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某懸挑斜置結構模板支架方案對比分析

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．東南大學混凝土及預應力混凝土結構教育部重點實驗室 2．河海大學水利水電學院		點擊數：	更新時間： 2025年11月01日
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72
施工技術
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2011年3月上
第40卷第336期
某懸挑斜置結構模板支架方案對比分析
陳佳佳1，孟少平1，馮英潔1，王永泉2
(1．東南大學混凝土及預應力混凝土結構教育部重點實驗室，江蘇南京210096；
2．河海大學水利水電學院，江蘇南京210098)
[摘要]以位于合肥的渡江戰(zhàn)役紀念館為工程背景，對其外懸挑巨型船頭傾斜結構的模板支架方案進行研究。介
紹了其工程特點與難點，針對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、安全性等方面，對各方案進行詳細闡述，并對比分析了各自優(yōu)劣
性，工程模板支架方案的最終確定需綜合考慮各項因素。最后對模板支架的搭設提出了合理化的施工建議。
[關鍵詞]懸挑斜置結構；模板支架；方案對比；施工安全
[中圖分類號]TU745；TU731．2 [文獻標識碼]A [文章編號】1002—8498(2011)05-0072-04
Comparison of Formwork Support Programs for
an Oblique Cantilever Structure
Chen Jiajial，Meng Shaopin91，Feng 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
隨著各項事業(yè)和科技的進步，建筑物不斷向高
層和復雜外形方向發(fā)展。近年來更是涌現出一批大
懸挑結構，并都有各自的特點與施工難點，此類建筑
的施工方案一直備受關注¨’31。本文以一懸挑斜置
結構為例，研究其模板支架方案。
1工程概況
渡江戰(zhàn)役紀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，框架剪力墻結構，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，其中懸挑斜置結構處的傾角為490，屬于大傾角
懸挑結構(見圖1)。
該工程⑩一⑩軸為懸挑斜置結構部分，懸挑長
[收稿日期】2010-04-12；【修訂日期]2010-08．18
[作者簡介】陳佳佳，東南大學混凝土及預應力混凝土結構教育部重
點實驗室碩士研究生，南京市四牌樓2號東南大學土木工程學院
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，
地上2層與屋頂間空間較大。
2工程特點與難點
2．1工程特點
I)結構外形渡江戰(zhàn)役紀念館工程上部結構
為兩個三角形，中間部分相連。上部屋頂沿原結構
19。傾斜上升，下部大傾角49。。
2)主次梁布置及其特點由于結構成型及受
力需要，本懸挑斜置結構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構
萬方數據
陳佳佳等：某懸挑斜置結構模板支架方案對比分析73
圖1大傾角最挑結構
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，重力方向的各項數據需另行計算。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)結構成型要求雖然支撐體系只承擔上部
結構自重，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
個分力，而模板支架與上部主體結構的連接程度有
限，摩擦力較小，實際上模板支架將承擔很大的水平
推力作用。若模板支架的抗側剛度不足，水平位移
或豎向位移過大，必將影響結構的成型。
2．2工程難點
1)大傾角混凝土構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
存在較大的側模壓力，模板設計過程中需充分考慮，
且對拉螺栓應詳細設計以確保滿足要求。另外在此
水平傾角下，構件混凝土的振搗和成型也需有較高
的技術要求。
2)懸挑斜置構件的支撐體系為滿足主體結
構自身的承載力，各混凝土構件截面設計尺寸較大，
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
需要承擔的荷載較大。且該工程懸臂結構施工所需
的高支架平臺的最大搭設高度達40m，單層搭設面
積約為2 500m2，支撐體系需要承受的總荷載將達
75 000kN，屬于高大支模范圍，粱下支撐最大需承擔
417kN／m的荷載，使用普通立桿其穩(wěn)定性難以滿
足。懸挑斜置結構490的傾斜角為支撐體系帶來不
可忽略的水平荷載。懸挑斜置結構計算不能僅考慮
豎向受力狀態(tài)，因為抗側構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
平位移也會影響上部結構的變形與受力。
3)構造措施49。的水平傾角使得支撐體系與
上部結構之間的連接成為施工重點之一。需保證支
撐體系與上部結構有比較可靠的連接，這樣也能夠
分擔一部分水平作用，減少水平荷載對支撐體系的
影響。
3施工方案確定
根據施工條件，該高支架支撐系統(tǒng)的搭設和混
凝土的施工可分為5個工況(見圖2)。①工況1
澆筑AB桁架梁及l(fā)層(標高6．000m)梁板；②工況
2澆筑BC桁架梁及2層(標高12．000m)梁板；③
工況3澆筑CD桁架梁及3層(標高18．000m)梁
板；④工況4澆筑4層(標高18．000m以上，⑩一
⑩軸處)梁板；⑤工況5 澆筑4層(標高18．000m
以上，⑥一⑩軸處)梁板。各工況下②，④，⑥，⑧，
⑥，⑩各區(qū)內支撐系統(tǒng)承擔的荷載如表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 改變主體懸臂結構，充分利用其承
重能力。即將主三角桁架梁設計成鋼骨桁架外包混
凝土，其具有極高的剛度及強度，能夠分擔較多的主
體結構荷載?？紤]主體結構的自承重能力，各分區(qū)
的支架支撐體系只需承擔各分工況內的荷載，并還
能進行～定程度的折減。這樣，計算荷載的減少能
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
對懸臂結構主三角桁架梁的自承重能力要求高，該
萬方數據
74 施工技術第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構能夠承擔的荷載大小尚未
知，盲目地折減荷載數值也會帶來安全隱患。
2)方案2采用預應力筋調控結構變形。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，體系水平抗側剛度不夠，位移過大，會影響
主體結構的受力及找形。一般高支架支撐體系，其
安全多是由立桿穩(wěn)定性控制，水平抗側構件就從構
造上設置剪刀撐來滿足。但如此大的水平推力，剪
刀撐將會布置得很密集。針對此問題，該方案從控
制水平力著手，避免了一般的水平抗側力構件喪失
承載能力后引發(fā)支撐體系的傾覆倒塌。但在實際操
作中，該方案對預應力技術要求比較高，錨固安全性
及張拉水平需要由專業(yè)技術人員進行有效控制。
3)方案3保守估計，完全忽略主體結構的自
承重能力。根據此假定，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，且現場焊
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
向水平鋼管提供側向水平約束，從而組成穩(wěn)定結構，
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
為解決水平抗側剛度問題，該方案需設置多道支
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)外立面應設置斜撐，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)每榀必須設置；zy面(縱向)外立面應設
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
榀都必須設置。③在腳手架的頂部、底部設置雙層水
平剪刀撐，中間按每5步6m高設置雙層水平剪刀撐
(具體位置根據梁的標高在梁下設置，大約位置在
6．000，12．ooo，18．ooo，24．000m和36．O()0rri標高處)，
在雙層水平剪刀撐之間，搿面(橫向)和萬面(縱向)
每榀都必須設置桁架加強層。
這個方案完全忽略上部主體結構的自承重，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，材料耗費嚴重，會大大拖延工期。
4)方案4仍保守估計，但是以型鋼塔架承擔
主要荷載，以減少立桿數量。本方案保留方案3中
②，④和⑥區(qū)內的支撐方案，但針對⑩，⑩，⑩區(qū)內過
于密集的鋼管提出一點改進措施。從施工時間和操
作來說，密集的鋼管意味著眾多的扣件連接，本方案
先搭設一型鋼塔架承擔部分荷載，這樣其余鋼管間
距可做一定程度的擴大，進一步減少鋼管數量。并
且，鋼框架可以用塔身標準節(jié)進行搭設，大大縮短了
工期。當然，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。
如圖4所示，截面布置3個塔架(從左至右分別
為A，B，C)，同時考慮側向剛度問題，加一斜向塔架
支撐。其余位置仍搭設橫向、豎向立桿及斜向剪刀
撐。塔架B，C按照塔身標準節(jié)進行搭設，主桿
qbl08×12，輔桿咖57×4．5。塔架A的立桿均采用
萬方數據
陳佳佳等：某懸挑斜置結構模板支架方案對比分析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
體結構拉接，以保證其側向剛度；且過渡層需用水平
剪刀撐加強，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埋鋼板焊接成剛接節(jié)點。模板
支架與上部主體結構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
際施工中可就具體施工條件加以選用。當然，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)劣評價
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
全技術規(guī)范》JGJl30--2001"】，《建筑結構荷載規(guī)
范》GB50009--2001[GJ，計算各立桿穩(wěn)定性及扣件抗
滑性能。
4施工建議
結合工程特點，本文針對這些方案的構造安全
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置掃地桿，距地面
0．2m，當立桿基礎不在同一高度上時必須將高處的
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規(guī)
范》中第6．3．2條的要求。
3)架體四周與建筑物應形成可靠連接，沿=向
(豎向)每步(1．2m)必須設置連墻件，沿Y向(水
平)每根立桿間距(0．6m)設置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構以及支撐系統(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
時刻監(jiān)控桿件的應力應變及撓度變化情況，從而時
刻掌握施工荷載的分布。
5)為適應大傾角支撐體系立桿標高的變化，采
用扣件式鋼管腳手架。但在大梁下利用通長槽鋼焊
接，采用可調托支座。注意扣件的抗滑驗算。
6)對于主三角桁架梁截面2 500mm×600mm，
傾角490，澆筑混凝土前需驗算側模壓力、對拉螺栓
布置等，采用壓模成型技術。
5 結語
由于該工程懸臂結構的一系列特點，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。
本文提供了4種選擇方案，在實際施工中可就場地、
設備、人員、經費、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
利實施。
參考文獻：
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