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某悬挑斜置结构模板支架方案对比分析

文档作者：陈佳佳1，孟少平1，冯英洁1，王永泉2 文档来源： 1．东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室 2．河海大学水利水电学院		点击数：	更新时间： 2025年11月01日
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72
施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2011年3月上
第40卷第336期
某悬挑斜置结构模板支架方案对比分析
陈佳佳1，孟少平1，冯英洁1，王永泉2
(1．东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，江苏南京210096；
2．河海大学水利水电学院，江苏南京210098)
[摘要]以位于合肥的渡江战役纪念馆为工程背景，对其外悬挑巨型船头倾斜结构的模板支架方案进行研究。介
绍了其工程特点与难点，针对该工程存在的外形高大，悬挑突出，模板支架承受水平推力较大等问题，提出了4种
模板支架方案，从施工难度、施工工期、工程造价、安全性等方面，对各方案进行详细阐述，并对比分析了各自优劣
性，工程模板支架方案的最终确定需综合考虑各项因素。最后对模板支架的搭设提出了合理化的施工建议。
[关键词]悬挑斜置结构；模板支架；方案对比；施工安全
[中图分类号]TU745；TU731．2 [文献标识码]A [文章编号】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，)诡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
随着各项事业和科技的进步，建筑物不断向高
层和复杂外形方向发展。近年来更是涌现出一批大
悬挑结构，并都有各自的特点与施工难点，此类建筑
的施工方案一直备受关注¨’31。本文以一悬挑斜置
结构为例，研究其模板支架方案。
1工程概况
渡江战役纪念馆工程位于安徽省合肥市滨湖新
区，地下1层，地上3层，框架剪力墙结构，建筑高度
为18．050m，总建筑用地面积218 878m2，总建筑面
积17 033m2。建筑外形呈两块三角形，中间部分相
连，其中悬挑斜置结构处的倾角为490，属于大倾角
悬挑结构(见图1)。
该工程⑩一⑩轴为悬挑斜置结构部分，悬挑长
[收稿日期】2010-04-12；【修订日期]2010-08．18
[作者简介】陈佳佳，东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重
点实验室硕士研究生，南京市四牌楼2号东南大学土木工程学院
210096，电话：13851525086。E-mall：051041@126．corn
度34．Om，最大悬挑高度近40m。主三角桁架梁截
面尺寸为2 500mm×600mm，即构成图lb所示斜三
角外形，包括斜屋顶大梁和下部水平倾斜49。斜梁。
每层层高处布置主梁，截面尺寸2 000mm X 600mm。
与主梁(两斜向主三角桁架梁及水平楼层主梁)垂
直方向布置次梁，其水平间距约为2 608mm，截面尺
寸1 100mm×450mm。外部混凝土墙体部分格构，
地上2层与屋顶间空间较大。
2工程特点与难点
2．1工程特点
I)结构外形渡江战役纪念馆工程上部结构
为两个三角形，中间部分相连。上部屋顶沿原结构
19。倾斜上升，下部大倾角49。。
2)主次梁布置及其特点由于结构成型及受
力需要，本悬挑斜置结构主梁包括主三角桁架梁及
各层主梁两部分。主三角桁架梁即该悬挑斜置结构
万方数据
陈佳佳等：某悬挑斜置结构模板支架方案对比分析73
图1大倾角最挑结构
Fig．1 Large，obnque cantilever structure
的外骨架，由上部斜屋顶大梁与下部49。斜粱构成。
因倾斜角度较大，其截面尺寸为垂直于梁长方向截
面的尺寸，重力方向的各项数据需另行计算。而次
梁则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，这些在优选施工方案的过程中
都要予以考虑。
3)结构成型要求虽然支撑体系只承担上部
结构自重，即竖向荷载，但由于49。的水平倾角，竖
向荷载将分解成沿49。梁方向及垂直于梁方向的两
个分力，而模板支架与上部主体结构的连接程度有
限，摩擦力较小，实际上模板支架将承担很大的水平
推力作用。若模板支架的抗侧刚度不足，水平位移
或竖向位移过大，必将影响结构的成型。
2．2工程难点
1)大倾角混凝土构件的模板布置主三角桁
架梁最大有49。的水平倾角，浇筑混凝土过程中会
存在较大的侧模压力，模板设计过程中需充分考虑，
且对拉螺栓应详细设计以确保满足要求。另外在此
水平倾角下，构件混凝土的振捣和成型也需有较高
的技术要求。
2)悬挑斜置构件的支撑体系为满足主体结
构自身的承载力，各混凝土构件截面设计尺寸较大，
其中主三角桁架梁截面尺寸为2 500ram×600ram，
加上外墙体自重的影响，主三角桁架粱下支撑体系
需要承担的荷载较大。且该工程悬臂结构施工所需
的高支架平台的最大搭设高度达40m，单层搭设面
积约为2 500m2，支撑体系需要承受的总荷载将达
75 000kN，属于高大支模范围，粱下支撑最大需承担
417kN／m的荷载，使用普通立杆其稳定性难以满
足。悬挑斜置结构490的倾斜角为支撑体系带来不
可忽略的水平荷载。悬挑斜置结构计算不能仅考虑
竖向受力状态，因为抗侧构件的承载能力很有可能
得不到满足而造成支撑体系的破坏。另外过大的水
平位移也会影响上部结构的变形与受力。
3)构造措施49。的水平倾角使得支撑体系与
上部结构之间的连接成为施工重点之一。需保证支
撑体系与上部结构有比较可靠的连接，这样也能够
分担一部分水平作用，减少水平荷载对支撑体系的
影响。
3施工方案确定
根据施工条件，该高支架支撑系统的搭设和混
凝土的施工可分为5个工况(见图2)。①工况1
浇筑AB桁架梁及l层(标高6．000m)梁板；②工况
2浇筑BC桁架梁及2层(标高12．000m)梁板；③
工况3浇筑CD桁架梁及3层(标高18．000m)梁
板；④工况4浇筑4层(标高18．000m以上，⑩一
⑩轴处)梁板；⑤工况5 浇筑4层(标高18．000m
以上，⑥一⑩轴处)梁板。各工况下②，④，⑥，⑧，
⑥，⑩各区内支撑系统承担的荷载如表1所示。
表1各工况下荷载布置
Table 1 Loads under each condition kN／m
工况l 2 3 4 5
按此施工顺序，可有4种模板支架方案供选择。
1)方案l 改变主体悬臂结构，充分利用其承
重能力。即将主三角桁架梁设计成钢骨桁架外包混
凝土，其具有极高的刚度及强度，能够分担较多的主
体结构荷载。考虑主体结构的自承重能力，各分区
的支架支撑体系只需承担各分工况内的荷载，并还
能进行～定程度的折减。这样，计算荷载的减少能
显著减小支架支撑体系的规模，降低脚手架用量，节
约材料，缩短工期，从而降低施工成本。但是该方案
对悬臂结构主三角桁架梁的自承重能力要求高，该
万方数据
74 施工技术第40卷
图2⑩一⑩轴施工工况及混凝土浇筑分区
Fig．2 Construction working conditions of axis
⑥一⑩and partition of concrete pouring
钢骨桁架外包混凝土结构能够承担的荷载大小尚未
知，盲目地折减荷载数值也会带来安全隐患。
2)方案2采用预应力筋调控结构变形。本工
程最大的问题在于高支架支撑体系承受了很大的水
平荷载，体系水平抗侧刚度不够，位移过大，会影响
主体结构的受力及找形。一般高支架支撑体系，其
安全多是由立杆稳定性控制，水平抗侧构件就从构
造上设置剪刀撑来满足。但如此大的水平推力，剪
刀撑将会布置得很密集。针对此问题，该方案从控
制水平力着手，避免了一般的水平抗侧力构件丧失
承载能力后引发支撑体系的倾覆倒塌。但在实际操
作中，该方案对预应力技术要求比较高，锚固安全性
及张拉水平需要由专业技术人员进行有效控制。
3)方案3保守估计，完全忽略主体结构的自
承重能力。根据此假定，②，④和⑥区荷载较大，其
脚手架支撑系统为超荷超高支模架，脚手架支撑的
强度及支撑系统的稳定尤其重要，若采用普通钢管
作为立杆，脚手架支撑的安全问题很难解决，如果采
用全型钢支模，需要一次性投入大量型钢，且现场焊
接量大，成本过高，因而本方案采用型钢与64s×
3．0钢管组合支模体系，即采用型钢代替常规钢管
承重脚手架的立杆来承担竖向超大荷载，通过提前
焊接在槽钢立杆上的“耳杆连接器”(见图3)H。将
所有槽钢立杆与纵横向水平钢管连成一体，由纵横
向水平钢管提供侧向水平约束，从而组成稳定结构，
解决了支模的荷载和整体稳定性问题，而其余区域
可采用648×3．0钢管脚手架。型钢立杆采用
[20a，纵横向水平钢管采用妒8×3．0钢管，水平主
梁、次梁均采用热轧普通工字钢。
图3焊有“耳杆连接器”的槽钢立杆
Fig．3 Channel pole welded with ear rod connection
为解决水平抗侧刚度问题，该方案需设置多道支
撑系统：①立杆横距和纵距为0．6m，立杆步距1．2m，
连接主三角桁架的纵梁下局部加密。②支架荔面
(横向)外立面应设置斜撑，与主三角桁架梁斜面接近
垂直方向的斜撑间距为2．4m，与主三角桁架梁斜面
接近平行方向的斜撑间距为4．8m，沿y方向(纵向)
按每2根立杆间距(1．2m)设置一榀带此斜撑的脚手
架，主三角桁架梁(沿善方向的横梁)下部4根立杆
(包括槽钢)每榀必须设置；zy面(纵向)外立面应设
置斜撑，斜撑间距为4．8m，沿戈方向(横向)按每3根
立杆间距(1．8m)设置一榀带此斜撑的脚手架，连接
主三角桁架梁(沿，，方向的纵梁)下部的4根立杆每
榀都必须设置。③在脚手架的顶部、底部设置双层水
平剪刀撑，中间按每5步6m高设置双层水平剪刀撑
(具体位置根据梁的标高在梁下设置，大约位置在
6．000，12．ooo，18．ooo，24．000m和36．O()0rri标高处)，
在双层水平剪刀撑之间，搿面(横向)和万面(纵向)
每榀都必须设置桁架加强层。
这个方案完全忽略上部主体结构的自承重，在
安全上不存在问题，可是工艺上涉及焊接及扣件连
接，且杆件众多，材料耗费严重，会大大拖延工期。
4)方案4仍保守估计，但是以型钢塔架承担
主要荷载，以减少立杆数量。本方案保留方案3中
②，④和⑥区内的支撑方案，但针对⑩，⑩，⑩区内过
于密集的钢管提出一点改进措施。从施工时间和操
作来说，密集的钢管意味着众多的扣件连接，本方案
先搭设一型钢塔架承担部分荷载，这样其余钢管间
距可做一定程度的扩大，进一步减少钢管数量。并
且，钢框架可以用塔身标准节进行搭设，大大缩短了
工期。当然，为安全起见，此方案需确定型钢塔架与
普通钢管之间的荷载分配情况，另外，型钢塔架与周
围脚手架的可靠连接也是施工的重点。
如图4所示，截面布置3个塔架(从左至右分别
为A，B，C)，同时考虑侧向刚度问题，加一斜向塔架
支撑。其余位置仍搭设横向、竖向立杆及斜向剪刀
撑。塔架B，C按照塔身标准节进行搭设，主杆
qbl08×12，辅杆咖57×4．5。塔架A的立杆均采用
万方数据
陈佳佳等：某悬挑斜置结构模板支架方案对比分析75
HW200×200×8×12，弦杆采用[20a。最右部斜向
支撑架全部采用HW200×200×8×12焊接，各塔架
之间的连接支架采用[20a焊接。各塔架顶部三角
形部分全部采用HW200×200×8×12焊接。在型
钢塔架顶部可采用钢丝绳与⑩轴前已施工完成的主
体结构拉接，以保证其侧向刚度；且过渡层需用水平
剪刀撑加强，为防止底部局部承压破坏，型钢架根部
需与地面连接采用预埋钢板焊接成刚接节点。模板
支架与上部主体结构间可用工字钢焊接连接。因刚
度及施工需要，在施工段周围用舭8×3．0钢管搭
设辅助支撑脚手架。其中横向向外延伸12m，高度
24m处其下布置双立杆。
图4加入型钢塔架后的支架立面
Fig．4 Elevation of the formwork with steel tower
上述提出的各种模板支架方案各有利弊，在实
际施工中可就具体施工条件加以选用。当然，也可
以相互融合加以利用。本工程选用方案4施工。表
2所示为各方案的优劣性。
表2各方案的优劣评价
Table 2 Evaluation of each program
各方案需参考《建筑施工扣件式钢管脚手架安
全技术规范》JGJl30--2001"】，《建筑结构荷载规
范》GB50009--2001[GJ，计算各立杆稳定性及扣件抗
滑性能。
4施工建议
结合工程特点，本文针对这些方案的构造安全
问题提出一些施工建议。
1)架体超过24m以上脚手架，底部第1根立杆
必须全部采用双立杆。
2)整体脚手架的底部必须设置扫地杆，距地面
0．2m，当立杆基础不在同一高度上时必须将高处的
纵横向扫地杆向低处延长至少两跨与立杆固定，且
必须满足《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规
范》中第6．3．2条的要求。
3)架体四周与建筑物应形成可靠连接，沿=向
(竖向)每步(1．2m)必须设置连墙件，沿Y向(水
平)每根立杆间距(0．6m)设置1道连墙件，主三角
桁架梁(横粱)及连接主三角桁架的纵粱下4道横
杆都必须与墙体或模板支撑系统有可靠连接，以保
证脚手架的整体稳定性；且每榀带斜撑脚手架的斜
撑必须抵紧支撑地面，并使其横杆与墙体抱紧。
4)为确保施工过程中主体结构以及支撑系统
的安全，在高支架支撑系统施工前，必须进行杆件静
力性能和整体稳定分析；混凝土浇筑过程中，也必须
时刻监控杆件的应力应变及挠度变化情况，从而时
刻掌握施工荷载的分布。
5)为适应大倾角支撑体系立杆标高的变化，采
用扣件式钢管脚手架。但在大梁下利用通长槽钢焊
接，采用可调托支座。注意扣件的抗滑验算。
6)对于主三角桁架梁截面2 500mm×600mm，
倾角490，浇筑混凝土前需验算侧模压力、对拉螺栓
布置等，采用压模成型技术。
5 结语
由于该工程悬臂结构的一系列特点，其高支撑
体系在模板支架方案选择和施工中存在一些难点。
本文提供了4种选择方案，在实际施工中可就场地、
设备、人员、经费、工期等条件加以选用，或者配合使
用。另外，在施工中也需满足一些要求，保证工程顺
利实施。
参考文献：
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