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高层室外连廊支撑架体新技术应用研究

发表时间：2020/12/24 来源：《基层建设》2020年第24期作者：葛倩1 齐子晓2

[导读] 摘要：高层建筑迅速发展，为达到消防安全的需求，高层建筑设计中外挑消防连廊逐渐增多，其中钢筋混凝土结构外挑连廊距地面高度高、施工难度大。

        1山东聊建集团有限公司山东聊城 252000
        2 山东聊建第四建设有限公司山东聊城 252000
        摘要：高层建筑迅速发展，为达到消防安全的需求，高层建筑设计中外挑消防连廊逐渐增多，其中钢筋混凝土结构外挑连廊距地面高度高、施工难度大。
        关键词：钢筋混凝土；外挑连廊；模板支撑；稳定性
        前言
        社会发展日新月异，如果用落地式脚手架搭设模板支撑，延长工作时间，工程投入高，且架体较高无法保证架体稳定性，恐架体失稳出现安全事故。考虑以上因素，项目部成立研究小组，经过研讨最终确定采用悬挑式模板支撑，选用工字钢做架体支撑。
        1 特点
        1.1与落地式架体相比大大缩小了架体搭设高度，能够保证模板架体的稳定性、安全性。
        1.2在施工外挑连廊的同时，其他工序可照常平行施工，提高工作效率
        1.3有利于缩短架体扎设时间与主体框架同时浇筑，提高钢筋混凝土结构整体性。
        1.4减少资金投入、节约工程成本。
        2 适用范围
        适用于现浇钢筋混凝土结构高空悬挑的梁、板构件的模板支撑。地面搭设架体高度过高或搭设地面架体投入大成本高的情况下使用本工法施工。
        3 工艺原理
        悬挑工字钢作为外挑连廊模板架体的承托，模板架体立杆坐落在悬挑的工字钢上，，利用悬挑工字钢自身承载力支撑架体、模板和施工荷载等活荷载，在支撑架体上支设模板，绑扎钢筋、浇筑砼完成整个部位的施工。例如金柱.润景苑13、17、18#楼工程19层有外挑钢筋混凝土连廊，要在浇筑18层楼面砼时提前预埋悬挑工字钢的固定铁件，在浇筑17层楼面砼时提前预埋支撑工字钢的槽钢或钢管固定铁件。模板架体支设高度与主体标准层架体高度一致。
        4 施工工艺流程及操作要点
        4.1工艺流程
        支撑工字钢的槽钢固定件的预埋——工字钢固定件的预埋——支设并固定工字钢——扎设模板支撑架体——支模板——绑扎钢筋——浇筑砼——拆除模板支撑架体和模板——拆除悬挑工字钢
        4.2各流程具体施工要点
        4.2.1 通过结构内力计算确定工字钢型号、工字钢间距、外伸长度，工字钢固定铁件及下部支撑能否满足外伸端上部脚手架传递的集中荷载。如
        （1）基本参数

（2）荷载布置参数

（3）主梁验算

        荷载标准值：
        q'=gk=0.205=0.205kN/m
        第1排：F'1=F1'/nz=5.1/1=5.1kN
        第2排：F'2=F2'/nz=6.9/1=6.9kN
        第3排：F'3=F3'/nz=2.7/1=2.7kN
        荷载设计值：
        q=1.2×gk=1.2×0.205=0.246kN/m
        第1排：F1=F1/nz=6.4/1=6.4kN
        第2排：F2=F2/nz=8.7/1=8.7kN
        第3排：F3=F3/nz=3.5/1=3.5kN

        4.2.2强度验算

        弯矩图（kN•m）
        σmax=Mmax/W=3.273×106/141000=23.213N/mm2≤[f]=215N/mm2
        符合要求！
        4.2.3抗剪验算

        剪力图（kN）
        τmax=Qmax/（8Izδ）[bh02-（b-δ）h2]=3.746×1000×[88×1602-（88-6）×140.22]/（8×11300000×6）=4.427N/mm2
        τmax=4.427N/mm2≤[τ]=125N/mm2
        符合要求！
        4.2.4挠度验算

        变形图（mm）
        νmax=0.731mm≤[ν]=2×lx/360=2×2500/360=13.889mm
        符合要求！
        4.2.5支座反力计算
        R1=0.354kN，R2=3.696kN，R3=15.978kN
        5 下撑杆件验算

        下撑杆件角度计算：
        β1=arctanL1/L2=arctan（3000/1500）=63.435°
        下撑杆件支座力：
        RX1=nzR3=1×15.978=15.978kN
        主梁轴向力：
        NXZ1=RX1/tanβ1=15.978/tan63.435°=7.989kN
        下撑杆件轴向力：
        NX1=RX1/sinβ1=15.978/sin63.435°=17.863kN
        下撑杆件的最大轴向拉力NX=max[Nx1...Nxi]=17.863kN
        下撑杆长度：
        L01=（L12+L22）0.5=（30002+15002）0.5=3354.102mm
        下撑杆长细比：
        λ1=L01/i=3354.102/31.5=106.479
        查《钢结构设计规范》GB50017-2003表C得，φ1=0.555
        轴心受压稳定性计算：
        σ1=NX1/（φ1A）=17863.477/（0.555×1024）=31.432N/mm2≤f=205N/mm2
        符合要求！
        对接焊缝验算：
        σ=NX/（lwt）=17.863×103/A=17.863×103/1024=17.445N/mm2≤fcw=185N/mm2
        符合要求！
        6 悬挑主梁整体稳定性验算
        主梁轴向力：N =[（NXZ1）]/nz=[（7.989）]/1=7.989kN
        压弯构件强度：σmax=Mmax/（γW）+N/A=3.273×106/（1.05×141×103）+7.989×103/2610=25.169N/mm2≤[f]=215N/mm2
        塑性发展系数γ
        符合要求！
        受弯构件整体稳定性分析：
        其中φb -- 均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数：
        查表《钢结构设计规范》（GB50017-2003）得，φb=1.3
        由于φb大于0.6，根据《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附表B，得到 φb值为0.85。
        σ = Mmax/（φbWx）=3.273×106/（0.853×141×103）=27.211N/mm2≤[f]=215N/mm2
        6.1为防止架体立杆失稳，在工字钢上焊固定钢筋将立杆根部套在焊接的钢筋上。
        6.2 严格控制模板标高、梁板的截面尺寸。
        6.3 钢筋绑扎牢固、搭接长度、锚固长度及位置要符合规范。
        6.4 浇筑混凝土过程中振捣要密实，收活时控制砼标高及表面平整度。
        6.5 模板拆除时要自上而下拆除，先拆模板，再拆架体，最后割掉工字钢支撑和拆除工字钢。
        7 总结
        按照专项施工方案扎设模板支撑架体及拼装模板，架体非常稳固，模板垂直平整度得到保证，混凝土构件光滑平整观感好，提高了工程质量。受到业主及监理好评。