高空悬挑结构施工方案.docx

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高空悬挑结构施工方案

悬挑结构施工方案

1.1悬挑结构概况

本工程悬挑结构在核心筒十八层至二十层楼板13～14轴/B～A轴，结构出挑3600mm。

十八层板面标高75.56，梁截面宽度300*800、250*360等，板厚度150mm，楼层高度5440；

选用材料规格：

钢管选用Φ48×3.0mm焊接钢管；扣件采用铸铁件，材质符合RT89-8要求；模板采用18mm胶合板，木方采用50×100mm杉木；安全立网采用经过有关部门认证的生产厂家的产品，密度不低于2000目/100cm2，网目的大小为能防止粒径大于2.5mm的颗粒通过；悬挑水平钢梁采用工14号工字钢；钢丝绳采用公称直径13mm，公称强度1670MPA；预埋锚环使用的钢筋规格为Φ16。

1.2悬挑结构支撑范围平面图

1.3主要施工方法

1、核心筒16层（标高为66.08-70.12）柱墙钢筋绑扎好后预埋14号工字钢外挑3.1m，布置间距为@1200，底部采用钢管斜撑在15层剪力墙上进行加固，上部采用Φ13钢丝绳与核心筒结构拉结进行卸载。

平面位置及做法详见附图。

2、核心筒17层（标高为70.12）楼板砼浇筑前预埋锚环，锚环使用的钢筋规格为Φ16，详见下图。

3、核心筒17层（标高为70.12）楼板浇筑砼后采用14号工字钢外挑，布置间距为@800，18层梁板模板钢管架架设在悬挑工字钢上，模板钢管架按模板施工方案进行搭设（楼板模板支架搭设高度为5.29米，搭设尺寸为立杆的间距1.0米，立杆的步距1.50米；梁支撑立杆的间距1.0米，立杆的步距1.50米，梁底增加1道承重立杆）。

平面位置及做法详见附图。

4、核心筒17层柱墙（标高为70.12-75.56）先行浇筑砼，砼浇筑后3天，悬挑工字钢采用Φ13钢丝绳与核心筒17层柱墙拉结进行卸载后，方可浇筑18层梁板砼。

5、核心筒16层、17层悬挑工字钢之间搭设钢管架辅助受力（支架搭设高度为4.0米，立杆的间距1.2m，立杆的步距1.50米）。

6、核心筒15层楼板以下（标高为60.96）处搭设平网加密目网，用于安全防护。

1.4悬挑结构附图

1.5悬挑结构计算书

1.5.1、扣件钢管楼板模板支架计算书

模板支架搭设高度为5.29米（计算取5.3米），搭设尺寸为：

立杆的纵距b=1.00米，立杆的横距l=1.00米，立杆的步距h=1.50米。

图1楼板支撑架立面简图

图2楼板支撑架荷载计算单元

采用的钢管类型为

48×3.0。

一、模板面板计算

面板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。

模板面板的按照三跨连续梁计算。

静荷载标准值q1=25.000×0.150×1.000+0.350×1.000=4.100kN/m

活荷载标准值q2=（2.000+1.000）×1.000=3.000kN/m

面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=100.00×1.80×1.80/6=54.00cm3；

I=100.00×1.80×1.80×1.80/12=48.60cm4；

（1）抗弯强度计算

f=M/W<[f]

其中f——面板的抗弯强度计算值（N/mm2）；

　　M——面板的最大弯距（N.mm）；

　　W——面板的净截面抵抗矩；

[f]——面板的抗弯强度设计值，取15.00N/mm2；

M=0.100ql2

其中q——荷载设计值（kN/m）；

经计算得到M=0.100×（1.2×4.100+1.4×3.000）×0.300×0.300=0.082kN.m

经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.082×1000×1000/54000=1.520N/mm2

面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!

（2）抗剪计算[可以不计算]

T=3Q/2bh<[T]

其中最大剪力Q=0.600×（1.2×4.100+1.4×3.000）×0.300=1.642kN

截面抗剪强度计算值T=3×1642.0/（2×1000.000×18.000）=0.137N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2

抗剪强度验算T<[T]，满足要求!

（3）挠度计算

v=0.677ql4/100EI<[v]=l/250

面板最大挠度计算值v=0.677×4.100×3004/（100×6000×486000）=0.077mm

面板的最大挠度小于300.0/250,满足要求!

二、模板支撑木方的计算

木方按照均布荷载下连续梁计算。

1.荷载的计算

（1）钢筋混凝土板自重（kN/m）：

q11=25.000×0.150×0.300=1.125kN/m

（2）模板的自重线荷载（kN/m）：

q12=0.350×0.300=0.105kN/m

（3）活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载（kN/m）：

经计算得到，活荷载标准值q2=（1.000+2.000）×0.300=0.900kN/m

静荷载q1=0.00×1.125+0.00×0.105=1.476kN/m

活荷载q2=1.4×0.900=1.260kN/m

2.木方的计算

按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载q=2.736/1.000=2.736kN/m

最大弯矩M=0.1ql2=0.1×2.74×1.00×1.00=0.274kN.m

最大剪力Q=0.6×1.000×2.736=1.642kN

最大支座力N=1.1×1.000×2.736=3.010kN

木方的截面力学参数为

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5.00×10.00×10.00/6=83.33cm3；

I=5.00×10.00×10.00×10.00/12=416.67cm4；

（1）木方抗弯强度计算

抗弯计算强度f=0.274×106/83333.3=3.28N/mm2

木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

（2）木方抗剪计算[可以不计算]

最大剪力的计算公式如下:

Q=0.6ql

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

截面抗剪强度计算值T=3×1642/（2×50×100）=0.492N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.60N/mm2

木方的抗剪强度计算满足要求!

（3）木方挠度计算

最大变形v=0.677×1.230×1000.04/（100×9500.00×4166666.8）=0.210mm

木方的最大挠度小于1000.0/250,满足要求!

三、板底支撑钢管计算

　　横向支撑钢管计算

横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。

集中荷载P取木方支撑传递力。

支撑钢管计算简图

支撑钢管弯矩图（kN.m）

支撑钢管变形图（mm）

支撑钢管剪力图（kN）

经过连续梁的计算得到

最大弯矩Mmax=1.013kN.m

最大变形vmax=2.925mm

最大支座力Qmax=10.945kN

抗弯计算强度f=1.013×106/4491.0=225.57N/mm2

支撑钢管的抗弯计算强度大于205.0N/mm2,不满足要求!

支撑钢管的最大挠度小于1000.0/150与10mm,满足要求!

四、扣件抗滑移的计算

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算:

R≤Rc

其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；

　　R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

计算中R取最大支座反力，R=10.95kN

单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件!

R≤8.0kN时，可采用单扣件；8.0kN12.0kN时，应采用可调托座。

五、模板支架荷载标准值（立杆轴力）

作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1.静荷载标准值包括以下内容：

（1）脚手架的自重（kN）：

NG1=0.111×5.290=0.585kN

（2）模板的自重（kN）：

NG2=0.350×1.000×1.000=0.350kN

（3）钢筋混凝土楼板自重（kN）：

NG3=25.000×0.150×1.000×1.000=3.750kN

经计算得到，静荷载标准值NG=NG1+NG2+NG3=4.685kN。

2.活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载。

经计算得到，活荷载标准值NQ=（1.000+2.000）×1.000×1.000=3.000kN

3.不考虑风荷载时,立杆的轴向压力设计值计算公式

N=1.20NG+1.4NQ=9.82kN

六、立杆的稳定性计算

不考虑风荷载时,立杆的稳定性计算公式

其中N——立杆的轴心压力设计值，N=9.82kN

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到；

i——计算立杆的截面回转半径（cm）；i=1.60

　　A——立杆净截面面积（cm2）；A=4.24

　　W——立杆净截面抵抗矩（cm3）；W=4.49

——钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）；

　　[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

　　l0——计算长度（m）；

如果完全参照《扣件式规范》，由公式

（1）或

（2）计算

l0=k1uh

（1）

l0=（h+2a）

（2）

k1——计算长度附加系数，按照表1取值为1.155；

u——计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u=1.700

a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.10m；

公式

（1）的计算结果：

l0=1.155×1.700×1.50=2.945m

=2945/16.0=184.655

=0.212

=9822/（0.212×424）=109.530N/mm2，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

公式

（2）的计算结果：

l0=1.500+2×0.100=1.700m，

=1700/16.0=106.583

=0.545

=9822/（0.545×424）=42.543N/mm2，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式（3）计算

l0=k1k2（h+2a）（3）

k2——计算长度附加系数，按照表2取值为1.007；

公式（3）的计算结果：

l0=1.155×1.007×（1.500+2×0.100）=1.977m

=1977/16.0=123.965

=0.435

=9822/（0.435×424）=53.268N/mm2，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

1.5.2梁模板扣件钢管高支撑架计算书

模板支架搭设高度为5.29米（计算取5.3米），基本尺寸为：

梁截面B×D=300mm×800mm，梁支撑立杆的纵距（跨度方向）l=1.00米，立杆的步距h=1.50米，梁底增加1道承重立杆。

图1梁模板支撑架立面简图

计算中考虑梁两侧部分楼板混凝土荷载以集中力方式向下传递。

集中力大小为F=1.20×25.000×0.150×0.500×1.000=2.250kN。

采用的钢管类型为

48×3.0。

一、模板面板计算

板为受弯结构,需要验算其抗弯强度和刚度。

模板面板的按照多跨连续梁计算。

作用荷载包括梁与模板自重荷载，施工活荷载等。

1.荷载的计算：

（1）钢筋混凝土梁自重（kN/m）：

q1=25.000×0.800×1.000=20.000kN/m

（2）模板的自重线荷载（kN/m）：

q2=0.500×1.000×（2×0.800+0.300）/0.300=3.167kN/m

（3）活荷载为施工荷载标准值与振捣混凝土时产生的荷载（kN）：

经计算得到，活荷载标准值P1=（1.000+2.000）×0.300×1.000=0.900kN

均布荷载q=1.20×20.000+1.20×3.167=27.800kN/m

集中荷载P=1.4×0.900=1.260kN

面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=100.00×1.80×1.80/6=54.00cm3；

I=100.00×1.80×1.80×1.80/12=48.60cm4；

计算简图

弯矩图（kN.m）

剪力图（kN）

变形图（mm）

经过计算得到从左到右各支座力分别为

N1=0.819kN

N2=2.383kN

N3=3.196kN

N4=2.383kN

N5=0.819kN

最大弯矩M=0.016kN.m

最大变形V=0.0mm

（1）抗弯强度计算

经计算得到面板抗弯强度计算值f=0.016×1000×1000/54000=0.296N/mm2

面板的抗弯强度设计值[f]，取15.00N/mm2；

面板的抗弯强度验算f<[f],满足要求!

（2）抗剪计算[可以不计算]

截面抗剪强度计算值T=3×1265.0/（2×1000.000×18.000）=0.105N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2

抗剪强度验算T<[T]，满足要求!

（3）挠度计算

面板最大挠度计算值v=0.002mm

面板的最大挠度小于75.0/250,满足要求!

二、梁底支撑木方的计算

（一）梁底木方计算

按照三跨连续梁计算，最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和，计算公式如下:

均布荷载q=3.196/1.000=3.196kN/m

最大弯矩M=0.1ql2=0.1×3.20×1.00×1.00=0.320kN.m

最大剪力Q=0.6×1.000×3.196=1.918kN

最大支座力N=1.1×1.000×3.196=3.516kN

木方的截面力学参数为

本算例中，截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=5.00×10.00×10.00/6=83.33cm3；

I=5.00×10.00×10.00×10.00/12=416.67cm4；

（1）木方抗弯强度计算

抗弯计算强度f=0.320×106/83333.3=3.84N/mm2

木方的抗弯计算强度小于13.0N/mm2,满足要求!

（2）木方抗剪计算[可以不计算]

最大剪力的计算公式如下:

Q=0.6ql

截面抗剪强度必须满足:

T=3Q/2bh<[T]

截面抗剪强度计算值T=3×1918/（2×50×100）=0.575N/mm2

截面抗剪强度设计值[T]=1.30N/mm2

木方的抗剪强度计算满足要求!

（3）木方挠度计算

最大变形v=0.677×2.663×1000.04/（100×9500.00×4166666.8）=0.456mm

木方的最大挠度小于1000.0/250,满足要求!

三、梁底支撑钢管计算

（一）梁底支撑横向钢管计算

横向支撑钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。

集中荷载P取木方支撑传递力。

支撑钢管计算简图

支撑钢管弯矩图（kN.m）

支撑钢管变形图（mm）

支撑钢管剪力图（kN）

经过连续梁的计算得到

最大弯矩Mmax=0.430kN.m

最大变形vmax=0.145mm

最大支座力Qmax=12.769kN

抗弯计算强度f=0.430×106/4491.0=95.74N/mm2

支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2,满足要求!

支撑钢管的最大挠度小于500.0/150与10mm,满足要求!

（二）梁底支撑纵向钢管计算

梁底支撑纵向钢管只起构造作用，无需要计算。

四、扣件抗滑移的计算

纵向或横向水平杆与立杆连接时，扣件的抗滑承载力按照下式计算:

R≤Rc

其中Rc——扣件抗滑承载力设计值,取8.0kN；

　　R——纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值；

计算中R取最大支座反力，R=12.77kN

单扣件抗滑承载力的设计计算不满足要求,可以考虑采用双扣件!

R≤8.0kN时，可采用单扣件；8.0kN12.0kN时，应采用可调托座。

五、立杆的稳定性计算

立杆的稳定性计算公式

其中N——立杆的轴心压力设计值，它包括：

横杆的最大支座反力N1=12.77kN（已经包括组合系数1.4）

脚手架钢管的自重N2=1.20×0.111×5.290=0.702kN

N=12.769+0.702=13.471kN

——轴心受压立杆的稳定系数,由长细比l0/i查表得到；

i——计算立杆的截面回转半径（cm）；i=1.60

A——立杆净截面面积（cm2）；A=4.24

W——立杆净截面抵抗矩（cm3）；W=4.49

——钢管立杆抗压强度计算值（N/mm2）；

[f]——钢管立杆抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

l0——计算长度（m）；

如果完全参照《扣件式规范》不考虑高支撑架，由公式

（1）或

（2）计算

l0=k1uh

（1）

l0=（h+2a）

（2）

k1——计算长度附加系数，按照表1取值为1.167；

u——计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u=1.700

a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a=0.10m；

公式

（1）的计算结果：

l0=1.167×1.700×1.50=2.976m

=2976/16.0=186.574

=0.207

=13471/（0.207×424）=153.274N/mm2，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

公式

（2）的计算结果：

l0=1.500+2×0.100=1.700m

=1700/16.0=106.583

=0.545

=13471/（0.545×424）=58.345N/mm2，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式（3）计算

l0=k1k2（h+2a）（3）

k2——计算长度附加系数，按照表2取值为1.007；

公式（3）的计算结果：

l0=1.167×1.007×（1.500+2×0.100）=1.998m

=1998/16.0=125.253

=0.424

=13471/（0.424×424）=75.009N/mm2，立杆的稳定性计算

<[f],满足要求!

模板承重架应尽量利用剪力墙或柱作为连接连墙件，否则存在安全隐患。

1.5.3悬挑结构支撑计算书

通过以上计算可以得到梁立杆支座反力N=12.769+0.702=13.471kN；楼板立杆支座反力N=1.20NG+1.4NQ=9.82kN。

悬挑结构计算时取最不利荷载N=13.471KN进行计算。

平台水平钢梁（主梁）的悬挑长度3.50m，悬挑水平钢梁间距（平台宽度）3.00m。

次梁采用14号工字钢，主梁采用14号工字钢，次梁间距0.80m。

容许承载力均布荷载2.00kN/m2，最大堆放材料荷载13.47kN。

一、次梁的计算

次梁选择14号工字钢槽钢，间距0.80m，其截面特性为

面积A=21.50cm2,惯性距Ix=712.00cm4,转动惯量Wx=102.00cm3,回转半径ix=5.76cm

截面尺寸b=80.0mm,h=140.0mm,t=9.1mm

1.荷载计算

（1）面板自重标准值：

标准值为0.00kN/m2；

Q1=0.00×0.80=0.00kN/m

（2）最大容许均布荷载为2.00kN/m2；

Q2=2.00×0.80=1.60kN/m

（3）槽钢自重荷载Q3=0.17kN/m

经计算得到，静荷载计算值q=1.2×（Q1+Q2+Q3）=1.2×（0.00+1.60+0.17）=2.12kN/m

经计算得到，活荷载计算值P=1.4×13.47=18.86kN

2.内力计算

内力按照集中荷载P与均布荷载q作用下的简支梁计算，内侧钢丝绳不计算，计算简图如下

最大弯矩M的计算公式为

经计算得到，最大弯矩计算值M=2.12×3.002/8+18.86×3.00/4=16.53kN.m

3.抗弯强度计算

其中

x——截面塑性发展系数，取1.05；

[f]——钢材抗压强度设计值，[f]=205.00N/mm2；

经过计算得到强度

=16.53×106/（1.05×102000.00）=154.32N/mm2；

次梁槽钢的抗弯强度计算

<[f],满足要求!

4.整体稳定性计算[主次梁焊接成整体此部分可以不计算]

其中

b——均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数，查表《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B得到：

b=1.30

由于

b大于0.6，按照《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B其值用

b'查表得到其值为0.836

经过计算得到强度

=16.53×106/（0.836×102000.00）=193.83N/mm2；

次梁槽钢的稳定性计算

<[f],满足要求!

二、主梁的计算

内钢绳按照《建筑施工安全检查标准》作为安全储备不参与内力的计算。

主梁选择14号工字钢槽钢，其截面特性为

面积A=21.50cm2,惯性距Ix=712.00cm4,转动惯量Wx=102.00cm3,回转半径ix=5.76cm

截面尺寸b=80.0mm,h=140.0mm,t=9.1mm

1.荷载计算

（1）栏杆自重标准值：

标准值为0.00kN/m

Q1=0.00kN/m

（2）槽钢自重荷载Q2=0.17kN/m

经计算得到，静荷载计算值q=1.2×（Q1+Q2）=1.2×（0.00+0.17）=0.20kN/m

经计算得到，各次梁集中荷载取次梁支座力，分别为

P1=（1.2×（0.00+2.00）×0.40×3.00/2+1.