[0001] 本发明涉及建筑工程技术领域，具体涉及大悬挑高空超限现浇梁板的支撑钢平台结构及建造方法。

[0002] 当前随着建筑设计的多样性，尝尝出现高空悬挑设计，将楼顶的一部分悬挑出建筑平面之外。这样的建筑设计凸显了建筑的外观形象，同时给建筑施工带来各种难题。

[0003] 由于建筑屋顶梁面较高，若采取落地钢管高支模脚手架平台，搭设、拆除安全风险大，且成本高；若采取钢平台上方设拉杆的方式，即使有条件设拉杆，无论是钢丝绳，还是型钢，很难保证各拉杆受力能同时受力，危险系数高。

[0004] 申请号为201110088550.X的发明专利“高空大悬挑结构的施工方法”，提供了一种单层悬挑型钢三角形桁架支模平台，采用在外挑梁板下一结构楼层设外挑槽钢或H 型钢，并在结构边增加结构反梁与槽钢或H 型钢一起现浇混凝土，下部增加槽钢斜撑及中部增加斜拉槽钢，形成钢结构三角架，再在钢三角架上架设次横梁槽钢，最后在次横梁槽钢上搭设普通钢管扣件式支模架，承担上部悬挑梁板所有荷载。该发明一定程度上解决了高空建筑物大悬挑结构支撑体系的问题，但仅适用于建筑物外挑梁板离地高度略高于40m，外挑跨度在2.0～6.0m 范围的悬挑结构施工，即仅适用于悬挑长大致等于下层楼层高的情况。

[0005] 特别是对于大悬挑高空超限现浇梁，怎样进行模板支撑，存在多重难点：高空，建筑屋顶梁面较高，存在标高超过90m的情况；大悬挑，最大悬挑长度超过7.5m；大荷载，顶层梁截面超过一定规模，集中线荷载20kN/m 及以上，属于超限梁，其混凝土模板支撑工程属于危险性较大的分部分项工程范围；为了建筑美观，顶层楼面悬挑部分往往是一个斜面，即各个部位悬挑长度不一，荷载也不同，无法采取规则的钢平台结构进行支撑。

[0006] 因此需要研究开发一种新型的支撑钢平台结构，能够满足大悬挑高空超限现浇梁的稳定性要求。

[0021] 下面结合附图，具体说明本发明的技术方案，并提供具体实施例。

[0022] 参见图1‑6，本发明提供一种大悬挑高空超限现浇梁板的支撑钢平台结构，所述支撑钢平台为由若干个单层支撑架和若干个双层支撑架联排并结合构成的空间钢结构悬挑平台，所述单层支撑架和双层支撑架用于支撑上方的第N层楼面现浇梁板，当对应现浇梁板悬挑长度小于等于4.5m时，设置如图2所示的单层支撑架，当对应现浇梁板的悬挑长度大于4.5m时，或者现浇梁板悬挑长度虽小于等于 4.5m 但梁板的集中线荷载大于等于 20kN/m 时，设置如图1所示的双层支撑架；
参见图1，所述双层支撑架包括安装于第N‑1层现浇楼板15上并悬挑伸出的主悬挑梁1和安装于第N‑1层现浇楼板16上并悬挑伸出的次悬挑梁6，次悬挑梁6伸出部分短于主悬挑梁1伸出部分，主悬挑梁1末端和次悬挑梁6末端之间固定安装有第一斜撑2，主悬挑梁1伸出部分中部和次悬挑梁6位于第N‑1层现浇楼板16边缘的部位之间固定安装有第二斜撑3，第一斜撑2中部和第二斜撑3中部之间固定安装有第三斜撑4，第二斜撑3和第N‑1层现浇楼板15边梁之间固定安装有第四斜撑5，次悬挑梁6末端与第N‑3层现浇楼板17边缘之间固定安装有第五斜撑7，第五斜撑7中部和第N‑2层现浇楼板16边梁之间固定安装有第六斜撑8，主悬挑梁1及其斜撑向上支撑第N层悬挑现浇楼板，次悬挑梁6及其斜撑向上支撑主悬挑梁1及其斜撑，第N‑3层楼面的边梁支撑次悬挑梁6及其斜撑；
参见图2，单层支撑架仅包括安装于第N‑1层现浇楼板15上并悬挑伸出的主悬挑梁
1，以及第五斜撑7和第六斜撑8，第五斜撑7固定安装在所述主悬挑梁1末端与第N‑2层现浇楼板16边梁之间，第六斜撑8固定安装在第五斜撑7中部和第N‑1层现浇楼板15边梁之间；
参见图1‑4，若干个双层支撑架和若干个单层支撑架联排，其所有主悬挑梁1上方及次悬挑梁6上方分别固定安装有挑梁连系梁10，其所有第一斜撑2中部、第二斜撑3中部以及第五斜撑7中部分别固定安装有斜撑连系梁11，挑梁连系梁10和斜撑连系11梁将所有联排的所述双层支撑架及单层支撑架联为一体。

[0023] 参见图1和图2，由于安装过程中需要先以半成品状态进行吊装，双层支撑架的下层和所述单层支撑架还包括竖撑9，所述竖撑9固定安装在双层支撑架次悬挑梁6伸出部分中部与第五斜撑7中部之间，或单层支撑架主悬挑梁1伸出部分中部与第五斜撑7中部之间。

[0024] 参见图1和图2，主悬挑梁1和次悬挑梁6位于楼板上方一端通过楼板中的U型螺栓预埋件14栓接固定，主悬挑梁1与楼板边缘的I型钢板预埋件12焊接固定，次悬挑梁6与楼板边缘的II型钢板预埋件13焊接固定，第四斜撑5、第五斜撑7、第六斜撑8一端与楼板边缘的II型钢板预埋件12焊接固定，主悬挑梁1、次悬挑梁6及各个斜撑之间的连接部通过焊接固定。

[0025] 参见图8，I型钢板预埋件12预埋在楼板混凝土中，钢板露出楼面，支撑钢平台的悬挑梁工字钢与预埋件钢板焊接固定；参见图9，II型钢板预埋件13预埋在建筑结构混凝土中，钢板露出楼板上表面或建筑侧面，支撑钢平台的悬挑梁工字钢或斜撑槽钢与预埋件钢板焊接固定，图中的（a）（b）（c）分别为不同角度的连接方式；
参见图10，U型螺栓预埋件的U形结构钢筋预埋锚入结构梁板，支撑钢平台的悬挑
梁工字钢与螺栓之间木楔打紧，U形结构钢筋顶端安装钢板，以螺母锁紧。

[0026] 下面提供一个应用本发明技术方案的具体实施例。

[0027] 某建筑工程共21层，21层梁最大悬挑长度为7.9m，最大梁截面为1*1.5m，梁面标高为94.95m。

[0028] 依据住房城乡建设部建办质(2018]31号《建筑结构可靠性设计统一标准》GB50068‑2018和《混凝土结构工程施工规范》GB50666‑2011规定，集中线荷载20kN/m 及以上的混凝土模板支撑工程属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围。本工程21层悬挑梁最大截面为1*1.5m，根据公式集中线荷载=永久荷载(钢筋混凝土自重+模板木方的自重)×分项系数+施工均布荷载×分项系数，计算得到集中先荷载为53.895kN/m，远超过前述标准和规范规定范围，属于超限梁。

[0029] 由于21层现浇梁板面标高为94.95m,落地或者悬挑钢管高支模脚手架平台,搭设、拆除安全风险大，且成本高。需搭建大悬挑支撑钢平台，其选型依据以下原则：（1）楼层高度；（2）20层悬挑支撑钢平台为20层悬挑长度等于21层现浇梁板悬挑长度7.9m+防护脚手架宽1.2m =9.1m；（3）型钢斜撑最优为轴心受压，即型钢斜撑与水平面成45度角，并且根据压杆稳定计算式 ,当支座两端为铰支时μ=1；悬挑时μ=2，所以型钢斜撑计算L长度尽可能小。（4）钢平台构造简单，便于安拆。（5）根据本项目建筑结构设计，钢平台上方不能设拉杆，无论是钢丝绳，还是型钢，很难保证各拉杆受力能同时受力。（6）对建筑结构影响小、支撑钢平台变形小。

[0030] 通常的单层悬挑型钢三角形桁架支模平台，只适用于悬挑长大致等于下层楼层高的情况，难以满足本工程要求。

[0031] 若采用悬挑梁分别在第N‑2层和第N‑3层层安装一个斜撑，两个平行斜撑之间连接固定，形成平行桁架斜撑支模平台，其缺点有：（1）斜撑将荷载传递至建筑结构边梁上，并且是集中荷载，对建筑结构边梁影响大；（2）这种支模平台需整片用塔吊安装就位与楼层上，并且斜撑长度近13m长，给安装、拆除带来较大安全隐患。

[0032] 因此该工程采用了本发明提供的技术方案，设计并实施了二层悬挑型钢桁架支模平台，将支模荷载较为均匀传递至第N‑1层和第N‑2层楼面；这种支模平台变形小，安装拆除方便。

[0033] 参见图5‑7，分别为支撑钢平台分布在第N‑1层、第N‑2层、第N‑3层的平面示意图。由图示可见，该支撑钢平台结构由6个单层支撑架和17个双层支撑架联排并结合构成，右侧悬挑长度小于等于4.5m的现浇梁对应设置单层支撑架，左侧悬挑长度大于4.5m的现浇梁对应设置双层支撑架。

[0034] 构成支撑钢平台结构的钢材材质均为Q235B，其中主悬挑梁规格为工40a，次悬挑梁规格为工32a，各个斜撑规格为工28a，挑梁连系梁规格为工18，斜撑连系梁规格为18a#槽钢，竖撑规格为8#槽钢。

[0035] 钢结构原材料选用12m长标准型钢材料，主梁构件总长度超过12m时，腹板采用45°斜切口对接，上下翼缘及腹板采用对接焊，两侧贴10mm钢板焊接加强，满足与原材料等强要求；对接节点布置在楼板锚固端位置，避免放置在悬挑端位置。

[0036] 整个支撑钢平台所需构件如下表：

[0037] 该工程支撑钢平台结构按如下步骤建造：S1，根据建筑悬挑部分的结构，具体设计支撑钢平台结构，根据现浇梁悬挑长度确定相应位置设置单层支撑架或双层支撑架，按发明设计原则设计每个钢结构的材料、规格、长度和连接位置；
S2，对所设计的支撑钢平台结构建立有限元分析模型，进行稳定性模拟计算，根据计算结果适当调整各个钢结构的材料、规格、长度和连接位置，重复进行模拟计算，直至支撑钢平台结构所有单元和节点满足稳定性要求；
S3，在地面完成支撑钢平台结构半成品拼装，参见图12，单层支撑架半成品包括拼装焊接好的主悬挑梁、第五斜撑和竖撑，双层支撑架半成品包括上层半成品和下层半成品，参见图11，上层半成品包括拼装焊接好的主悬挑梁、第一斜撑、第二斜撑和第三斜撑，参见图12，下层半成品包括拼装焊接好的次悬挑梁、第五斜撑和竖撑；因双层支撑架下层半成品和单层支撑架半成品的悬挑梁与斜撑组装后未合围，吊装时悬挑架半成品悬挑梁与斜撑易变形，采用8#槽钢竖撑进行固定加固；
S4，建设各层楼板，在设计位置预埋I型钢板预埋件、II型钢板预埋件及U型螺栓预埋件，进行支撑钢平台结构半成品吊装，安装半成品未安装的第四斜撑、第六斜撑，安装，完成各个钢结构之间及与楼板之间的焊接或栓接，安装挑梁连系梁和斜撑连系梁，形成整个支撑钢平台结构；
S5，在支撑钢平台结构上完成梁模板安装，铺设楼板模板，进行楼板混凝土浇筑，养护，期间在支撑钢平台结构的悬挑梁末端设置监测点，监测悬挑梁变形程度，确保变形不超出稳定性要求；
S6，第N层结构施工完成并混凝土强度达到设计值100%后拆除悬挑钢平台，先拆除模板支架，再分段拆除挑梁连系梁和斜撑连系梁，然后拆除双层支撑架及单层支撑架。

[0038] 本工程有1种材料：Q235B：弹性模量：2.06*105N/mm2；泊松比：0.30；线膨胀系数：‑5 3
1.20*10 ；质量密度：7850kg/m。具体实施步骤S2，根据计算分析模型，进行规范检验，检验结果表明，结构能够满足承载力计算要求，应力比最大值为0.89。设计验算结果表如下 (强度和整体稳定为(应力/设计强度)) ：

[0039]

[0040]

[0041]

[0042]

[0043] 其中最严控制表如下：

[0044] 具体实施步骤S4，还包括如下具体操作顺序：先安装短的悬挑钢梁，再安装长的悬挑梁；第N‑3层楼板浇筑时设置预埋件；第N‑2层楼板浇筑完成时设置预埋件；第N‑3层楼板混凝土强度达到50%以上后，安装第N‑2层支撑平台结构，待第N‑1层主体结构施工完，混凝土强度达到50%以上后，再安装第N‑1层支撑平台结构；悬挑梁和斜撑固定好后安装斜撑连系杆、挑梁连系杆；面层挑梁系杆间距为900mm，安装固定好后，跨间采用4mm花纹钢板满布焊接封闭。

[0045] 需要说明的是，为确保安全，在悬挑支撑钢平台上搭设支模脚手架，本实施例按如下程序进行：第20层结构混凝土强度达到75%后，开始搭设21层悬挑梁板支模脚手架，20层结构混凝土强度达到100%后，才浇筑21层梁板混凝土。

[0046] 与现有技术相比，本发明双层支撑架为二层悬挑型钢桁架支模平台，主悬挑梁与次悬挑梁固定在楼板预埋钢件上，各个斜撑依次连接支撑，将支模荷载较为均匀地分散传递到第N‑1层楼面、第N‑2层楼面及第N‑3层边梁上，有效地减轻了各个钢结构件的压力。同时，支撑钢平台的制造、吊装与各层楼板浇筑进度结合，逐层进行安装固定，一层结构稳定再进行下一层，能够在施工过程中进行监测，确保安全。因此本发明技术方案整个支撑钢平台结构对建筑主体结构影响小，支撑钢平台变形小，具有足够的局部和整体稳定性和承载力，支撑钢平台方便安装及拆除、施工进度快、工程成本低，能够有效解决大悬挑高空超限现浇梁的施工难题。

[0047] 以上所述，仅为本发明的较佳实例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，凡属本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围，凡依据本发明实质技术对上述实例所做的任何等效变更和修饰也应视为本发明的保护范围。