高空大跨度连廊钢管悬挑式桁架模板支撑架施工技术.docx

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高空大跨度连廊钢管悬挑式桁架模板支撑架施工技术

54.5米高空大跨度钢筋混凝土连廊结构

施工技术

[摘要]：

本文介绍镇江XXXX广场工程1#楼54.5米高空8.26米～11.6米大跨度钢筋混凝土结构连廊钢管悬挑式桁架模板支撑架施工技术

[关键词]:

高空大跨度连廊结构模板支撑架钢管扣件三角形单元体斜位钢丝绳工字钢

一、工程概况

镇江市XXXX广场工程1#楼总建筑面积36805M2，地下一层，地上28层，框剪结构，该工程设计造型新颖，为上部连体方案，工程最高点为88.9m。

工程建筑立面呈“门”型，两塔楼相距8.260-11.60m，在19层标高+54.5m处，通过20层的大悬挑连廊结构将20～28层连成一体,20层以上结构荷载由宽650（500）、高2400（根部）～900（端部）、悬挑3514、3860、5340的三根对称的大悬挑梁支承；大悬挑梁端头间设有间距250宽的变形缝；20层大悬挑结构砼浇筑于2011年11月27日施工完成，施工过程中一切正常。

（20层连廊结构平面见图2）

图11#楼效果图

图2连廊悬挑结构部位梁布置图

二、总体施工方案确定

图3:

无锡东方时代广场26层结构平面图

借鉴无锡东方时代广场76.5米高空连廊结构模板支撑架施工方案,本工程决定采用φ48的脚手钢管、扣件等材料搭设模板支撑架;但本工程与无锡东方时代广场结构（图3）有较大的不同:

1）本工程结构跨度（11.6m）比无锡东方时代广场（8.8m）大;2）本工程悬挑梁截面比无锡东方时代广场大得多,本工程悬挑梁宽达650mm、梁高达2400mm；3）本结构跨度是变化的,从8.260m到11.60m;而无锡东方时代广场结构跨度是不变的;因此本工程模板支撑架方案要考虑结构以上几个特点:

1、悬挑承重支撑架利用φ48的脚手钢管、扣件等材料，以三角形为单元体，搭设跨度为8.260～11.60m跨的悬挑承重模板支撑架，悬挑模板支撑架的高度为10.325m和14.75m,（从13层楼和15层楼开始搭设）。

该方案搭拆方便，安全可靠，受力明确，且材料可周转利用，关键是通过内力计算，找出内力较大的节点和扣件位置，以便进行加固处理。

19层楼面标高处作为转换层，19层为模板支撑体系施工层。

2、钢管悬挑模板支撑架和原悬挑脚手架两体系各自独立。

连体悬挑模板支撑架的准备工作和拆除时需利用原悬挑脚手架，为此两体系应做好标识，严格管理。

3、19层的1-31、1-32轴和1-37、1-38轴剪力墙砼、19层顶悬挑部位的悬挑结构的混凝土强度等级提高一级。

4、待19层顶连廊悬挑结构砼强度达到100%后，再施工21层结构；桁架支撑体系在其外装修完工后再拆除。

这样悬挑承重支撑架内力计算只计算20层、21层两层框架结构的重量及施工荷载。

三、悬挑支撑架施工方案

1、基本假定

a．在1-A轴和1-J轴之间,横向上设13根斜立管,从标高43.68m处预埋；在1-J轴和1-S轴之间,横向上设19根斜立管,从标高39.25m处开始预埋；立管的横向间距为590mm、580mm左右，立管的纵向间距为650mm，，步距1475mm，内立杆紧贴砼墙面。

将钢管根底伸入洞中，在大梁Xaa、Xab下面均加一根斜支撑，其支撑间距为450mm。

（大梁Xaa、Xab下面设三根斜支撑管）。

图4支撑体系平面布置图

图5支撑体系南北向剖面示意图

图6支撑体系东西向剖面示意图一（1-A与1-J轴）

图7支撑体系东西向剖面示意图二（1-J与1-S轴）

b.支撑体系与剪力墙（剪力墙立面每间距650mm预留穿墙洞（60mm），在洞囗下面预留250mm×250mm×100mm的洞囗，水平各斜支撑点用钢管纵向通长连接，斜支撑点一定要紧逼预留洞囗中砼墙中，预留洞底面用细石砼做成21度斜面，（使斜钢管底面水平接触砼面）。

图8支撑架斜杆在墙体预留洞示意图

c.杆件间的扣件连接均视为铰接；

d.施工荷载通过垂直于连杆、平行于悬挑脚手架的水平钢管传递到节点上；

e.每边5至7道反拉钢丝绳（￠16）作为安全储备，在计算简图中忽略其作用。

钢丝绳的角度为30—60度。

可通过砼墙穿墙螺杆洞穿过与剪力墙连接固定（见后图片）。

2、荷载计算

2.120层结构荷载。

2.1.1梁板自重

20层板自重：

0.12x25=3.0KN/m2

20层框支梁自重：

1.5x0.6x25=22.5KN/m（跨中）

2.9x0.6x25=43.5KN/m（支座）

2.1.2施工活载取2.5KN/m2

2.1.3模板及支撑一层排架自重

支撑混凝土楼面2模板自重0.5KN/m2

支撑混凝土楼面的一层钢管自重1.5KN/m2

合计:

2.0KN/m2

2.221层结构荷载。

2.2.1梁板自重

21层板自重：

0.12x25=3.0KN/m2

21层梁柱折算自重：

4.0KN/m2

2.2.2施工活载取2.5KN/m2

每个节点受荷面积为0.6x0.7,取0.36平米

每个节点恒荷载为

（3.0+2.0+3.0+4.0）*0.36+43.5*0.6=30KN

（3.0+2.0+3.0+4.0）*0.36+22.5*0.6=18KN

每个节点活荷载为

（2.5+2.5）*0.36=2KN

2.1.4下部支撑排架自重由程序自动计算，钢容重取78KN/m2

考虑剪刀撑及水平拉杆重量，自重放大系数取2.0

结构重要性系数取1.1

3、内力计算

内力分析采用中国建筑科学研究院的PKPM软件，架体的结构应力图如图所示：

1）、1-A轴与1-J轴间支撑悬挑桁架脚手体系计算图：

图9支撑体系A-J轴恒载布置示意图

图10支撑体系A-J轴活载布置示意图

图11支撑体系A-J轴立面图

图12支撑体系A-J轴应力计算图

钢结构应力比图说明：

柱左：

强度计算应力比

右上：

平面内稳定应力比（对应长细比）

右下：

平面外稳定应力比（对应长细比）

计算结果：

采用的是脚手钢管（φ48x3.0）作为支撑体系，钢管强度应力比和对应长细比满足要求，每边5至7道反拉钢丝绳作为安全储备，在计算过程中忽略不计。

2）、1-J轴与1-S轴间支撑悬挑脚手架计算图：

图13支撑体系J-S轴恒载布置示意图

图14支撑体系J-S轴活载布置示意图

图15支撑体系J-S轴立面示意图

图16支撑体系J-S轴应力计算图

钢结构应力比图说明：

柱左：

强度计算应力比

右上：

平面内稳定应力比（对应长细比）

右下：

平面外稳定应力比（对应长细比）

计算结果：

采用的是脚手钢管（φ48x3.0）作为支撑体系，钢管强度应力比和对应长细比满足要求，每边5至7道反拉钢丝绳作为安全储备，在计算过程中忽略不计。

4、支座处混凝土局部承压计算

取受力最大斜杆-杆件号132，最大轴力为42KN（pkpm计算）

斜杆底衬不小于60见方的5mm厚木板

混凝土强度考虑未达设计值取C20；fc=9.6N/mm2

根据计算公式Fl≤1.35βcβlfcAln

Fl=42kn；βc=1.0；βl=1.0；

1.35βcβlfcAln=1.35x1x1x9.6x60x60=46KN>Fl

计算结果满足要求！

5、杆件间扣件抗滑移计算

按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》刘群主编，P96页，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.75，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.00kN。

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算（《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》5.2.5）:

其中Rc--扣件抗滑承载力设计值,取12.00kN；

R--纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

大横杆的自重标准值:

P1=0.038×1×2/2=0.038kN；

小横杆的自重标准值:

P2=0.038×0.8/2=0.015kN；

脚手板的自重标准值:

P3=0.3×0.8×1/2=0.12kN；

活荷载标准值:

Q=3×0.8×1/2=1.2kN；

荷载的设计值:

R=1.2×（0.038+0.015+0.12）+1.4×1.2=1.889kN；

R<12.00kN,所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!

6、20层悬挑模板支撑计算

1）、20层悬挑悬挑结构中梁的位置和枷架体系中立杆支撑钢管位置不可能正好相对，此时可用16的糟钢水平纵向放在斜支撑钢管上（尽量保证轴向、均匀受力，通过槽钢直接传力至斜支撑杆，不要通过扣件、杆件传力），固定好槽钢（槽钢背面焊接250长20钢筋插入斜支撑钢管）（见右图），再在槽钢上支撑梁模板立杆钢管，如梁模板支撑钢管与桁架体系的支撑钢管位置不远（小于等于300mm），立杆可将其斜连接；梁模下使用可调支撑钢管（如用钢管扣件，采用双扣件，同时梁模下水平杆下加短钢管加固支顶。

）

梁板下节点大样图：

图17模板立杆下布置的工字钢

图18模板支撑架上部梁板模板支撑示意图

2）、进行模板支撑计算，计算过程这里从略；

模板支架采用脚手钢管与工字钢、木方、可调支撑组合做为支撑体系,支架立杆双向水平间距均控制在600—700mm之间，上下水平杆间距控制在1200mm左右，底部设扫地杆，支撑架子设三道水平杆。

所有节点都有纵横向水平杆；支撑架子上铺100×100mm和50×100mm木方子，间距300mm，上面钉木胶板。

边龙骨留槽与木胶板钉紧，避免漏浆，大梁Xaa,Xab穿φ14对拉螺栓加固，对拉螺栓的间距为600mm，其它均是小梁，其模板间距参照大梁。

五：

悬挑支撑架体系施工

1）总体施工流程

13层开始搭设悬挑支撑架→19层模板支撑架→20层梁板模板→浇筑悬挑部份的剪力墙和梁砼（浇到板下底50mm）和20层其他部位的砼→浇筑20层悬挑部位板的砼→21层梁板砼（待20层连廊框架部位的砼强度达设计强度100%后浇筑）。

2）悬挑支撑架搭设顺序

由下而上，由里而外的原则，利用原来的悬挑脚手架架设悬挑支撑架，待1排三角形单元体安装结束后，再依照上棕顺序循序向上搭设到桁架合拢。

安装连杆、斜拉钢丝绳。

3）施工准备

材料要求

钢管：

选用外径φ48，壁厚3.5mm（最低不小于3.0mm）《直缝电焊钢管》或《低压流体输送用焊接钢管》中的3号普通钢管，其化学成分与机械性能应符合国家标准《碳素结构钢》（GB/T700）中Q235-A级钢的规定（——靠进场时带合格证控制）。

立杆、纵向水平（大横杆）杆、剪刀撑的钢管长度为4～6m，横向水平杆（小横杆）为0.6-6m。

图19模板支撑架搭设

扣件：

采用可锻铸铁制作的扣件，材质应符合《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定，扣件的附件也要符合有关规定。

扣件不能有裂纹、气孔、疏松、砂眼等铸造缺陷，扣件与钢管的贴合面要接触好，扣件夹紧钢管时，开口处最小距离要小于5mm。

（钢管、扣件的质量控制：

进场时带合格证控制或现场采取抽取样品进行检验的方法检查钢管和扣件的质量。

）

4）连墙杆的布置

a.水平间距小于3m，竖向间距1.475m。

排列形式梅花型。

原则上连墙杆层层相连，脚手架顶部连接墙件要适当加密。

b.边墙杆要靠主接点设置，偏离主接点的距离不应大于300mm。

图20水平杆与剪力墙连接

c.连接杆从底部第一层楼开始设置，并从底部第一步纵向水平杆处设与柱、墙的硬拉接。

5）、钢丝绳布置

在外墙内侧距墙200mm处预埋U型φ16钢筋环,作斜拉钢丝绳吊环，钢丝绳斜拉采用6*19φ16以上的规格强度等级要求，斜拉钢丝绳吊环利用剪力墙的穿墙孔作为钢丝绳拉接，位置与下层预留洞对直。

图21剪力墙上斜支撑杆支座

钢丝绳布置，在上下方向上，各有5-7道钢丝绳，在水平方向上，间距为2m，钢丝绳的角度30-60℃。

6）、施工操作要点

、所有搭设材料（钢管、扣件）质量应符合有关规定。

、脚手工必须是合格的有证书的脚手工，同时购买能显示扭力矩的扳手十把给脚手工使用。

、按设计长度配齐各种长短规格的钢管，分类堆放，尽量减少对接接头，杜绝现场割锯现象。

、为了20层A轴和S轴模板施工的安全，在A轴和S轴的外侧搭设临时脚手（用钢管搭设），到21层时，再按照以前脚手方案，在21层埋设糟钢，搭设悬挑的正式脚手架。

（如上图的支撑体系剖面图所示）。

图22钢丝绳与支撑架拉结

、斜支撑架搭设完成，上面满铺脚手板，封闭严密，作为支模操作平台；

7）.施工时注意点

（1）须在水平杆节点的内侧斜钢管、竖向立杆和斜撑节点的下口（即节点可能产生位移方向的一侧）采用双十字扣件，以提高节点处的抗滑移能力；

（2）受力斜杆件，在节点处外均加短钢管绑接，搭接区间长度为1m，两侧各不得少于2个旋转扣件，在同一平面上的接头宜相互错开一个单元体，以提高节点的抗拔能力。

图23搭设中的模板支撑架

（3）斜杆底端应撑在墙上预洞内顶紧，使斜撑荷载直接传于结构上，与墙体顶紧。

（4）、在支撑体系中，在每层，每个节点处都要有X、Y、两方向上的连接。

每二层中在其水平面上，要有X、Y、Z三方向水平连接，（Z方向上加一个斜连接剪刀撑）。

Z方向上斜连接原则：

剪刀撑水平杆要从剪力墙开始，节点要相连，纵横管要每根钢管都要有相连，大小、长度可不顾。

图24钢丝绳与剪力墙连接

图25Z方向钢管相连体系平面布置图

（5）在悬挑脚手架的18-19层部份,增加斜拉杆剪刀撑,将东西两边的脚手架联系起来,同时将荷载转换至砼墙上；以便分散脚手架的集中应力。

（6）、悬挑脚手架相对的应力比较集中处，在最高的六步斜支撑钢管到剪力墙上时，为加强剪力墙侧向承载力，将斜支撑钢管延长伸到楼面上。

将力传到（下面用5mm厚的木板做垫板）楼面上受力。

（在墙内用短钢管支撑剪力墙，短钢管要支应到斜支杆处）。

图26剪力墙斜支撑加固钢管示意图

（7）支撑架与剪力墙的预埋洞囗位置、标高必须准确，纵横成行，偏差不得大于25mm，剪力墙砼强度达70%且大于C20时，方可进行架体施工。

（8）所有水平拉接杆都要通过对拉螺丝或穿墙管固紧。

（9）支撑钢管处如无剪力墙，可将支撑钢管直接按在楼面上（下面是50mm的垫板）。

（10）1-A轴到1-J轴悬挑脚手与1-J轴到1-S轴处悬挑脚手架不相连时，要将两边水平钢管各自伸入对方，两边各用两个扣件相连。

图27剪力墙斜支撑加固钢管

六、20层悬挑结构砼浇筑

1）、砼浇筑顺序

浇筑20层柱、剪力墙砼→浇筑悬挑部份的梁砼（浇到板下底50mm）和20层其他部位的砼→浇筑20层悬挑部位板的砼→21层梁板砼（待20层连廊框架部位的砼强度达设计强度100%后浇筑）。

2）、砼浇筑：

a）.混凝土工程施工机械主要为混凝土输送泵、混凝土图28连廊悬挑结构砼浇筑

罐车、布料杆和振捣器。

混凝土输送泵选用一台HBT80泵，泵管直径φ125；

b）.入模时,要分层分步均匀下灰，在浇筑20层砼时，从20层连廊结构的中心开始浇筑砼，同时向两边均匀浇筑，（以防将荷载集中一边），尽可能减少砼泵对模板、支架的水平冲击，同时砼泵不能支撑在悬挑结构部位。

c）.墙、柱混凝土浇灌厚度利用尺杆和手把灯进行控制，混凝土浇筑采用分层浇筑法，每层高度为40cm左右。

d）.首先浇筑梁混凝土，浇筑到板下面50mm时停下；再绑扎板钢筋。

e）.最后浇筑板砼。

f）.浇筑与振捣紧密配合，用“赶浆法”保持水泥浆沿梁底包裹石子向前推进，均应振实后再下料，梁底及梁帮部位注意振实。

g）.浇筑顶板混凝土的虚铺厚度应略大于板厚，振捣完后用大杠将表面混凝土找平，混凝土初凝前用木抹子搓压两遍，铁抹子收光，混凝土表面进行扫毛处理。

浇筑板混凝土时不允许用振捣棒铺摊混凝土。

h）.在浇筑砼时，严禁施工人员过度集中堆在一起，人员要分散施工。

3）、混凝土养护

常温时混凝土的养护在混凝土浇筑完毕后12h内开始进行，混凝土养护要设专人负责。

楼板砼早期养护采用覆盖塑料布进行保湿养护，楼层放线完后表面覆盖麻袋片进行浇水养护，养护期间要始终保证混凝土处于湿润状态。

墙、柱混凝土养护采用覆盖塑料布养护，塑料布要覆盖封闭严密，防止风吹敞露，保持膜内潮湿，并经常检查，在墙、柱上部喷水养护。

楼板混凝土强度≤1.2Mpa前，不得上人和进行其它作业。

七、技术质量保证措施

1、提高架体稳定性。

反拉钢丝绳要保证通顺，不得被钢管等部件阻挡而形成折线形状。

调节花篮螺栓使其松紧适度，受力明确。

利用剪力墙立模板时留下的穿墙螺栓孔，锚入钢筋与架体拉紧扣牢，每步架均设置，水平间距不大于1m。

2、为保证系统与剪力墙间有可靠连接，水平杆与斜撑杆端用扣件及钢管扣牢。

3、桁架体系安装完毕后，要全面进行综合性的检查验收、签证，对所有节点逐一进行复拧复紧，扣件螺栓扭力矩不得小于40N·m，且不大于65N·m，检查时用彩色粉笔做出标记，确保一个不漏。

4、检查人员配专门的检查工具,以便检查扣件螺栓扭力矩不得小于40N·m，不大于65N·m。

5、悬挑桁架体合龙后，要用密目安全网作整体封闭。

7、参照节点位移图，位移数量较大处，其接头处扣件增加一只。

同时增加上提弧度值。

八、悬挑桁架体的拆除

1）、在31、32、37、38轴剪力墙进行“外装饰面、保温材料等安装时要利用桁架体系或原来的悬挑脚手架。

2）、拆除前应通知各有关分包、协作单位进行全面检查，待架体上的建筑外装修、幕墙和吊顶等全部施工完毕，并经验收合格，方可会签拆除通知书。

3）、拆除前，再次全面检查架体上的扣件连接点，根据检查结果对后拆的松动杆件、扣件等先进行加固，以保证拆除过程中的安全。

4）、清理架体上的杂物及多余的脚手饭、钢管等周转材料，及时用塔吊吊运到指定地点，严禁抛物。

5）、拆除顺序应与搭设顺序相反，由上向下同步进行，严禁上下同时作业，每拆除一步架后，都要完善外装饰。

九、安全质量注意事项

1.搭设前向搭设人员详细交底,了解搭设方法.

2.搭设时系好安全带,下方禁止人员通过.扣件、钢管要挑选，不合格的钢管要剔出，钢管管壁厚要大于3.0mm。

3．上挑架不得堆放吊斗等大的集中荷载。

4．砼要振密实，一小时后复振。

5.在两塔楼间布置安全防护棚。

桁架体系搭设期间在外围加强警戒，禁止行人通过。

6.六级以上大风、大雨天气，暂停在脚手架上作业，暂停浇筑砼，雨风后，检查架子状态后方能上人作业。

7.搭设及拆除过程必须有专职架子工去完成，禁止无证上岗，搭设时应系好安全带，把扳手系在腰间，严禁抛掷物料，以防坠物伤人，严格按高空作业要求进行施工。

8.加强使用过程中的检查工作，发现问题及时解决。

十、应急措施

1、施工过程中安排专人检查挑架的状况；

2、特别砼浇筑时，要专人负责监督悬挑支撑架的情况，发生杆件变形等异常情况，立即停止浇筑，施工人员迅速脱离施工场地，待查明原因，加固处理后再继续施工。

3、搭设过程中要及时设置斜剪刀撑，避免脚手架在搭设过程中发生偏斜。

4.每次搭设完毕后，应由安全、技术、工程、材料等有关部门人员进行检查验收，检查合格后能使用。

5.严格避免以下违章作业：

、利用脚手架吊运重物。

、作业人员攀登架子上下。

、推车在架子上跑动。

、脚手架上安装吊装缆绳。

、任意拆除脚手架部件和斜撑。

、起吊构件和器材时，碰撞或拖动脚手架。

、当立杆悬空，连接松动；架子倾斜，杆件变形等现象出现时，在问题解决之前应暂时停止使用脚手架，解决后，应检查合格后方可继续使用。

十一、结束语

本工程54.5米高空8.26～11.6米大跨度连廊20层大悬挑结构砼浇筑于2011年11月27日施工完成，施工过程中一切正常；施工时若采用钢桁架作为承重支撑架费用投入大，且焊缝质量要求较难保证，在本工程上采用钢管、扣件搭设高空模板悬挑承重支撑架，节约了大量的模板支撑费用，且悬挑支撑架与主体结构同步施工，保证了工程主体结构工期，高空中大跨度连廊悬挑结构施工取得了良好的效果，取得了较好的经济效益和社会效益。

图29连廊施工完成后的高空模板支撑架