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某懸挑斜置結(jié)構(gòu)模板支架方案對(duì)比分析

文檔作者：陳佳佳1，孟少平1，馮英潔1，王永泉2 文檔來源： 1．東南大學(xué)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 2．河海大學(xué)水利水電學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年11月01日
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72
施工技術(shù)
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2011年3月上
第40卷第336期
某懸挑斜置結(jié)構(gòu)模板支架方案對(duì)比分析
陳佳佳1，孟少平1，馮英潔1，王永泉2
(1．東南大學(xué)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210096；
2．河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇南京210098)
[摘要]以位于合肥的渡江戰(zhàn)役紀(jì)念館為工程背景，對(duì)其外懸挑巨型船頭傾斜結(jié)構(gòu)的模板支架方案進(jìn)行研究。介
紹了其工程特點(diǎn)與難點(diǎn)，針對(duì)該工程存在的外形高大，懸挑突出，模板支架承受水平推力較大等問題，提出了4種
模板支架方案，從施工難度、施工工期、工程造價(jià)、安全性等方面，對(duì)各方案進(jìn)行詳細(xì)闡述，并對(duì)比分析了各自優(yōu)劣
性，工程模板支架方案的最終確定需綜合考慮各項(xiàng)因素。最后對(duì)模板支架的搭設(shè)提出了合理化的施工建議。
[關(guān)鍵詞]懸挑斜置結(jié)構(gòu)；模板支架；方案對(duì)比；施工安全
[中圖分類號(hào)]TU745；TU731．2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)】1002—8498(2011)05-0072-04
Comparison of Formwork Support Programs for
an Oblique Cantilever Structure
Chen Jiajial，Meng Shaopin91，F(xiàn)eng Yingjiel，Wang Yongquan2
(1．Key Laboratory of Concrete and Prestressed Concrete Structures of Ministry of Education，
Southeast University，Nn吩ng，)詭ngsu 210096．China；
2．Water Resources and Hydropower Department ofHohai University，№彬增，Jiangsu 210098，China)
Abstract：Based on the Changjiang-crossing Campaign Memorial in Hefei city，formwork support
programs of concrete structure in the giant bow·shape cantilever tilt position are studied．The
characteristics and the difficulties of engineering are introduced．Based on the existed problems such as
huge shape，large cantilever and big horizontal force，four programs are put forward and compared from
construction difficulty，construction schedule，project cost，security and other aspects．Takeing into
account every factors，the final program is determined．Some reasonable construction suggestions are
finally invited．
Key words：oblique cantilever structure；formwork support；program comparison；construction safety
隨著各項(xiàng)事業(yè)和科技的進(jìn)步，建筑物不斷向高
層和復(fù)雜外形方向發(fā)展。近年來更是涌現(xiàn)出一批大
懸挑結(jié)構(gòu)，并都有各自的特點(diǎn)與施工難點(diǎn)，此類建筑
的施工方案一直備受關(guān)注¨’31。本文以一懸挑斜置
結(jié)構(gòu)為例，研究其模板支架方案。
1工程概況
渡江戰(zhàn)役紀(jì)念館工程位于安徽省合肥市濱湖新
區(qū)，地下1層，地上3層，框架剪力墻結(jié)構(gòu)，建筑高度
為18．050m，總建筑用地面積218 878m2，總建筑面
積17 033m2。建筑外形呈兩塊三角形，中間部分相
連，其中懸挑斜置結(jié)構(gòu)處的傾角為490，屬于大傾角
懸挑結(jié)構(gòu)(見圖1)。
該工程⑩一⑩軸為懸挑斜置結(jié)構(gòu)部分，懸挑長
[收稿日期】2010-04-12；【修訂日期]2010-08．18
[作者簡介】陳佳佳，東南大學(xué)混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)教育部重
點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室碩士研究生，南京市四牌樓2號(hào)東南大學(xué)土木工程學(xué)院
210096，電話：13851525086。E-mall：051041@126．corn
度34．Om，最大懸挑高度近40m。主三角桁架梁截
面尺寸為2 500mm×600mm，即構(gòu)成圖lb所示斜三
角外形，包括斜屋頂大梁和下部水平傾斜49。斜梁。
每層層高處布置主梁，截面尺寸2 000mm X 600mm。
與主梁(兩斜向主三角桁架梁及水平樓層主梁)垂
直方向布置次梁，其水平間距約為2 608mm，截面尺
寸1 100mm×450mm。外部混凝土墻體部分格構(gòu)，
地上2層與屋頂間空間較大。
2工程特點(diǎn)與難點(diǎn)
2．1工程特點(diǎn)
I)結(jié)構(gòu)外形渡江戰(zhàn)役紀(jì)念館工程上部結(jié)構(gòu)
為兩個(gè)三角形，中間部分相連。上部屋頂沿原結(jié)構(gòu)
19。傾斜上升，下部大傾角49。。
2)主次梁布置及其特點(diǎn)由于結(jié)構(gòu)成型及受
力需要，本懸挑斜置結(jié)構(gòu)主梁包括主三角桁架梁及
各層主梁兩部分。主三角桁架梁即該懸挑斜置結(jié)構(gòu)
萬方數(shù)據(jù)
陳佳佳等：某懸挑斜置結(jié)構(gòu)模板支架方案對(duì)比分析73
圖1大傾角最挑結(jié)構(gòu)
Fig．1 Large，obnque cantilever structure
的外骨架，由上部斜屋頂大梁與下部49。斜粱構(gòu)成。
因傾斜角度較大，其截面尺寸為垂直于梁長方向截
面的尺寸，重力方向的各項(xiàng)數(shù)據(jù)需另行計(jì)算。而次
梁則在垂直于主梁方向布置，在主三角桁架梁上其
次梁截面亦有斜面，這些在優(yōu)選施工方案的過程中
都要予以考慮。
3)結(jié)構(gòu)成型要求雖然支撐體系只承擔(dān)上部
結(jié)構(gòu)自重，即豎向荷載，但由于49。的水平傾角，豎
向荷載將分解成沿49。梁方向及垂直于梁方向的兩
個(gè)分力，而模板支架與上部主體結(jié)構(gòu)的連接程度有
限，摩擦力較小，實(shí)際上模板支架將承擔(dān)很大的水平
推力作用。若模板支架的抗側(cè)剛度不足，水平位移
或豎向位移過大，必將影響結(jié)構(gòu)的成型。
2．2工程難點(diǎn)
1)大傾角混凝土構(gòu)件的模板布置主三角桁
架梁最大有49。的水平傾角，澆筑混凝土過程中會(huì)
存在較大的側(cè)模壓力，模板設(shè)計(jì)過程中需充分考慮，
且對(duì)拉螺栓應(yīng)詳細(xì)設(shè)計(jì)以確保滿足要求。另外在此
水平傾角下，構(gòu)件混凝土的振搗和成型也需有較高
的技術(shù)要求。
2)懸挑斜置構(gòu)件的支撐體系為滿足主體結(jié)
構(gòu)自身的承載力，各混凝土構(gòu)件截面設(shè)計(jì)尺寸較大，
其中主三角桁架梁截面尺寸為2 500ram×600ram，
加上外墻體自重的影響，主三角桁架粱下支撐體系
需要承擔(dān)的荷載較大。且該工程懸臂結(jié)構(gòu)施工所需
的高支架平臺(tái)的最大搭設(shè)高度達(dá)40m，單層搭設(shè)面
積約為2 500m2，支撐體系需要承受的總荷載將達(dá)
75 000kN，屬于高大支模范圍，粱下支撐最大需承擔(dān)
417kN／m的荷載，使用普通立桿其穩(wěn)定性難以滿
足。懸挑斜置結(jié)構(gòu)490的傾斜角為支撐體系帶來不
可忽略的水平荷載。懸挑斜置結(jié)構(gòu)計(jì)算不能僅考慮
豎向受力狀態(tài)，因?yàn)榭箓?cè)構(gòu)件的承載能力很有可能
得不到滿足而造成支撐體系的破壞。另外過大的水
平位移也會(huì)影響上部結(jié)構(gòu)的變形與受力。
3)構(gòu)造措施49。的水平傾角使得支撐體系與
上部結(jié)構(gòu)之間的連接成為施工重點(diǎn)之一。需保證支
撐體系與上部結(jié)構(gòu)有比較可靠的連接，這樣也能夠
分擔(dān)一部分水平作用，減少水平荷載對(duì)支撐體系的
影響。
3施工方案確定
根據(jù)施工條件，該高支架支撐系統(tǒng)的搭設(shè)和混
凝土的施工可分為5個(gè)工況(見圖2)。①工況1
澆筑AB桁架梁及l(fā)層(標(biāo)高6．000m)梁板；②工況
2澆筑BC桁架梁及2層(標(biāo)高12．000m)梁板；③
工況3澆筑CD桁架梁及3層(標(biāo)高18．000m)梁
板；④工況4澆筑4層(標(biāo)高18．000m以上，⑩一
⑩軸處)梁板；⑤工況5 澆筑4層(標(biāo)高18．000m
以上，⑥一⑩軸處)梁板。各工況下②，④，⑥，⑧，
⑥，⑩各區(qū)內(nèi)支撐系統(tǒng)承擔(dān)的荷載如表1所示。
表1各工況下荷載布置
Table 1 Loads under each condition kN／m
工況l 2 3 4 5
按此施工順序，可有4種模板支架方案供選擇。
1)方案l 改變主體懸臂結(jié)構(gòu)，充分利用其承
重能力。即將主三角桁架梁設(shè)計(jì)成鋼骨桁架外包混
凝土，其具有極高的剛度及強(qiáng)度，能夠分擔(dān)較多的主
體結(jié)構(gòu)荷載。考慮主體結(jié)構(gòu)的自承重能力，各分區(qū)
的支架支撐體系只需承擔(dān)各分工況內(nèi)的荷載，并還
能進(jìn)行～定程度的折減。這樣，計(jì)算荷載的減少能
顯著減小支架支撐體系的規(guī)模，降低腳手架用量，節(jié)
約材料，縮短工期，從而降低施工成本。但是該方案
對(duì)懸臂結(jié)構(gòu)主三角桁架梁的自承重能力要求高，該
萬方數(shù)據(jù)
74 施工技術(shù)第40卷
圖2⑩一⑩軸施工工況及混凝土澆筑分區(qū)
Fig．2 Construction working conditions of axis
⑥一⑩and partition of concrete pouring
鋼骨桁架外包混凝土結(jié)構(gòu)能夠承擔(dān)的荷載大小尚未
知，盲目地折減荷載數(shù)值也會(huì)帶來安全隱患。
2)方案2采用預(yù)應(yīng)力筋調(diào)控結(jié)構(gòu)變形。本工
程最大的問題在于高支架支撐體系承受了很大的水
平荷載，體系水平抗側(cè)剛度不夠，位移過大，會(huì)影響
主體結(jié)構(gòu)的受力及找形。一般高支架支撐體系，其
安全多是由立桿穩(wěn)定性控制，水平抗側(cè)構(gòu)件就從構(gòu)
造上設(shè)置剪刀撐來滿足。但如此大的水平推力，剪
刀撐將會(huì)布置得很密集。針對(duì)此問題，該方案從控
制水平力著手，避免了一般的水平抗側(cè)力構(gòu)件喪失
承載能力后引發(fā)支撐體系的傾覆倒塌。但在實(shí)際操
作中，該方案對(duì)預(yù)應(yīng)力技術(shù)要求比較高，錨固安全性
及張拉水平需要由專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行有效控制。
3)方案3保守估計(jì)，完全忽略主體結(jié)構(gòu)的自
承重能力。根據(jù)此假定，②，④和⑥區(qū)荷載較大，其
腳手架支撐系統(tǒng)為超荷超高支模架，腳手架支撐的
強(qiáng)度及支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定尤其重要，若采用普通鋼管
作為立桿，腳手架支撐的安全問題很難解決，如果采
用全型鋼支模，需要一次性投入大量型鋼，且現(xiàn)場(chǎng)焊
接量大，成本過高，因而本方案采用型鋼與64s×
3．0鋼管組合支模體系，即采用型鋼代替常規(guī)鋼管
承重腳手架的立桿來承擔(dān)豎向超大荷載，通過提前
焊接在槽鋼立桿上的“耳桿連接器”(見圖3)H。將
所有槽鋼立桿與縱橫向水平鋼管連成一體，由縱橫
向水平鋼管提供側(cè)向水平約束，從而組成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，
解決了支模的荷載和整體穩(wěn)定性問題，而其余區(qū)域
可采用648×3．0鋼管腳手架。型鋼立桿采用
[20a，縱橫向水平鋼管采用妒8×3．0鋼管，水平主
梁、次梁均采用熱軋普通工字鋼。
圖3焊有“耳桿連接器”的槽鋼立桿
Fig．3 Channel pole welded with ear rod connection
為解決水平抗側(cè)剛度問題，該方案需設(shè)置多道支
撐系統(tǒng)：①立桿橫距和縱距為0．6m，立桿步距1．2m，
連接主三角桁架的縱梁下局部加密。②支架荔面
(橫向)外立面應(yīng)設(shè)置斜撐，與主三角桁架梁斜面接近
垂直方向的斜撐間距為2．4m，與主三角桁架梁斜面
接近平行方向的斜撐間距為4．8m，沿y方向(縱向)
按每2根立桿間距(1．2m)設(shè)置一榀帶此斜撐的腳手
架，主三角桁架梁(沿善方向的橫梁)下部4根立桿
(包括槽鋼)每榀必須設(shè)置；zy面(縱向)外立面應(yīng)設(shè)
置斜撐，斜撐間距為4．8m，沿戈方向(橫向)按每3根
立桿間距(1．8m)設(shè)置一榀帶此斜撐的腳手架，連接
主三角桁架梁(沿，，方向的縱梁)下部的4根立桿每
榀都必須設(shè)置。③在腳手架的頂部、底部設(shè)置雙層水
平剪刀撐，中間按每5步6m高設(shè)置雙層水平剪刀撐
(具體位置根據(jù)梁的標(biāo)高在梁下設(shè)置，大約位置在
6．000，12．ooo，18．ooo，24．000m和36．O()0rri標(biāo)高處)，
在雙層水平剪刀撐之間，搿面(橫向)和萬面(縱向)
每榀都必須設(shè)置桁架加強(qiáng)層。
這個(gè)方案完全忽略上部主體結(jié)構(gòu)的自承重，在
安全上不存在問題，可是工藝上涉及焊接及扣件連
接，且桿件眾多，材料耗費(fèi)嚴(yán)重，會(huì)大大拖延工期。
4)方案4仍保守估計(jì)，但是以型鋼塔架承擔(dān)
主要荷載，以減少立桿數(shù)量。本方案保留方案3中
②，④和⑥區(qū)內(nèi)的支撐方案，但針對(duì)⑩，⑩，⑩區(qū)內(nèi)過
于密集的鋼管提出一點(diǎn)改進(jìn)措施。從施工時(shí)間和操
作來說，密集的鋼管意味著眾多的扣件連接，本方案
先搭設(shè)一型鋼塔架承擔(dān)部分荷載，這樣其余鋼管間
距可做一定程度的擴(kuò)大，進(jìn)一步減少鋼管數(shù)量。并
且，鋼框架可以用塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)進(jìn)行搭設(shè)，大大縮短了
工期。當(dāng)然，為安全起見，此方案需確定型鋼塔架與
普通鋼管之間的荷載分配情況，另外，型鋼塔架與周
圍腳手架的可靠連接也是施工的重點(diǎn)。
如圖4所示，截面布置3個(gè)塔架(從左至右分別
為A，B，C)，同時(shí)考慮側(cè)向剛度問題，加一斜向塔架
支撐。其余位置仍搭設(shè)橫向、豎向立桿及斜向剪刀
撐。塔架B，C按照塔身標(biāo)準(zhǔn)節(jié)進(jìn)行搭設(shè)，主桿
qbl08×12，輔桿咖57×4．5。塔架A的立桿均采用
萬方數(shù)據(jù)
陳佳佳等：某懸挑斜置結(jié)構(gòu)模板支架方案對(duì)比分析75
HW200×200×8×12，弦桿采用[20a。最右部斜向
支撐架全部采用HW200×200×8×12焊接，各塔架
之間的連接支架采用[20a焊接。各塔架頂部三角
形部分全部采用HW200×200×8×12焊接。在型
鋼塔架頂部可采用鋼絲繩與⑩軸前已施工完成的主
體結(jié)構(gòu)拉接，以保證其側(cè)向剛度；且過渡層需用水平
剪刀撐加強(qiáng)，為防止底部局部承壓破壞，型鋼架根部
需與地面連接采用預(yù)埋鋼板焊接成剛接節(jié)點(diǎn)。模板
支架與上部主體結(jié)構(gòu)間可用工字鋼焊接連接。因剛
度及施工需要，在施工段周圍用舭8×3．0鋼管搭
設(shè)輔助支撐腳手架。其中橫向向外延伸12m，高度
24m處其下布置雙立桿。
圖4加入型鋼塔架后的支架立面
Fig．4 Elevation of the formwork with steel tower
上述提出的各種模板支架方案各有利弊，在實(shí)
際施工中可就具體施工條件加以選用。當(dāng)然，也可
以相互融合加以利用。本工程選用方案4施工。表
2所示為各方案的優(yōu)劣性。
表2各方案的優(yōu)劣評(píng)價(jià)
Table 2 Evaluation of each program
各方案需參考《建筑施工扣件式鋼管腳手架安
全技術(shù)規(guī)范》JGJl30--2001"】，《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)
范》GB50009--2001[GJ，計(jì)算各立桿穩(wěn)定性及扣件抗
滑性能。
4施工建議
結(jié)合工程特點(diǎn)，本文針對(duì)這些方案的構(gòu)造安全
問題提出一些施工建議。
1)架體超過24m以上腳手架，底部第1根立桿
必須全部采用雙立桿。
2)整體腳手架的底部必須設(shè)置掃地桿，距地面
0．2m，當(dāng)立桿基礎(chǔ)不在同一高度上時(shí)必須將高處的
縱橫向掃地桿向低處延長至少兩跨與立桿固定，且
必須滿足《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)
范》中第6．3．2條的要求。
3)架體四周與建筑物應(yīng)形成可靠連接，沿=向
(豎向)每步(1．2m)必須設(shè)置連墻件，沿Y向(水
平)每根立桿間距(0．6m)設(shè)置1道連墻件，主三角
桁架梁(橫粱)及連接主三角桁架的縱粱下4道橫
桿都必須與墻體或模板支撐系統(tǒng)有可靠連接，以保
證腳手架的整體穩(wěn)定性；且每榀帶斜撐腳手架的斜
撐必須抵緊支撐地面，并使其橫桿與墻體抱緊。
4)為確保施工過程中主體結(jié)構(gòu)以及支撐系統(tǒng)
的安全，在高支架支撐系統(tǒng)施工前，必須進(jìn)行桿件靜
力性能和整體穩(wěn)定分析；混凝土澆筑過程中，也必須
時(shí)刻監(jiān)控桿件的應(yīng)力應(yīng)變及撓度變化情況，從而時(shí)
刻掌握施工荷載的分布。
5)為適應(yīng)大傾角支撐體系立桿標(biāo)高的變化，采
用扣件式鋼管腳手架。但在大梁下利用通長槽鋼焊
接，采用可調(diào)托支座。注意扣件的抗滑驗(yàn)算。
6)對(duì)于主三角桁架梁截面2 500mm×600mm，
傾角490，澆筑混凝土前需驗(yàn)算側(cè)模壓力、對(duì)拉螺栓
布置等，采用壓模成型技術(shù)。
5 結(jié)語
由于該工程懸臂結(jié)構(gòu)的一系列特點(diǎn)，其高支撐
體系在模板支架方案選擇和施工中存在一些難點(diǎn)。
本文提供了4種選擇方案，在實(shí)際施工中可就場(chǎng)地、
設(shè)備、人員、經(jīng)費(fèi)、工期等條件加以選用，或者配合使
用。另外，在施工中也需滿足一些要求，保證工程順
利實(shí)施。
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