屋面懸挑支撐架設(shè)計與施工方案實(shí)例一、項(xiàng)目概況本工程為某住宅項(xiàng)目1#樓屋面懸挑結(jié)構(gòu)施工，位于市區(qū)，建筑層數(shù)為地上11層，屋面為坡屋面形式，屋脊高度33.6m。屋面懸挑部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，懸挑長度1.5m，寬度與屋面檐口一致（約24m），厚度120mm。懸挑板下方為10層頂板，板厚100mm，混凝土強(qiáng)度等級C30。本方案針對屋面懸挑板模板支撐系統(tǒng)設(shè)計，需解決懸挑結(jié)構(gòu)荷載傳遞、支撐系統(tǒng)穩(wěn)定性及高空作業(yè)安全等問題。二、設(shè)計依據(jù)1.規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)：《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ____，2018年版）；《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB____）；《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB____）；《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB____）；《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ____）。2.工程文件：屋面結(jié)構(gòu)施工圖（圖號：W-03）；10層頂板結(jié)構(gòu)施工圖（圖號：D-08）；施工組織設(shè)計（編號：SZ-____）。三、方案選擇與設(shè)計思路（一）方案選擇針對1.5m懸挑長度，對比落地式腳手架（需從地面搭設(shè)至33m，成本高、穩(wěn)定性差）、斜拉式懸挑架（需設(shè)置拉繩，影響屋面施工）及型鋼懸挑架（荷載傳遞直接、施工便捷）三種方案，最終選擇型鋼懸挑式支撐架。選擇理由：型鋼懸挑梁作為受力主梁，將懸挑板荷載傳遞至10層頂板，無需依賴下部結(jié)構(gòu)；扣件式鋼管立桿作為次梁，連接型鋼與模板，結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便；符合“安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工便捷”的原則。（二）設(shè)計思路1.受力體系：懸挑板荷載→模板→木方→鋼管立桿→型鋼懸挑梁→10層頂板（通過預(yù)埋U型螺栓固定）。2.材料選擇：懸挑梁：采用16號工字鋼（Q235B），截面尺寸160×88×6.0mm，抗彎性能滿足要求；立桿：采用φ48×3.6mm扣件式鋼管（Q235B），標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長6m；模板：采用15mm厚木膠合板；次龍骨：50×100mm木方，間距300mm；主龍骨：φ48×3.6mm鋼管，間距1200mm。四、詳細(xì)設(shè)計計算（一）荷載計算1.恒載（G）模板自重：0.3kN/㎡（15mm木膠合板）；次龍骨自重：0.1kN/m（50×100mm木方，間距300mm，折算為0.1×(1/0.3)=0.33kN/㎡）；主龍骨自重：0.038kN/m（φ48×3.6鋼管，間距1200mm，折算為0.038×(1/1.2)=0.032kN/㎡）；立桿及扣件自重：0.1kN/㎡（經(jīng)驗(yàn)值）；混凝土自重：24kN/m3×0.12m=2.88kN/㎡；鋼筋自重：1.1kN/m3×0.12m=0.132kN/㎡。恒載合計：0.3+0.33+0.032+0.1+2.88+0.132=3.774kN/㎡。2.活載（Q）施工人員及材料堆放：2.5kN/㎡（《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB____，第4.1.1條）；振搗混凝土荷載：2.0kN/㎡（同上，第4.1.2條）。活載合計：2.5+2.0=4.5kN/㎡（取較大值，按組合值系數(shù)0.7計算）。3.荷載組合承載力計算：1.2G+1.4Q=1.2×3.774+1.4×4.5=4.529+6.3=10.829kN/㎡；撓度計算：1.0G+1.0Q=3.774+4.5=8.274kN/㎡（僅考慮標(biāo)準(zhǔn)組合）。（二）懸挑梁設(shè)計計算1.懸挑梁布置工字鋼間距：1.2m（與主龍骨間距一致）；懸挑長度：1.5m（外伸段）；錨固長度：2.25m（內(nèi)錨段，按1.5倍懸挑長度取值，滿足JGJ____第6.10.1條）。2.荷載傳遞每根工字鋼承受的線荷載：q=10.829kN/㎡×1.2m=12.995kN/m（承載力計算）；q_k=8.274kN/㎡×1.2m=9.929kN/m（撓度計算）。3.抗彎強(qiáng)度計算懸挑梁最大彎矩：M=q×L2/2=12.995×1.52/2=14.62kN·m（L為懸挑長度）；16號工字鋼截面模量：W_x=141cm3=1.41×10^5mm3；抗彎強(qiáng)度：σ=M/W_x=14.62×10^6/1.41×10^5=103.7N/mm2≤f=215N/mm2（Q235B鋼材抗彎強(qiáng)度設(shè)計值），滿足要求。4.抗剪強(qiáng)度計算最大剪力：V=q×L=12.995×1.5=19.49kN；16號工字鋼抗剪截面模量：S_x=80.8cm3=8.08×10^4mm3；截面慣性矩：I_x=1127cm^4=1.127×10^7mm^4；腹板厚度：t_w=6.0mm；抗剪強(qiáng)度：τ=V×S_x/(I_x×t_w)=19.49×10^3×8.08×10^4/(1.127×10^7×6.0)=23.2N/mm2≤f_v=125N/mm2（Q235B鋼材抗剪強(qiáng)度設(shè)計值），滿足要求。5.撓度計算最大撓度：f=q_k×L^4/(8×E×I_x)=9.929×10^3×1500^4/(8×2.06×10^5×1.127×10^7)=2.8mm≤L/250=1500/250=6mm（JGJ____第6.10.3條），滿足要求。6.錨固計算預(yù)埋U型螺栓：采用M16高強(qiáng)度螺栓（8.8級），每個懸挑梁設(shè)置2個，間距300mm；螺栓抗拔力：N_t=0.8×f_t^b×A_e=0.8×800×157=100.48kN（f_t^b為螺栓抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，A_e為有效面積）；每根懸挑梁錨固端拉力：T=M/L_a=14.62/2.25=6.5kN（L_a為錨固長度）；2個螺栓總抗拔力：2×100.48=200.96kN≥6.5kN，滿足要求。（三）立桿穩(wěn)定性計算1.立桿布置立桿間距：1.2m×1.2m（縱距×橫距）；步距：1.5m（滿足JGJ____第6.3.1條）；立桿頂部自由端長度：≤0.5m（通過可調(diào)底座調(diào)整）。2.荷載計算每根立桿承受的軸向力：N=10.829kN/㎡×1.2×1.2=15.59kN（承載力計算）；N_k=8.274kN/㎡×1.2×1.2=11.91kN（撓度計算）。3.穩(wěn)定性驗(yàn)算立桿計算長度：L_0=k×μ×h=1.155×1.5×1.5=2.599m（k為計算長度附加系數(shù)，μ為步距折減系數(shù)，h為步距）；立桿截面回轉(zhuǎn)半徑：i=1.58cm=15.8mm；長細(xì)比：λ=L_0/i=2599/15.8=164.5≤[λ]=210（JGJ____第5.3.9條）；穩(wěn)定系數(shù)：φ=0.26（根據(jù)λ=164.5，查JGJ____附錄C）；立桿截面面積：A=489mm2；穩(wěn)定性：σ=N/(φ×A)=15.59×10^3/(0.26×489)=122.3N/mm2≤f=205N/mm2（Q235B鋼管抗壓強(qiáng)度設(shè)計值），滿足要求。（四）扣件抗滑承載力計算立桿與主龍骨連接：采用直角扣件，每個扣件抗滑承載力設(shè)計值R_c=8kN（JGJ____第5.2.5條）；每根立桿傳遞至主龍骨的力：15.59kN，需設(shè)置2個扣件（2×8=16kN≥15.59kN），滿足要求。（五）連墻件設(shè)計連墻件布置：每層設(shè)置，間距3.6m×3.6m（縱距×橫距）；連墻件形式：剛性連墻件（采用φ48×3.6鋼管與10層墻體預(yù)埋鋼筋焊接）；連墻件軸向力：N_l=1.4×w_k×A_w=1.4×0.3×3.6×3.6=5.44kN（w_k為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值，取0.3kN/㎡；A_w為連墻件覆蓋面積）；連墻件強(qiáng)度：σ=N_l/A=5.44×10^3/489=11.1N/mm2≤f=205N/mm2，滿足要求。五、施工工藝與操作要點(diǎn)（一）施工準(zhǔn)備1.材料檢驗(yàn)：工字鋼：檢查合格證、材質(zhì)報告，外觀無彎曲、銹蝕；鋼管：檢查壁厚、外徑，無裂縫、變形；扣件：檢查合格證，進(jìn)行抗滑試驗(yàn)（力矩扳手檢測）。2.技術(shù)交底：向施工班組交底方案要點(diǎn)（懸挑梁安裝、立桿搭設(shè)、安全防護(hù)）；明確質(zhì)量控制點(diǎn)（預(yù)埋螺栓位置、立桿垂直度、扣件力矩）。（二）懸挑梁安裝1.預(yù)埋U型螺栓：在10層頂板澆筑前，按1.2m間距預(yù)埋M16U型螺栓，螺栓頂部低于頂板面20mm；用經(jīng)緯儀定位，誤差≤5mm（避免工字鋼安裝偏移）。2.工字鋼安裝：待10層頂板混凝土強(qiáng)度達(dá)到C20后，將工字鋼插入U型螺栓，調(diào)整位置使其外伸1.5m；用雙螺母固定工字鋼，擰緊力矩≥40N·m（用力矩扳手檢查）；工字鋼端部焊接φ16鋼筋（長度200mm），防止立桿滑移。（三）支撐架搭設(shè)1.立桿搭設(shè)：在工字鋼上放置可調(diào)底座（調(diào)節(jié)范圍0-150mm），立桿底部插入底座，頂部用可調(diào)托座支撐主龍骨；立桿縱距、橫距均為1.2m，步距1.5m，立桿垂直度誤差≤1/1000（用經(jīng)緯儀檢測）。2.水平桿與剪刀撐：每層步距設(shè)置縱、橫向水平桿，與立桿用直角扣件連接；支撐架外側(cè)設(shè)置連續(xù)剪刀撐（角度45°-60°），剪刀撐兩端與立桿連接，中間每隔6m設(shè)置一道；水平剪刀撐：在支撐架頂部、底部各設(shè)置一道，增強(qiáng)整體穩(wěn)定性。（四）模板系統(tǒng)安裝1.次龍骨鋪設(shè)：50×100mm木方沿懸挑板長度方向鋪設(shè)，間距300mm，木方接頭錯開布置（避免在同一立桿位置）。2.模板安裝：15mm木膠合板鋪在次龍骨上，模板接縫用膠帶密封（防止漏漿）；模板邊緣超出懸挑板邊緣100mm（便于固定），用鐵釘與次龍骨固定。（五）混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)1.澆筑順序：從屋脊向檐口方向澆筑，分層厚度≤300mm；振搗棒避免碰撞模板及支撐架（防止立桿偏移）。2.養(yǎng)護(hù)：混凝土澆筑后12h內(nèi)覆蓋土工布澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間≥7d；待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100%（C30）后，方可拆除支撐架（用同條件養(yǎng)護(hù)試塊檢測）。六、質(zhì)量控制措施1.型鋼懸挑梁：預(yù)埋U型螺栓位置誤差≤5mm；工字鋼固定螺母擰緊力矩≥40N·m；工字鋼外伸長度誤差≤10mm。2.支撐架搭設(shè)：立桿垂直度誤差≤1/1000；扣件擰緊力矩40-65N·m（用力矩扳手全數(shù)檢查）；水平桿、剪刀撐設(shè)置率100%。3.模板系統(tǒng)：模板表面平整度≤5mm（用2m靠尺檢查）；次龍骨間距誤差≤10mm；模板接縫寬度≤1.5mm。七、安全管理與防護(hù)措施（一）安全交底施工前，由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人向班組進(jìn)行書面安全交底，內(nèi)容包括：懸挑架搭設(shè)流程、安全防護(hù)要求、應(yīng)急處理措施；交底后，班組簽字確認(rèn)，留存記錄。（二）施工防護(hù)1.臨邊防護(hù)：在懸挑架外側(cè)設(shè)置1.2m高防護(hù)欄桿（立桿間距1.2m），底部設(shè)置200mm高擋腳板；防護(hù)欄桿外側(cè)掛密目安全網(wǎng)（網(wǎng)目密度≥2000目/100cm2），防止人員墜落。2.高空作業(yè)防護(hù)：施工人員必須系安全帶（高掛低用），穿防滑鞋；材料傳遞采用工具袋，禁止拋擲（防止物體打擊）。（三）監(jiān)測與應(yīng)急處理1.監(jiān)測內(nèi)容：懸挑梁變形：每天測量工字鋼外伸端撓度（用百分表），允許值≤6mm；立桿垂直度：每天檢查立桿傾斜情況，允許值≤1/1000；預(yù)埋螺栓：檢查螺母松動情況，每天用力矩扳手復(fù)檢。2.應(yīng)急處理：若發(fā)現(xiàn)懸挑梁撓度超過允許值，立即停止施工，增加臨時支撐（用鋼管頂撐工字鋼）；若發(fā)現(xiàn)立桿傾斜，立即加固（增設(shè)斜撐或調(diào)整立桿位置）；現(xiàn)場配備急救箱、滅火器等應(yīng)急物資，制定火災(zāi)、墜落等應(yīng)急預(yù)案。八、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與程序（一）驗(yàn)收程序1.懸挑梁驗(yàn)收：工字鋼安裝完成后，由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人、監(jiān)理工程師驗(yàn)收，檢查預(yù)埋螺栓位置、工字鋼固定情況；驗(yàn)收合格后，填寫《懸挑梁安裝驗(yàn)收記錄》。2.支撐架驗(yàn)收：支撐架搭設(shè)完成后，由項(xiàng)目安全員、監(jiān)理工程師驗(yàn)收，檢查立桿間距、水平桿設(shè)置、剪刀撐布置；驗(yàn)收合格后，填寫《扣件式鋼管支撐架驗(yàn)收記錄》。3.混凝土澆筑前驗(yàn)收：模板安裝完成后，由項(xiàng)目質(zhì)量員、監(jiān)理工程師驗(yàn)收，檢查模板平整度、接縫寬度；驗(yàn)收合格后，簽署《混凝土澆筑令》。（二）驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)符合《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》（JGJ____）第6章要求；符合《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB____）第4章要求；符合本方案設(shè)計要求。九、實(shí)例應(yīng)用效果本方案在某住宅項(xiàng)目1#樓屋面懸挑結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用，施工過程無安全事故，懸挑板尺寸偏差均在規(guī)范允許范圍內(nèi)（表面平整度≤3mm，標(biāo)高誤差≤5mm）。混凝土澆筑后，懸挑梁最大撓度為2.5mm（小于允許值6mm），立桿垂直度誤差≤0.8/1000，滿足設(shè)計要求。