浅析高层建筑悬挑结构支撑体系的质量控制

摘要：随着生活质量的提高，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。本人结合笔者多年施工经验，介绍了高层建筑悬挑结构支撑体系的坍塌原因及质量控制，阐述了悬挑结构型钢三角支撑体系施工技术。

关键词：高层建筑悬挑结构；支撑体系；质量控制

中图分类号：TU97文献标识码： A 文章编号：

1、前言

近年来，现浇钢筋混凝土悬挑结构在高层建筑中的应用十分广泛，使用悬挑结构的建筑，不仅外观大气美观，而且增加了立面的凹凸层次感，使建筑更具有扩张性。由于多种原因，钢筋混凝土悬挑结构质量事故在工程中屡见不鲜。悬挑结构破坏形式主要有以下三种形式：沿悬臂梁板或根部断裂坍塌、整体倾覆坍塌、悬挑构件下砌体局部受压破坏，其中最主要的就是悬挑结构模板支撑引起的坍塌破坏。本文结合工程实例，介绍了高层悬挑结构施工中的型钢三角支撑体系施工技术。

2、悬挑结构模板支撑体系的坍塌原因

模板支撑体系是用来确保混凝土结构本身的质量及强度的自然增长，承担并传递早期砼结构承受的荷载。如果模板支撑体系构造不合理，强度或刚度不够，会造成砼开裂或部分构件破坏，若模板支撑体系的稳定性差，则会导致结构倒塌事故的发生。施工中模板支撑引起的坍塌原因主要有以下四种:

2.1支撑体系设置不当

悬挑结构施工前不进行模板支撑设计计算，支撑体系不具有确保安全的承载能力，承载能力富余量不足，在正常浇筑和荷载增加的过程中，随时都会在任何首先达到临界的部位发生失稳和破坏，从而引起支撑体系的瞬间坍塌。因此模板支撑体系要在安装前进行模板设计计算，不仅要计算模板支撑体系的强度和刚度，还要在设计时，从构造上使模板支撑系统具有足够的稳定性。不进行悬挑结构支撑体系方案的比选，从而择优选择适合悬挑结构模板支撑方案。

2.2忽视支撑体系材料质量

悬挑结构支撑体系的材料问题主要集中在扣件质量合格率低，钢管质量关等，从而影响模板支撑体系的强度、刚度和稳定性，导致悬挑结构模板坍塌事故的发生。

2.3施工现场管理人员对模板支撑体系质量不够重视

建筑施工技术人员和工人素质较低，安全意识淡薄，工程管理不到位，模板支撑体系随意性较大，随意简化施工操作程序，未对模板支撑体系进行严格检查或检查不彻底，现场管理人员掉换频繁，技术交底和安全培训不到位，从而造成悬挑结构模板支撑体系的薄弱。

2.4模板支撑拆除过程中的操作不当

主要表现为混凝土还没有达到一定的强度就拆模，尤其对水平承重构件，造成支撑体系失稳。悬挑结构强度未达到要求时，在其上进行堆载，致使构件产生裂缝甚至破坏。

3、悬挑结构模板支撑体系质量控制

从以上几点可以看到，模板支撑体系是影响高层建筑悬挑结构破坏的主要因素之一，施工中必须抓好模板支撑体系的质量控制，采取合适的支撑体系。笔者以一幢28层的高层建筑为例，总高99.5m，标准层高3m，在主楼27层建筑结构设计中，在观光电梯部位，顶板周边向外悬挑4.20m的全现浇钢筋混凝土梁板结构，以满足观光功能和建筑造型的需要。高空悬挑结构的自重、风载均较大，施工时模板支撑系统的稳定性及刚度要求高，悬挑结构施工要求整个支撑系统的施工过程具备绝对可靠的安全性。因此对整个支撑系统的支撑形式及材料的选择，经充分的考虑，对可能采用的几个施工方案进行了经济、技术及安全等方面的论证。

3.1方案比选论证

3.1.1传统的满堂落地式钢管支撑体系

传统的满堂落地式钢管支撑体系由于支模高度高，为保证整体的稳定性和刚度，必须加密横向杆件拉结和竖向支撑间距，因而需要投入大量的钢管材料。无论从一次性投入或者采取租赁形式，费用均昂贵，从经济角度来看，这不可取，此支撑体系不适合本工程。

3.1.2钢管悬挑支撑体系

钢管悬挑支撑体系为扣件式空间桁架，节点采用扣件连接方式。此支撑体系会产生较大的侧向挠度，刚度小。且经过计算，钢管布置密度大。钢管的连接点，悬挂点缺乏绝对的安全性。该支撑体系需要进行大量的高空作业，风力大，作业人员的工作时间长，因而工作环境安全性低，此支撑体系也不适合本高层建筑悬挑结构施工。

3.1.3型钢三角支撑体系

型钢三角支撑体系采用分部直埋式，将大托架分部拼装、分部安装，施工方便，有利于吊装，节点埋点准确，节点牢固，特别适合现场施工。在空间工作中的整体性好，刚度大，承担及传递力的可靠性大。水平横梁可以直接埋在观光梯混凝土墙里，节点锚固牢固。型钢三角支撑体系安装及拆卸方便、安全性大，并且能减少工程建设资金投入。

对以上三种支撑体系，进行方案比选，并进行综合的方案论证，最终确定选用“型钢三角支撑体系”，此支撑体系具有工程需要的稳定性好，刚性好，施工简便，高空作业时间短，减少工程建设资金投入等优点。

3.2、型钢三角支撑体系

3.2.1型钢三角支撑体系设计

型钢三角支撑体系由型钢三角支撑托架、槽钢稳定交叉水平支撑、托架上弦槽钢水平檩条组成。三角支撑托架，由型钢焊接而成，安装在观光梯混凝土墙上。悬挑结构荷载的竖向支撑着力点在三角支撑的水平横梁上，再传到该层的钢筋混凝土墙上，并通过三角形斜向支撑将部分力传递到下层的钢筋混凝土墙上。

3.2.2节点构造支撑做法

三角托架的水平横梁及斜向支撑与钢筋混凝土墙连接点处理十分重要，要求节点牢固，施工方便，整个三角托架的垂直度精确。

根据悬挑结构工程施工实际需要，决定采用“分部直埋式”方法，即将整个三角形托架从中间水平横梁处分开成上、下两大部分，水平横梁直接埋人观光梯井壁钢筋混凝土墙上，脚部采用双槽钢预埋，斜向支撑通过与其焊接支撑在其上面。

3.2.3节点施工要求

分部直埋式节点施工要求：①逐榀固定的三角支撑上、下部的垂直度应有很高的精度，使预埋节点、钢梁、斜支撑、斜撑的铰接点在同一轴线上。②每榀三角支撑的水平高应一致。③每榀支撑间设置水平交叉系杆，把每榀三角支撑联成一个整体，形成一个空间结构体系。④整个三角支撑体系完工后，每个连接点，每个焊接及埋件，都必须经检查认定合格后再进行下道工序的施工，以保证整个体系在空间工作中的整体性、刚度、承担和传递力的可靠性。

3.2.4支撑施工方法及技术措施

考虑到施工部位在塔式起重机工作范围内，故采用以下方法：在地面上将三角托架分上、下两部分，分别按设计要求进行焊接拼装制作，再用塔式起重机吊到高空作业点进行组装和固定。

3.2.5支撑施工流程

下支点预埋—下半部制作—下半部预埋安装—下半部交叉水平支撑安装及施工平台安装上半部制作上半部预埋安装—上层水平檩条安装—上层施工平台安装—悬挑模板支顶—悬挑楼面钢筋混凝土施工。

3.2.6型钢三角支撑体系拆卸步骤

拆卸步骤：悬挑楼板预留150mm×150mm的悬吊孔—用钢丝绳悬吊托架于楼面上—托架割离支点—用塔式起重机从托架外侧吊起托架—逐步放松悬吊丝绳—用塔式起重机把托架拖离悬挑板底并吊放至地面。

4、结束语

总而言之，高层建筑悬挑结构破坏因素是多方面的，最主要的就是模板支撑体系引起的坍塌破坏。施工中悬挑结构模板支撑体系必须严格执行国家有关规定，进行模板支撑体系的方案比选，择优选择，从而确保模板支撑体系的强度、刚度有稳定性符合要求。在该高空悬挑结构工程施工中，应用型钢三角支撑体系，满足了悬挑结构砼施工的要求，取得了“投入少，见效快”的综合经济效益。采用型钢三角支撑体系，经施工过程中的跟踪检查，未发现任何问题，保证了悬挑结构工程质量。

参考文献

[1]董彬.高层建筑高空反弧悬挑结构计算与施工技术[J].建筑.2011（18）

[2]侯君伟，关柯．建筑施工手册(第四版)[M]．北京：中国建筑工业出版社，2003.