86.87 m高空结构悬挑模板钢梁钢支撑计算与节点处理

王晓征杨海涛蒯青钱春志

(1.辽宁金海建筑设计研究院有限公司昆山分公司，江苏昆山 215300；2.兖州华勤地产有限公司，山东兖州 272106； 3.江苏江都建设集团有限公司，江苏昆山 215300)

王晓征1杨海涛2蒯青3*钱春志3

针对山东兖州锦绣城·北里项目单元通道屋盖悬空高度高、跨度大、悬挑长度长等特点，采用了型钢悬挑斜支撑体系，并总结了工程设计计算、节点处理和施工过程中易忽视的问题，经工程实践证明，此支撑体系安全可靠。

悬挑结构，斜支撑，钢管，施工技术

1 工程概况

山东兖州锦绣城·北里住宅小区由4栋11层和8栋29层住宅楼组成，各栋住宅楼地下2层，整个小区设1层地下车库，总建筑面积约274 100 m2，其中地下车库25 068.61 m2，各栋建筑均为剪力墙结构。8栋29层高层建筑中有7栋户型相似，轴轴处为2.7 m×9.2 m的单元通道，北侧为采光面。在离地面86.87 m高处通道屋面封顶，屋面盖板之下中空(见图1)，无构筑物可作为模板立杆支点，屋面板浇筑的模板搭设是个难题。屋面板厚120 mm,外侧封边梁截面300×800,内侧封边梁截面200×600。

2 方案的讨论和选定

2.1 简支型钢梁支撑系统

2.2 斜拉索与水平钢梁组合系统

2.3 钢管斜支撑与水平型钢梁组合系统

钢管作为斜支撑可以就地采用脚手架的钢管，但钢管直径小，承载能力低，须多杆与钢梁相交，相交处抗滑移处理难度较大。同时，若斜杆下支点交于一处则锚固困难，若采用平行杆系则下支点要跨经二层楼层，用杆较多，搭设比较麻烦未采纳。

2.4 型钢斜支撑系统

型钢作为斜支撑刚度大，稳定性好，承载力大，只需一根即可，节点处可采用焊接或螺栓连接。经分析比较，确定采用焊接，关键是要保证焊缝的质量。

3 支撑系统的材料选用

混凝土模板采用15 mm厚的胶合板，50×80木楞，φ48×2.8钢管，E43系列焊条，水平梁采用18工字钢，斜支杆采用槽16a。由于单杆承受荷载较大，采用顶托与钢管和楞木连接。

4 钢梁及支撑系统的计算

4.1 立杆荷载计算

立杆纵横间距见图2，图3，各杆受力见图4。

4.2 水平钢梁及斜支杆的强度计算

采用PKPM系列施工软件按图4简图进行计算，钢梁稳定应力为123.6 kPa，斜支杆为172.8 kPa，均小于钢材的允许应力。各支座的反力分别为56.9 kN，3.5 kN和0.8 kN，见图4。

钢梁对楼面均有压力，U形拉环可以构造设置，C支座设2根φ16拉环，B支座设1φ16拉环。

4.3 斜支杆的焊缝计算

按三角函数关系求得支杆对钢梁产生的水平拉力为36.7 kN,如图5所示，采用双面贴角焊，焊脚宽度取为5 mm，焊缝允许应力取185 kPa，则所需焊缝长度为：L=36 700/0.7×5×185×2=28.3 mm，考虑现场手工焊接等不利因素，取焊缝长度50 mm。

4.4 斜杆下支座钢牛腿承压计算

采用12.6号工字钢作斜支杆的下支座牛腿，其腹板厚5 m，能承受压力为：N=126×5×185=116.5 kN>56.9 kN，满足要求。

4.5 斜支杆下支座支承梁承载力的验算

5 斜支撑上下支座节点的焊接

5.1 下支座节点D的焊接

下支座靠近楼层结构而且是下蹲俯焊，操作难度不大，焊缝质量可以得到保证，双面贴角焊缝，缝长50 mm，斜支撑放线下料时宜微调角度，使斜支撑与楼层混凝土梁留有2 cm空隙和钢牛腿留有1 cm垂直距离，便于调整安装误差，见图6c)。增加2 cm偏心距后竖向力产生的应力仍在钢牛腿承载能力之内。

5.2 上支座节点A的连接

在地面按图6a)大样所示在钢梁的相应位置焊一组“T”形抗滑移组筋，垂直于钢梁腹板与钢梁腹板等宽的短筋起着节点焊接时定位和传导钢支撑水平推力给钢梁的作用。另一短筋与钢梁之间的焊缝承担水平推力，使斜支撑在混凝土浇捣时不产生移动。将斜支撑顶紧抗滑移筋，再在其两侧对称焊50 mm长、焊脚宽5 mm的焊缝，为节点水平力可靠传导设置第二道保障线。节点组装时应按图7所示使斜支撑与钢梁和牛腿重心对齐，避免因偏心产生附加应力。

6 钢梁锚固长度的确定与安装

6.1 钢梁锚固长度的确定

钢梁工作状况分为两种，一种是钢支撑安装前的工况，全悬挑状况，仅承受自重。另一种是钢支撑安装后的工况，能承受施工全过程荷载。结构模式不同锚固长度也应不同。第一种工况的锚固长度应是悬挑长度的1.25倍，锚固长度为4.88 m，加上悬挑跨3.9 m应为8.78 m，取全长9 m。第二种工况梁的工作模式是一端悬挑的两跨连续梁，悬挑端以外的连续跨均可视为共锚固长度，共长为3.8 m，大于1.9×1.25=2.38 m。

6.2 钢梁安装

钢梁初始工作状况为第一种工况，分为6 m长工作段和3 m长抗倾覆段，用螺栓连接，见图8。在地面将2节组装，吊上楼面进行安装，拧紧U形拉筋盖板螺栓，如图3所示。拆除抗倾段，焊接钢支撑，钢梁由全悬挑模式改变为一端悬挑的连续梁模式。

在离钢梁室外端头3.9 m处钢梁下翼板焊定位板，如图6b)所示,使钢梁在安装时沿长度方向可一次准确定位。

7 注意事项

钢牛腿预埋时注意左右偏差和标高的一致，U形拉筋预埋时应使其中心和牛腿中心在同一垂直线上。在荷载作用下，钢梁端头有4.35 mm挠曲变形，钢梁安装时在支座A处钢梁下铺一块2.5×60×120钢板，以消除变形产生的垂直误差。

8 结语

该工程7栋高层于2016年8月28日封顶，9月18日拆除模板，模板的梁撑结构在施工过程中未见异常。模板支撑体系计算时应验算斜支撑下支座混凝土梁的承载能力，斜支撑下传的轴力一般都比较大，应根据验算结果进行处理，否则可能引发质量和安全事故。该工程模板体系钢梁的锚固长度未按初始安装时挑出的长度计算，而根据钢梁的实际工作模式计算锚固长度，减少钢梁的型材使用量，也避免了钢梁太长在上部结构完成后的拆除困难，可供类似工程借鉴。

[1] JGJ 130—2011，建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[2] JGJ 162—2008，建筑施工模板安全技术规程[S].

[3] GB 50017—2003，钢结构设计规范[S].

[4] 《建筑施工手册》编委会.建筑施工手册[M].第5版.北京:中国计划工业出版社，2012.

[5] GB 50010—2010，混凝土结构设计规范[S].

86.87 meters high cantilever beam steel template support structure calculation and node processing

Wang Xiaozheng1Yang Haitao2Kuai Qing3*Qian Chunzhi3

(1.KunshanBranch,LiaoningJinhaiArchitecturalDesignandResearchInstituteCo.,Ltd,Kunshan215300,China；2.YanzhouHixihRealEstateCo.,Ltd,Yanzhou272106,China；3.JiangsuJiangduConstructionGroupCo.,Ltd,Kunshan215300,China)

According to the features of the channel roof of Beili project of Jinxiucheng real-estate with higher suspension height, large span and long suspension length, the paper adopts the steel suspension inclined support system, sums up some problems in the design calculation, node treatment and construction process, and proves by the practice that the support system is safe and reliable.

suspension structure, inclined support, steel pipe, construction technique

1009-6825(2017)01-0061-03

2016-10-14

王晓征(1979- ),男,工程师；杨海涛(1982- ),男,工程师；钱春志(1964- )，男，高级工程师

蒯青(1987- )，男，助理工程师

TU755.2