CN114622710A - 一种高空错层悬挑结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高空错层悬挑结构及其施工方法，属于悬挑结构的技术领域。由多个悬挑主梁单元组成，所述悬挑主梁单元至少包括：悬挑主梁，M个上拉杆件，以及下撑杆件；每两个上拉杆件的顶部固定在同一层结构体系，构成分层设置的倒八字形拉结；本发明适用于各类长悬挑，悬挑长度越长，仅需调整上拉花篮拉杆型号及数量即可保证安全及稳定性；且错层及异形悬挑结构对本方法的影响较小，各类复杂悬挑本方法均适用；每个悬挑主梁单元中有至少四层结构体系共同受力，可满足上部各类施工需要，可承担上部结构的全部荷载，结构内支撑体系及外支撑体系的荷载在四层结构共同受力的情况下可自由设计；安拆便捷。

Description

一种高空错层悬挑结构及其施工方法

技术领域

本发明属于悬挑结构的技术领域，特别是涉及一种高空错层悬挑结构及其施工方法。

背景技术

随着社会经济及文化的高速发展，建筑占地面积与空间需求的矛盾日益明显，高层、超高层建筑物的出现也越来越多，而随着人们对建筑外立面的美观要求越来越高，各种高空悬挑结构也应运而生，正因如此，对施工架体的要求也是日益增高，但是近几年的工程实例表明，双排悬挑脚手架只适合外形较为规则的建筑物，落地架不适用于高层，已经不能满足现场施工要求，主要有如下问题：由于存在高空悬挑结构，传统悬挑架安装存在极大安全隐患，底部仅有1.3米宽度的悬挑架，而超出结构范围内的架体安装底部无任何操作平台，极大的威胁施工人员安全。且传统悬挑架采用钢丝绳+工字钢+U型压环的形式，均为一次性投入，不可周转，成本相对较高。

发明内容

本发明为解决背景技术中存在的技术问题，提供了一种高空错层悬挑结构及其施工方法。

本发明采用以下技术方案：一种高空错层悬挑结构，由多个悬挑主梁单元组成，所述悬挑主梁单元至少包括：

悬挑主梁，设置在第N层结构体系上；其中N为大于1的整数；所述悬挑主梁的上表面按照预定间隔设置有M个吊耳板；M为大于等于4的整数；

M个上拉杆件，其底部对应固定于所述吊耳板；每两个上拉杆件的顶部固定在同一层结构体系，构成分层设置的八字形拉结；

下撑杆件，其顶端固定在所述悬挑主梁的下表面，底端固定在第N-1层结构体系上。

在进一步的实施例中，还包括：连系梁，沿长度方向固定在悬挑主梁上。

通过采用上述技术方案，连系梁的设置一方面用于加固悬挑主梁，防止变形，另一方面将模架模数与主梁不匹配，通过横向连接件将竖向荷载传递至悬挑主梁上。

在进一步的实施例中，还包括：横向连接件，其一端连接于所述下撑杆件，另一端固定于第N层结构体系。

通过采用上述技术方案，横向连接件的设置保证下撑杆及悬挑主梁的整体稳定性。

在进一步的实施例中，还包括：架体，设于所述悬挑主梁的悬挑端；

所述架体包括：外脚手架架体和内模架架体。

通过采用上述技术方案，自身具有一定的刚度，根据规范底部架体间距可较大设置，无支撑间距可达3m，整体稳定性好，底部操作平台采取硬防护安全措施。

在进一步的实施例中，还包括：凵形压环，包括：钢板，预埋在第N层结构体系内；

至少两组钢套管，对称设置在所述钢板的两端；每组钢套管内均穿插有穿墙螺栓，所述穿墙螺栓上配置有双螺帽；

垫片，设于双螺帽与第N层结构体系之间；所述垫片、两组钢套管和第N层结构体系形成一压紧空间，所述压紧空间被设置为固定悬挑主梁。

通过采用上述技术方案，便于拆卸、重复利用。

在进一步的实施例中，所述上拉杆件包括：连接板和至少一根花篮拉杆，所述花篮拉杆的根数q取值满足以下条件：

式中，L为实际悬挑长度，L₁、L₂、L₃分别为第一长度阈值、第二长度阈值和第三长度阈值，[]为取整函数。

通过采用上述技术方案，通过调整花篮拉杆数量、角度，充分利用花篮拉杆受力，确保安全可控，有效的解决了高空多向错层超长悬挑砼构件架体的施工难点，可操作性强，具有一定的通用性。

一种高空错层悬挑结构的施工方法，至少包括以下步骤：

步骤一、选定符合需求的工字钢作为悬挑主梁，在悬挑主梁的上表面按照预定间隔焊接M个吊耳板；

步骤二、将所述悬挑主梁通过可拆卸的安装方式固定在第N层结构体系上；

步骤三、基于悬挑长度配置M个上拉杆件，上拉杆件的上拉杆连接在对应的吊耳板上，上拉节点独立设置，斜拉杆拉结到框架梁上，按倒八字形式拉结，且分层设置；

步骤四、选定符合需求的工字钢作为下撑杆件，其顶端与悬挑主梁连接，底端预埋在第N-1层结构体系上。

在进一步的实施例中，所述步骤一还包括：选定符合需求的工字钢作为连系梁，沿长度方向焊接在悬挑主梁的上表面。

在进一步的实施例中，所述步骤二具体包括以下流程：

将钢板预埋在第N层结构体系内，在所述钢板的两端垂直焊接至少两组钢套管，在所述两组钢套管内对应插入穿墙螺栓，将悬挑主梁放置到两组钢套管之间，将垫片套接在穿墙螺栓上并压紧悬挑主梁，随后使用双螺帽拧紧。

在进一步的实施例中，所述步骤三具体包括以下流程：

将M个上拉杆件进行分组，每组包括相互靠近的两个上拉杆件得到M/2个上拉杆组件，同一拉杆组件内的两个上拉杆件的顶部固定在同一层结构体系；

不同拉杆组件内的两个上拉杆件的顶部固定的结构体系不同。

在进一步的实施例中，还包括步骤五、在悬挑主梁的悬挑端配置架体，所述架体包括：外脚手架架体和内模架架体；

其中，外脚手架架体为双排脚手架；内模架架体为盘扣式钢管脚手架，且上部采用钢筋桁架楼承板形式连接。

本发明的有益效果：适用范围广，本发明适用于各类长悬挑，悬挑长度越长，仅需调整上拉花篮拉杆型号及数量即可保证安全及稳定性；且错层及异形悬挑结构对本方法的影响较小，各类复杂悬挑本方法均适用；

悬挑主梁锚固端可略微调小，若按照传统悬挑体系，锚固端需达到1.25倍悬挑端，本发明设计的悬挑体系可调小，节约材料；

每个悬挑主梁单元中有至少四层结构体系共同受力，可满足上部各类施工需要，可承担上部结构的全部荷载，结构内支撑体系及外支撑体系的荷载在四层结构共同受力的情况下可自由设计；安拆便捷。

附图说明

图1为实施例1的一种高空错层悬挑结构的侧视图。

图2为实施例1的倒八字形分布图。

图3为实施例1的悬挑主梁、吊耳板和下撑杆件之间的连接示意图。

图4为实施例1的下撑杆件三角支撑示意图。

图5为实施例1中的可拆卸式U型压环预埋示意图。

图6为实施例2的施工方法的构架图。

图7为实施例2的安装流程图。

图1至图5中的各标注为：悬挑主梁1、吊耳板2、上拉杆件3、第N层结构体系4、下撑杆件5、凵形压环6、高强连接螺栓7、横向连接件8、架体9、钢板601、钢筋602、钢套管603、穿墙螺栓604、垫片605、双螺帽606。

具体实施方式

伴随着我国现代化的快车道推进深度，各种超高层建筑物如雨后春笋般出现，而随着人们对建筑外立面的美观要求越来越高，外形也从原来的矩形逐渐演变的奇新特异。特别是针对办公楼、写字楼、展示中心的公建建筑领域，建筑师们为了突出自己的特点，常常设计出各种造型独特、外形新颖的建筑，不仅给结构设计师提出了结构设计难题，也给施工过程的安全措施增加了很大的难度。

南京某创新园项目，工程地址位于江苏省南京市江宁区AA路与BB路西北侧，项目总占地面积为131731平方米，规划总的建筑面积为563613平方米。项目主要建设包括25栋单体和地下室，主要内容包括A01～A04(3栋16层和1栋单层)，B01～B09(5栋19层、2栋12层、1栋23层和1栋两层)，C01～C03(3栋四层)和室外连廊，地下室总体一层，局部二层，主楼的结构形式采用现浇钢筋混凝土框架结构体系。其中A-01a栋、B-01栋、B-05栋共计3栋高空存在悬挑结构，层高为4m，最长悬挑构件为3.6m，悬挑构件宽度为15m，悬挑高度为60m。

整个楼栋的悬挑构件设计分为两个方向错层布置，层高4m，均在60m高空有伸出结构外边的3.6m悬挑构件，同时连续四层。根据现场情况，施工安全要求模板支撑架不仅需要承受本层悬挑构件传递的荷载，还需要承受上层荷载传递的荷载，同时还需要搭设双排的防护架，确保施工人员的操作安全。如果采用普通的悬挑工字钢施工，则需要采用63号工字钢，间距1m布置才能满足荷载要求，既不经济也不实用，因此需要研制一种新型的架体，即可以承受构件结构荷载的同时，也可以保证施工人员的安全。

实施例1

本实施例为解决上述问题，公开了一种高空错层悬挑结构，由多个悬挑主梁1单元组成，每个悬挑主梁1单元包括：悬挑主梁1、上拉杆件3、和下撑杆件5。在本实施例中以四层结构体系(四层混凝土楼板)为例，即N的取值为2，从下至上依次包括第一层混凝土楼板、第二层混凝土楼板、第三层混凝土楼板和第四层混凝土楼板。

在进一步的实施例中，所述悬挑主梁1采用22a#工字钢，截面尺寸为220×110×7.5mm，长度为9m(单根重量为297.63kg)，22a#工字钢的上表面按照预定间隔焊接有M个吊耳板2，在本实施例中，M的取值为4。以悬挑主梁1的悬挑端为起点，四个吊耳板2至起点之间的距离分别为800mm、1800mm、2800mm和3700mm。即相邻吊耳板2之间的间隔分别为1000mm、1000mm、900mm。

在22a#工字钢的中间位置固定14#横向工字钢，14#横向工字钢作为连系梁。一方面用于加固悬挑主梁1，防止变形；另一方面将模架模数与悬挑主梁1的不匹配，通过横向连接件8将竖向荷载传递至悬挑主梁1上。

还包括：数量和位置与吊耳板2相对应的四个上拉杆件3，在进一步的实施例中，上拉杆件3包括：连接板和至少一根花篮拉杆。以Φ22的花篮拉杆为例，花篮拉杆的上拉杆与悬挑主梁1的吊耳板2采用8.8级M22高强螺栓连接，上拉节点独立设置，且结构支撑梁在上拉杆与结构连接处有足够的承载能力。每两个花篮栏杆的斜拉杆拉结到同一层混凝土楼板上，按倒八字形式拉结，且为分层设置。换言之，每两个上拉杆件3的顶部固定在同一层结构体系，构成分层设置的倒八字形拉结，如图1和图2所示。固定时，连接板预埋在对应的结构体系层内(分别是第三层混凝土楼板和第四层混凝土楼板)，通过调节连接板与对应斜拉杆之间的夹角实现花篮栏杆在不同位置处、对应不同混凝土楼板的角度需求。灵活多变，可适用于多种层高。由于项目建筑物存在4.8米、4.5米、4米、3.3米等多种层高，为提高花篮拉杆的重复利用率，避免现场成本一次性投入，施工简便。同时，通过上拉花篮拉杆上连接板的孔洞，安装时根据不同层高，螺栓穿过孔洞调节拉杆长度，微调采用花篮进行调节，确保花篮拉杆处于受力状态。

还包括：固定在所述悬挑主梁1的下表面的下撑杆件5，所述下撑杆件5的底端固定在第N-1层结构体系上。当N取值为2时，则下撑杆件5的底端固定在第一层混凝土楼板上。在本实施例中，下撑杆件5采用16#工字钢，长度为6.54/5.86m，上部距悬挑主梁1的悬挑端400mm，16#工字钢的顶端与悬挑主梁1采用8.8级M20的高强螺栓连接，底端采用预埋M-1(-12×400×300)螺栓连接。在下撑杆件5的一侧固定横向连接件8，保证下撑杆及主梁的整体稳定性。横向连接件8的一端连接于所述下撑杆件5，另一端固定于第N层结构体系，即本实施例中的第二层混凝土楼板。

在进一步的实施例中，还包括设置在悬挑主梁1的悬挑端的架体9。其中，所述架体9包括：外脚手架架体9和内模架架体9。外脚手架架体9采用Φ48×2.7mm的钢管，间距1500mm，步距1800mm，连墙件两步两跨设置。内模架架体9为盘扣式钢管脚手架，步距1500mm，且上部采用钢筋602桁架楼承板形式，自身具有一定的刚度，根据规范底部架体9间距可较大设置，无支撑间距可达3m，整体稳定性好，底部操作平台采取硬防护安全措施。

在进一步的实施例中，为了便于安装、拆卸和重复利用，悬挑主梁1通过若干个并列的凵形压环6固定在结构体系内。具体表现为，凵形压环6包括：预埋在第二层混凝土楼板内，并在钢板601的两端对称焊接有两组钢套管603，每组钢套管603内均穿插有穿墙螺栓604，所述穿墙螺栓604上配置有双螺帽606。于双螺帽606与第二层混凝土楼板之间设置有垫片605，所述垫片605、两组钢套管603和第N层结构体系4形成一压紧空间，所述压紧空间被设置为固定悬挑主梁1。

在进一步的实施例中，针对不同悬挑构件的长度，现场可根据实际情况进行调整拉杆数量，具体表现为所述花篮拉杆的根数q取值满足以下条件：

式中，L为实际悬挑长度，L₁、L₂、L₃分别为第一长度阈值、第二长度阈值和第三长度阈值，[]为取整函数。

举例说明，当L₁＝1.8米，L₂＝5米，L₃＝8米时，则有：悬挑长度L≤1.8米，选用1根花篮拉杆；1.8米<悬挑长度L≤3米，选用2根花篮拉杆；3米<悬挑长度L≤5米，选用4根花篮拉杆；5米<悬挑长度L≤8米，则选用8根花篮拉杆。

从而既达到可以给高空多向错层不同悬挑长度砼构件施工的效果，也可以达到给不同层高周转使用的效果，因此该施工工法基本可以应用于8m内任何长度、任何方向、任何层数，任何层高悬挑构件架体9的施工，适用性较为广泛。

实施例2

基于实施例公开的一种高空错层悬挑结构，本实施例公开了一种高空错层悬挑结构的施工方法，至少包括以下步骤：步骤一、选定符合需求的工字钢作为悬挑主梁，在悬挑主梁的上表面按照预定间隔焊接M个吊耳板；

选定符合需求的工字钢作为连系梁，沿长度方向焊接在悬挑主梁的上表面。

步骤二、将所述悬挑主梁通过可拆卸的安装方式固定在第N层结构体系上；进一步表现为，

步骤三、基于悬挑长度配置M个上拉杆件即四个上拉杆件，上拉杆件的上拉杆连接在对应的吊耳板上，上拉节点独立设置，斜拉杆拉结到框架梁上，按倒八字形式拉结，且分层设置；将220×100×10mm预埋钢板预埋在第N层结构体系(第二层混凝土楼板)内，在所述钢板的两端垂直焊接至少两组直径25PVC套管，在所述两组直径25PVC套管内对应插入直径18的穿墙螺栓，将悬挑主梁放置到两组直径25PVC套管之间，将垫片(220×100×10mm钢板)套接在穿墙螺栓上并压紧悬挑主梁，随后使用双螺帽拧紧。

进一步表现为，将M个上拉杆件进行分组得到M/2个上拉杆组件，每组包括相互靠近的两个上拉杆件，同一拉杆组件内的两个上拉杆件的顶部固定在同一层结构体系；不同拉杆组件内的两个上拉杆件的顶部固定的结构体系不同；

上拉杆件的顶部按照预定角度连接有连接板，所述连接板预埋在对应的结构体系内。

步骤四、选定符合需求的工字钢作为下撑杆件，其顶端与悬挑主梁连接，底端预埋在第N-1层结构体系上。

详细说明，凵形压环预埋：压环需在每次混凝土施工前预埋到位，确保位置准确，在检查合格后方可浇筑悬挑工字钢层的混凝土；在上拉杆件与结构连接楼面边梁结构混凝土浇筑前，对照型钢布置图，复核穿墙螺栓位置，确保呈“倒八字”布置，采用钢套管与结构钢筋定位焊接牢固，避免变形移位，确保预埋位置、标高控制准确、套筒两端采用泡沫或胶带封口封堵，待砼梁侧板拆除后，清理套筒。

悬挑主梁安装：型钢支座安装时，首先在预埋套管内插入穿墙螺栓，将外墙内侧的螺母拧紧，螺母与外墙间设置垫片，然后将型钢支座顶端的螺栓孔对准穿墙螺栓嵌入，型钢支座顶端加设垫片，并用螺母拧紧。

角部斜向设置悬挑主梁，在其上搁置连系梁。转角部位型钢支座安装时，通过与预埋钢板焊接。连系梁搁置(焊接)在主梁上，与结构形成有效连接。

在本层结构施工过程中，脚手架是下层的脚手架的延伸，存在交错层，在本层结构墙、梁模板拆除后，即可安装悬挑脚手架的悬挑型钢和拉杆，因为在安装过程中，下层脚手架尚在使用，悬挑型钢局部需临时支垫在下层脚手架的钢管上，因此无需考虑结构混凝土强度，在考虑搭设两步架后，其受力时，混凝土强度基本已经达到50％左右。

悬挑主梁工字钢安装时注意型号、位置准确，保证悬挑的长度符合设计要求。悬挑主梁工字钢位置确认后，采用2个M20螺栓与结构固定。

花篮拉杆、连接板安装：悬挑层上层结构混凝土施工完成后，开始进行拉杆的安装。安装拉杆时，先将两头的拉杆通过套筒组件连接好，调整到合适的长度。然后分别紧固上节拉杆、下节拉杆，并旋转至预紧状态，此时各拉杆预紧拉力要保持一致。最后将销栓穿过型钢支座挑出端的预留孔洞，并在销栓穿出钢板端使用开口销，防止销栓横向移动，使下节拉杆与型钢支座连接紧固。花篮螺杆利用丝杠进行伸缩，调整拉杆的松紧，由具有左和右旋螺纹的调节杆、螺母及拉杆组成，花篮螺栓为一铸钢件。

架体搭设。

综上所述，本发明提供的一种高空错层悬挑结构及其施工方法，至少具有以下优势：一、多根多向拉杆受力、悬挑结构适用性广。本发明在地上主体结构施工时，建筑物不同立面、不同层数、不同位置均存在超长悬挑砼构件(即在1-9层、15-屋面层位于建筑物北侧，9-15层位于建筑物西侧)，因此普通落地脚手架、双排悬挑脚手架均无法适用于该项目，通过品茗安全计算及专家论证会，现场确定采用工字钢+花篮拉杆+下撑杆的高空悬挑方案，适用于0-8米的悬挑构件施工，通过调整花篮拉杆数量、角度，充分利用花篮拉杆受力，确保安全可控，有效的解决了高空多向错层超长悬挑砼构件架体的施工难点，可操作性强，具有一定的通用性。

二、整体可周转可拆卸式螺栓连接。现场悬挑架中上拉杆与结构、上拉杆与连接板、上拉杆与耳板、下撑杆与主梁、下撑杆与结构均采用不同直径的螺栓进行连接，均为现场拼接安装，安拆方便，为后续拆除提供了便利，且可多次周转使用。

三、下撑杆采用稳定的三角形支撑，辅以横向连接件，整体稳定性好。下撑杆采用6#工字钢，下撑杆与结构角度为45°-60°，上下均采用螺栓连接，将悬挑主梁的力传至结构梁上；横向连接件采用4#工字钢，在下撑杆中部与下撑杆工字钢螺栓连接，用以保证整体稳定性，更好的控制悬挑架及构件的变形。

四、上拉杆件采用花篮拉杆+连接板形式，灵活多变，可适用于多种层高。由于项目建筑物存在4.8米、4.5米、4米、3.3米等多种层高，为提高花篮螺杆的重复利用率，避免现场成本一次性投入，现场采用花篮拉杆+连接板，施工简便。

Claims (10)

1.一种高空错层悬挑结构，由多个悬挑主梁单元组成，其特征在于，所述悬挑主梁单元至少包括：

悬挑主梁，设置在第N层结构体系上；其中N为大于1的整数；所述悬挑主梁的上表面按照预定间隔设置有M个吊耳板；M为大于等于4的整数；

M个上拉杆件，其底部对应固定于所述吊耳板；每两个上拉杆件的顶部固定在同一层结构体系，构成分层设置的倒八字形拉结；

下撑杆件，其顶端固定在所述悬挑主梁的下表面，底端固定在第N-1层结构体系上。

2.根据权利要求1所述的一种高空错层悬挑结构，其特征在于，还包括：连系梁，沿长度方向固定在悬挑主梁上。

3.根据权利要求1所述的一种高空错层悬挑结构，其特征在于，还包括：横向连接件，其一端连接于所述下撑杆件，另一端固定于第N层结构体系。

4.根据权利要求1所述的一种高空错层悬挑结构，其特征在于，还包括：架体，设于所述悬挑主梁的悬挑端；

所述架体包括：外脚手架架体和内模架架体。

5.根据权利要求1所述的一种高空错层悬挑结构，其特征在于，还包括：凵形压环，包括：钢板，预埋在第N层结构体系内；

至少两组钢套管，对称设置在所述钢板的两端；每组钢套管内均穿插有穿墙螺栓，所述穿墙螺栓上配置有双螺帽；

垫片，设于双螺帽与第N层结构体系之间；所述垫片、两组钢套管和第N层结构体系形成一压紧空间，所述压紧空间被设置为固定悬挑主梁。

6.根据权利要求1所述的一种高空错层悬挑结构，其特征在于，所述上拉杆件包括：连接板和至少一根花篮拉杆，所述花篮拉杆的根数q取值满足以下条件：

式中，L为实际悬挑长度，L₁、L₂、L₃分别为第一长度阈值、第二长度阈值和第三长度阈值，[]为取整函数。

7.一种高空错层悬挑结构的施工方法，其特征在于，至少包括以下步骤：

步骤一、选定符合需求的工字钢作为悬挑主梁，在悬挑主梁的上表面按照预定间隔焊接M个吊耳板；

步骤二、将所述悬挑主梁通过可拆卸的安装方式固定在第N层结构体系上；

步骤三、基于悬挑长度配置M个上拉杆件，上拉杆件的上拉杆连接在对应的吊耳板上，上拉节点独立设置，斜拉杆拉结到框架梁上，按倒八字形式拉结，且分层设置；

步骤四、选定符合需求的工字钢作为下撑杆件，其顶端与悬挑主梁连接，底端预埋在第N-1层结构体系上。

8.根据权利要求7所述的一种高空错层悬挑结构的施工方法，其特征在于，所述步骤一还包括：选定符合需求的工字钢作为连系梁，沿长度方向焊接在悬挑主梁的上表面。

9.根据权利要求7所述的一种高空错层悬挑结构的施工方法，其特征在于，所述步骤二具体包括以下流程：

将钢板预埋在第N层结构体系内，在所述钢板的两端垂直焊接至少两组钢套管，在所述两组钢套管内对应插入穿墙螺栓，将悬挑主梁放置到两组钢套管之间，将垫片套接在穿墙螺栓上并压紧悬挑主梁，随后使用双螺帽拧紧。

10.根据权利要求7所述的一种高空错层悬挑结构的施工方法，其特征在于，所述步骤三具体包括以下流程：

将M个上拉杆件进行分组得到M/2个上拉杆组件，每组包括相互靠近的两个上拉杆件，同一拉杆组件内的两个上拉杆件的顶部固定在同一层结构体系；不同拉杆组件内的两个上拉杆件的顶部固定的结构体系不同；

上拉杆件的顶部按照预定角度连接有连接板，所述连接板预埋在对应的结构体系内。

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