

圖4 上拉式懸挑支模平臺(tái)剖面

3.2 三種不同形式的懸挑支模平臺(tái)比較

3.2.1 施工難易和可操作性比較

下?lián)问綉姨糁Ｆ脚_(tái)對(duì)于傳力構(gòu)件安裝定位精度要求極高，需保證連續(xù)3 層型鋼挑梁不產(chǎn)生偏心傳力，實(shí)際施工難度極高且同一方向傳力節(jié)點(diǎn)過多無法保證不產(chǎn)生偏心傳力。若采用撐拉式懸挑支模平臺(tái)，能解決同一方向偏心傳力問題，但結(jié)合本工程塔樓核心筒+大框架結(jié)構(gòu)類型分析，型鋼斜撐無剪力墻作為下支撐點(diǎn)，下支撐點(diǎn)若設(shè)置在結(jié)構(gòu)梁面，支撐角度無法得到有效保證且預(yù)埋支撐點(diǎn)錨板安裝定位精度要求較高，初步計(jì)算撐拉式懸挑支模平臺(tái)鋼絲繩為主要受力而型鋼斜撐受力效果不佳。若采用上拉式懸挑支模平臺(tái)，能解決傳力方向不產(chǎn)生偏心問題，上拉點(diǎn)錨板可根據(jù)型鋼挑梁定位調(diào)整位置。 從安全角度考慮，下?lián)涡弯摕o法確保安全拆除，需另搭設(shè)防護(hù)架上人拆除，而上拉桿拆除無需另搭設(shè)外腳手架配合，滿足安全拆除且操作簡(jiǎn)便。

3.2.2 經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

按市場(chǎng)材料價(jià)格、 安裝工期進(jìn)行匯總計(jì)算，經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比結(jié)果見表1。

表1 三種懸挑支模平臺(tái)經(jīng)濟(jì)技術(shù)對(duì)比

通過對(duì)以上三種方案的可行性綜合分析，選擇第三種方案，即上拉式懸挑支模平臺(tái)，它除了經(jīng)濟(jì)節(jié)約外，還具備施工方便、安全可靠等特點(diǎn)。

4 搭設(shè)構(gòu)造與節(jié)點(diǎn)驗(yàn)算

懸挑結(jié)構(gòu)支模采用在16 層樓板面懸挑25a#工字鋼作為支模架主梁， 懸挑鋼梁采用預(yù)埋φ20 mm的錨環(huán)固定， 主梁上設(shè)14# 工字鋼聯(lián)梁， 并設(shè)置B100 mm×5 mm 箱型截面鋼拉桿固定在17 層與18 層， 在懸挑鋼梁支點(diǎn)及拉桿錨點(diǎn)處設(shè)置反力支架抵消拉桿傳遞的豎向荷載。 平臺(tái)采用軟硬隔離結(jié)合，軟隔離采用網(wǎng)孔50 mm 白色安全網(wǎng)，硬隔離采用木枋+模板進(jìn)行封閉。 17 層布置部分拉桿，拉桿距離懸挑鋼梁端部3 m，18 層布置全部拉桿，拉桿距離懸挑鋼梁端部1.2 m。 懸挑鋼梁上支模架體搭設(shè)高度12.9 m， 采用扣件式鋼管腳手架搭設(shè)模板支模體系。

經(jīng)受力分析及計(jì)算，高空吊拉型鋼支模平臺(tái)載荷主要以軸力形式體現(xiàn)，通過設(shè)計(jì)連接點(diǎn)最終傳力至結(jié)構(gòu)達(dá)到利用結(jié)構(gòu)承受所有載荷的目的。

4.1 耳板及插銷

上拉式懸挑支模平臺(tái)中拉桿與工字鋼主梁、拉桿與結(jié)構(gòu)梁錨板連接設(shè)計(jì)均采用銷軸連接形式（鉸接）。 經(jīng)受力計(jì)算拉桿最大軸力（Ns）為221.9 kN，選用拉桿單耳板進(jìn)行計(jì)算。

4.1.1 拉桿耳板驗(yàn)算

拉桿耳板t=25 mm，b=70 mm，d0=60 mm，a=90 mm，f=205 N/mm2。

（1）構(gòu)造要求

be=2t+16=66 mm≤b；4bc/3=88 mm≤a，滿足要求。

（2）孔凈截面處的抗拉強(qiáng)度驗(yàn)算

b1=min（2 t+16，b-d0/3）=50 mm；

σ=Ns/(2tb1)= 88.76 N/mm2≤f，滿足要求。

（3）端部截面抗拉（劈開）強(qiáng)度驗(yàn)算

σ=Ns/[2t（a-2d0/3）]= 88.76 N/mm2≤f，滿足要求。

（4）抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算

滿足要求。

4.1.2 插銷驗(yàn)算

經(jīng)受力計(jì)算， 耳板插銷直徑需滿足最大軸力N=221.9 kN 的剪切作用。 插銷采用Q345 鋼材，抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值fvb=165 N/mm2。

τb=N/（nvπd2/4）＜fvb，解得d＞41.39 mm，插銷直徑d 取50 mm，滿足要求。

4.2 工字鋼錨板

拉桿一端拉在懸挑型鋼上， 對(duì)于斜拉桿水平分力，既對(duì)弧形梁產(chǎn)生彎矩，也對(duì)懸挑型鋼產(chǎn)生水平推力， 水平分力通過在工字鋼主梁設(shè)置鋼筋穿孔塞焊錨板抵消。

經(jīng)受力計(jì)算， 拉桿支點(diǎn)最大水平分力為N=159.7 kN，錨板采用Q235 鋼材，τb=N/（nvπd2/4）＜fvb，解得d＞20.58 mm， 配4 根直徑25 mm 三級(jí)鋼筋，滿足抗剪要求。

埋板對(duì)樓板（C30） 側(cè)壁抗壓驗(yàn)算：N/A=13.3N/mm2＜14.3 N/mm2，滿足要求。

4.3 結(jié)構(gòu)梁錨板

拉桿軸力對(duì)結(jié)構(gòu)梁產(chǎn)生豎向分力及水平分力，在結(jié)構(gòu)梁上設(shè)計(jì)錨板抵消豎向分力及水平分力。

經(jīng)受力計(jì)算， 拉桿錨點(diǎn)處最大水平分力124.78 kN，最大豎向分力198.6 kN。

（1）抗壓強(qiáng)度復(fù)核：F/A=1.04 N/mm2＜14.3 N/mm2，滿足要求。

4.4 回頂支架

斜拉桿豎向分力通過對(duì)18 層、17 層錨點(diǎn)處結(jié)構(gòu)梁進(jìn)行回頂來抵消，立桿步距1 200 mm，按300 mm×300 mm 布置，頂托上設(shè)木枋，確保集中荷載傳遞到周邊的立桿（木枋沿梁縱向布置）。

經(jīng)受力計(jì)算，斜拉桿豎向分力最大為198.6 kN，根據(jù)立桿布置， 至少有12 根主要受力鋼管（φ48.3 mm×3.0 mm）支撐抵消反力（忽略梁本身承載力）以保證安全。

17、18 層錨點(diǎn)最大豎向合力位于17 編號(hào)懸挑鋼梁位置Nd=172.9+105.2=278.1 kN。

l02=kμ2h=1.155×1.669×1 200=2 313 mm；λ=l02/i=2313/15.9=145.48≤[λ]=150；fd＝Nd/(φA)＝278 100/(0.328×424×12)＝166 N/mm2≤[f]＝205 N/mm2， 滿足要求。

5 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→預(yù)埋型鋼錨環(huán)、錨板→工字鋼主梁設(shè)置→工字鋼主梁距懸挑端3 m（17 層拉桿拉點(diǎn)）范圍內(nèi)架設(shè)聯(lián)梁、 工作平臺(tái)及安全網(wǎng)→預(yù)埋17 層結(jié)構(gòu)梁錨板、安裝拉桿→架設(shè)其余聯(lián)梁、工作平臺(tái)及安全網(wǎng)→預(yù)埋18 層結(jié)構(gòu)梁錨板、 安裝拉桿→搭設(shè)高支模架體及其他施工設(shè)施→模板鋼管架拆除→斜拉桿拆除→聯(lián)梁拆除→安裝吊拉葫蘆、配合人工拆除工字鋼主梁。

6 結(jié)語

高空吊拉型鋼支模平臺(tái)在安全可靠、 施工簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)節(jié)約等方面已經(jīng)得到驗(yàn)證，具有較好的推廣意義。類似高空大懸挑結(jié)構(gòu)可參考上述設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)，亦可在材料選擇、連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、受力分析等方面再進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化完善。