屋顶高空悬挑结构的模架设计与施工

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1、近年来，随着我国经济的发展，以及生活质量的提高，人们对建筑产品立面效果的新颖和时尚有了更高的要求，建筑师们也顺应市场需求，在自己的作品中增添上各式悬挑结构“元素”，设计出了许多造型别致的经典之作。这些结构往往是高空大跨度悬挑结构，在给建筑物添加亮点的同时，也给现场施工带来了很大难度。本人在施工过程中，根据实际情况对该类结构的施工作了一些有益探索。　　　1、工程概况  　本工程为青浦建设工程质量检测中心迁建的业务用房工程，分主楼和附楼两部分，位于上海市青浦工业园区内。其中主楼地下一层，地上九层，建筑高度为46.45m。建筑面积15641㎡。在主楼屋面结构的南、北两侧分别从1/B轴和1

2、/D轴向外挑出3.25米，悬挑屋面结构的梁底标高分别为▼35.10和▼39.0。悬挑结构采用钢筋混凝土，挑梁的规格为350×600㎜，连梁的规格为250×600㎜，结构板厚度为100㎜。　　2、模架及外脚手架施工方案  　2.1模架搭设方案  　屋面悬挑结构的跨度3.15米，考虑其施工荷载分解为两部分支撑：一是外挑的2.05米内的荷载由八层（或九层）上的三根立杆承担，传递至结构楼层上；二是从外挑2.05米至3.15米的荷载为悬挑钢管支架支撑。水平悬挑梁及斜撑杆采用φ48*3.5脚手钢管,悬挑支撑架的纵向间距为1.05米，在布置时先定位结构柱两侧的水平悬挑钢管，结构柱中间部位的按总长

3、度进行均分，但其间距不得超过1.05米。水平悬挑梁末端与预埋在屋面梁混凝土内的一个“∩”形φ14钢筋环进行焊接固定，斜撑杆下端与预埋在混凝土结构中的φ20抗剪钢筋进行可靠连接。悬挑支架的立杆沿挑梁跨度方向的间距及悬挑支撑架水平杆的步距详见《悬挑支撑架剖面图》。水平杆应与楼层内的排架水平杆拉通。为确保排架的侧向稳定性，设置纵横剪刀撑或斜撑，纵向间距为每5m一道，横向在支撑架的外侧设置一道。　　　　2.2外侧脚手架搭设方案  　由于该悬挑支撑架采用钢管进行高层悬挑，其悬挑跨度不宜过大，因此悬挑结构外侧的脚手架采用双排脚手架，里立杆同模板排架共用，外立杆距悬挑结构连梁外侧0.6米，满足装

4、修阶段的操作空间即可。脚手架立杆纵距与水平悬挑梁的纵距相同，内外立杆与水平悬钢管用双扣件进行连接，脚手架的步距同模板排架，内立杆距悬挑结构外皮150㎜，架体的搭设高度高出屋面悬挑结构1.5m。　　3、悬挑支撑结构计算  　3.1荷载  　悬挑支撑架的设计应考虑下列各项荷载：模板及支撑架自重；新浇混凝土自重；施工人员及设备荷载；倾倒混凝土时产生的荷载；振捣混凝土时产生的荷载。  　脚手架计算时考虑以下各项荷载：脚手架钢管自重；脚手板自重；栏杆及踢脚板自重；吊挂安全网自重；活荷载按装修一层取值，即2KN/㎡。  　经计算支撑架立杆产生的轴向压力为：P1＝7.98KN、P2＝4.92KN

5、、P3＝1.53KN，水平悬挑钢管自重荷载忽略不计。  　3.2受力分析  　水平悬挑支撑梁按照带悬臂的连续梁进行计算，其节点均假定为铰接。水平悬挑梁的计算简图见下图。　　　　　　　3.3水平悬挑梁内力计算  　水平悬挑梁所使用的脚手钢管各项参数为：截面积A＝4.89㎝2，截面惯性矩I＝12.19㎝4截面抵抗矩W＝5.08㎝3 截面回转半径i＝1.64㎝，塑性发展系数rx=1.05。  　3.3.1杆件内力计算　　①求内撑杆的压力NBE        NBE＝P1/cos100=7.98/0.98=8.1KN　　②求外撑杆的压力NC/E           NCE＝P2/cos19

6、0=4.92/0.95=5.2KN　　③求风荷载引起的水平悬挑梁的轴力NW           NW＝1.4×1.05×8.1×0.54=6.4KN　　④求水平悬挑梁的最大弯矩　　MC＝P3×0.45=1.53×0.45=0.7KN•m ⑤求水平悬挑梁的轴力NAD           NAD=6.4+1.7+1.3=9.4KN　　3.3.2水平悬挑梁的抗弯强度计算　　f=MC/rx×W+NBF/A＝700000/1.05×5080+9400/489　　=150.4N/㎜2<[f]＝205N/㎜2   满足要求　　3.3.3内斜撑杆的强度计算             σ=N/φ×A≤

7、[f]　　其中：内斜撑杆轴力为N＝NBE＝8.1KN，撑杆的计算长度为lO=lFH=4.01m。　　λ=lO/i=401/1.64=244　　查附表C表C：φ＝0.12　　σ=N/φ×A＝8100/0.12×489=138N/㎜2≤[f]   满足要求　　3.3.4外斜撑杆的强度计算             σ=N/φ×A≤[f]　　其中：内斜撑杆轴力为N＝NCE＝5.2KN，撑杆的计算长度为lO=lFH=4.17m。　　　λ=lO/i=417/1.64=254　　查