CN114635550A - 一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构及其设计安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构及其设计安装方法，包括悬挑支撑架；所述悬挑支撑架包括两个直角三角钢构件；所述直角三角钢构件为角钢制成，所述角钢包括第一翼板和第二翼板，所述第一翼板沿自身宽度方向热弯蜷曲，合围形成直角三角形；两个所述直角三角钢构件的第一翼板远离第二翼板的侧面相互贴合固定；所述悬挑支撑架的短直角边和建筑外墙固定连接，所述悬挑支撑架的长直角边用于支撑脚手架。采用本方案，将新型三角形型钢构件牢固地连接在已浇筑并可承载的钢筋混凝土外墙上，构成高层建筑现浇钢筋混凝土外墙脚手架的悬挑支撑结构，克服现有悬挑支撑结构的不足和解决其尚存的难题，提高施工效率，降低建筑成本。
Description
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构及其设计安装方法。
背景技术
高层建筑施工往往需要在外墙搭设脚手架形成施工平台，少数工程还需要配合搭设吊篮等设施共同构成外墙施工和装饰的综合性施工平台。目前，高层建筑外墙施工和装饰施工平台主要有三类：(1)固定式全施工面整体脚手架即整个建筑物外墙搭设全覆盖的脚手架，该类脚手架施工平台多用在高度不超过20m的低矮建筑物施工，其原理是将脚手架荷载直接转递到地面。(2)顶升移动式建筑物外墙“浇筑滑动模板+脚手架”局部层综合性施工平台，该类脚手架施工平台多用于超高层建筑物标准层的施工，其原理是通过顶升千斤顶(顶升过程)或连接机构(顶升到位使用时)将滑模和局部层脚手架的荷载转递至已竣工可承载层的结构，再传递至建筑物基础和地基。(3)固定式“悬挑支撑+脚手架”局部层施工平台，该类脚手架施工平台可用于除上述两类之外的所有情况，其原理是通过悬挑结构对脚手架底脚的支撑，将局部层脚手架的荷载转递至已竣工可承载层的结构，再传递至建筑物基础和地基。
高层建筑外墙分现浇钢筋混凝土外墙和框架填充外墙(包括门窗洞等)，建筑物修建搭设脚手架都用标准外径和壁厚的专用(脚手)架(钢)管，其自重和工作荷载通过搭设的脚手架竖向架管承担，限于架管的承载能力相关规范要求一道悬挑支撑的脚手架高度不能超过20m，为了完成高层建筑全部外墙的施工需要架设多道悬挑支撑结构。目前高层建筑悬挑支撑结构主要有以下几种：(1)杠杆式工字钢悬挑结构与技术，该悬挑结构单榀由1根工字钢和数个锚固钢筋或U形锚固螺栓组成。在楼层面附近高度的现浇钢筋混凝土外墙预留300mm*300mm的孔洞，工字钢通过此洞一端悬挑在墙外支撑脚手架竖向架管，另一端置于墙内楼层地面并用不少于两道锚筋或锚固螺栓将其锚固在楼板上。工字钢属于杠杆式悬臂梁受力构件。(2)花篮式拉杆(上斜拉式)工字钢悬挑结构与技术，该悬挑结构单榀由1根工字钢、1根可调长度拉杆、2个预埋连接钢件和数个膨胀螺栓或连接螺栓组成。工字钢的一端通过与外墙面预埋钢件焊接的螺栓，或者直接与墙体连接的膨胀螺栓固定在外墙面上，距工字钢另一端约1/3长度位置焊接下拉钩，工字钢与外墙连接点之上一定高度外墙面预埋钢件并焊接上拉钩，或者在外墙面相应位置直接用膨胀螺栓连接上拉钩。可调节长度拉杆一端与工字钢上的下拉钩相连，另一端与外墙面上的上拉钩相接并调节拉紧，构成花篮式(上)拉杆工字钢悬挑结构，支撑脚手架竖向架管。工字钢属于单支(斜拉)点的悬臂梁受力构件，拉杆属于受拉构件。(3)(下斜)支腿式工字钢悬挑结构与技术，该悬挑结构单榀由2根工字钢、2个预埋连接钢件和数颗膨胀螺栓或连接螺栓组成。其中1根工字钢与外墙的连接和作用与花篮式(上)拉杆工字钢相同；另1根工字钢置于水平工字钢之下，一端与水平工字钢焊接，另一端通过预埋钢件或膨胀螺栓与外墙连接，构成(下斜)支腿式工字钢悬挑结构，支撑脚手架竖向架管。水平悬挑工字钢属于单(斜)支点的悬臂梁受力构件，斜支撑工字钢属于两端固定的受压构件。
但目前，上述现有技术面临着许多难题，如上所述，当前高层建筑现浇钢筋混凝土外墙和装饰施工平台搭建的方法有：(1)杠杆式工字钢悬挑，(2)花篮式(上斜)拉杆工字钢悬挑，(3)(下斜)支腿式工字钢悬挑。
第(1)种方法适应性较强，可以用于剪力外墙、普通外墙和框架填充外墙的建造和装饰施工，但其面临的难题如下：1)普通钢筋混凝土外墙和框架填充外墙预留孔洞的后期封堵施工缝及其防水处理的有效性和耐久性问题至今没有得到完全解决；2)钢筋混凝土剪力外墙除上述防水问题外，还因预留孔洞剪力墙的功能明显减弱；3)该方法的施工程序较多，工时较长，成本较高。
第(2)种方法在一定程度上可以解决第(1)种方法存在的防水处理效果和剪力外墙功能削弱问题，但仍面临如下难题：1)连接水平悬挑工字钢梁的外墙预埋钢件施工定位和后期有效遮盖防护处理难度较大，因温度变形差异存在局部遮盖材料开裂甚至脱落的风险和案例；2)如果采用膨胀螺栓连接(包括斜拉杆挂钩的连接)其抗剪、抗拔和抗弯的承载有限，并且在反复荷载作用下膨胀螺栓容易松弛，因此存在明显的安全风险；3)上斜拉杆会占用脚手架底层较多作业空间明显影响施工效率。
第(3)种方法与第(2)种方法基本相同，只是水平悬挑工字钢梁的支点一个是由上斜拉杆的拉力提供，一个是由下斜撑工字钢梁的支撑力提供，在一定程度上也可以解决第(1)种方法存在的防水处理效果和剪力外墙功能削弱问题，但其仍面临第(2)种方法的第1)条和第2)条难题，同时下斜支撑工字钢梁会占用下段(单元)脚手架顶层较多作业空间明显影响施工效率。
因此，急需开发出一种新的解决上述问题的悬挑支撑结构及其设计计算方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构及其设计安装方法，采用本方案，将新型三角形型钢构件牢固地连接在已浇筑并可承载的钢筋混凝土外墙上，构成高层建筑现浇钢筋混凝土外墙脚手架的悬挑支撑结构，克服现有悬挑支撑结构的不足和解决其尚存的难题，提高施工效率，降低建筑成本。
本发明通过下述技术方案实现：
一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构，包括悬挑支撑架；
所述悬挑支撑架包括两个直角三角钢构件；所述直角三角钢构件为角钢制成，所述角钢包括第一翼板和第二翼板，所述第一翼板沿自身宽度方向热弯蜷曲，合围形成直角三角形；两个所述直角三角钢构件的第一翼板远离第二翼板的侧面相互贴合固定；
所述悬挑支撑架的短直角边和建筑外墙固定连接，所述悬挑支撑架的长直角边用于支撑脚手架。
相对于现有技术中，杠杆式工字钢悬挑外墙预留孔洞有效防水后处理难题，上斜拉式及下斜撑式工字钢悬挑的拉杆占用有效施工空间和工字钢连墙预埋件施工困难，以及有效后处理困难等问题，本方案提出了一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构，具体的，包括悬挑支撑架，其中悬挑支撑架包括两个对称设置的直角三角钢构件，而直角三角钢构件采用角钢支撑，即角钢具有两块相互垂直的翼板，第一翼板和第二翼板，先通过裁剪，将第一翼板裁剪成附图1中的形状，然后再将第一翼板沿自身宽度方向进行加热弯曲，合围形成三角形蜷曲结构，然后再对蜷曲后的接触缝在翼板侧进行单边焊接，从而形成直角三角钢构件；然后将两个直角三角钢构件的第一翼板背靠背的贴合焊接在一起，从而形成对称的悬挑支撑架，其中，悬挑支撑架的短直角边固定于建筑外墙之上，并在建筑外墙的水平和竖向方向上均布多个，此时便可将脚手架放置在悬挑支撑架的长直角边上，形成稳定的支撑结构。
进一步优化，所述直角三角钢构件的短直角边沿自身长度方向从上之下依次设有第一螺杆和第二螺杆，两个所述直角三角钢构件上的螺杆沿所述悬挑支撑架中线对称设置；所述悬挑支撑架通过第一螺杆和第二螺杆固定于建筑外墙；为和建筑外墙稳定连接，并形成可拆卸连接结构，本方案中，在直角三角钢构件的短直角边上设置有第一螺杆和第二螺杆，其中第一螺杆和第二螺杆位于同一竖直方向上；在单榀悬挑支撑架与建筑外墙连接时，为了克服现有悬挑结构的弊端，利用建筑物外墙浇筑模板对拉杆PVC套管孔，用穿过PVC套管孔的螺杆将悬挑三角形组合钢构件牢牢地固定于建筑物混凝土外墙上；或者在高层建筑外墙浇筑时预留PVC套管孔，将穿过PVC套管孔的螺杆将悬挑三角形组合钢构件牢牢地悬挂固定在建筑物钢筋混凝土外墙上；其中，两个第一螺杆之间和两个第二螺杆之间的水平间距在保障操作空间的前提下，应尽量靠近支撑架腹板，即第一翼板。
进一步优化，所述悬挑支撑架的长直角边的中线上依次设有第一销钉和第二销钉，所述第一销钉用于固定脚手架的内侧竖向架管，所述第二销钉用于固定脚手架的外侧竖向架管；为稳定支撑脚手架，并形成可拆卸连接结构，本方案中，在悬挑支撑架的长直角边的中线位置上设有第一销钉和第二销钉，将脚手架的内侧竖向架管***第一销钉中，并将脚手架的外侧竖向架管***第二销钉中即可。
进一步优化，一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构的设计安装方法，包括以下步骤：
S1：根据脚手架单位延米的重量设为F，计算角钢的等效边长C1和等效厚度C2，得到角钢，并在在高层建筑外墙浇筑时预留安装孔；
S2：裁切角钢的第一翼板，并将第一翼板沿自身宽度方向热弯蜷曲，合围形成直角三角形，得到直角三角钢构件；
S3：将两个所述直角三角钢构件的第一翼板远离第二翼板的侧面相互贴合固定，得到悬挑支撑架；
S4：在悬挑支撑架的长直角边的中线上依次设置第一销钉和第二销钉，所述第一销钉用于固定脚手架的内侧竖向架管，所述第二销钉用于固定脚手架的外侧竖向架管；
S5：然后将悬挑支撑架的短直角边通过第一螺杆和第二螺杆固定连接于建筑外墙上的安装孔中，所述直角三角钢构件的短直角边沿自身长度方向从上之下依次设有第一螺杆和第二螺杆，两个所述直角三角钢构件上的螺杆沿所述悬挑支撑架中线对称设置；
S6：最后沿建筑外墙的水平和竖直方向依次均布多个悬挑支撑架。
进一步优化，所述步骤S1中，所述角钢为等边角钢，设悬挑支撑架以上脚手架单位延米的重量为F，则脚手架外侧竖向架管承担为F1＝70％F，内侧竖向架管承担为F2＝30％F，在建筑外墙的水平方向和竖向均设有多个悬挑支撑架，则沿建筑外墙的水平方向，设相邻两个悬挑支撑架的间距为b1；
初步选定角钢等效厚度C2，则所述角钢的等效边长C1通过以下公式计算：
C1＝k0*max(c1，c2，c3，c4，c5)；
设x1为以F1为起点向直角方向的坐标变量，式中c1为当a1+a2≥x1≥a1时x1的最大值，c2为当a1+a2+a3≥x1≥a1+a2时x1的最大值，c3为当a1+a2+a3+a4≥x1≥a1+a2+a3时x1的最大值，c4为当x1＝a1时x1的值，c5为当x1＝a1+a2+a3时x1的值；
以上公式中，a1+a2+a3+a4+a5为直角三角钢构件的长直角边的长度，a1为直角三角钢构件的长直角边外端端部到第二销钉之间的间距；所述直角三角钢构件内部合围成内三角形，以所述内三角形外端端部所在的竖向平面为基面，所述基面到第二销钉之间的间距为a2，所述基面到第一销钉之间的间距为a3；a4+a5为直角三角钢构件的短直角边到第一销钉之间的间距，a5为第一翼板的宽度；
以上公式中，k0为安全系数大于1.00。
进一步优化，当初步选定角钢等效边长C1，则所述角钢的等效厚度C2通过以下公式计算：
C2＝k0*max(d1，d2，d3，d4，d5)；
式中d1为当a1+a2≥x1≥a1时x1的最大值，d2为当a1+a2+a3≥x1≥a1+a2时x1的最大值，d3为当a1+a2+a3+a4≥x1≥a1+a2+a3时x1的最大值，d4为当x1＝a1时x1的值，d5为当x1＝a1+a2+a3时x1的值。
进一步优化，所述步骤S1还包括以下子步骤：根据脚手架单位延米的重量设为F，计算大垫板和小垫板的尺寸；所述大垫板设于建筑外墙内侧，并套结于螺杆，所述小垫板套结于螺杆，并被紧压于第二翼板上；所述大垫板的长度为(1.8～2.0)C1，宽度为长度的(0.4～0.5)倍；所述小垫板的长宽相等且边长为(0.6～0.7)C1。
进一步优化，所述步骤S1还包括以下子步骤：根据脚手架单位延米的重量设为F，计算螺杆的直径D11；螺杆的直径D11通过以下公式计算：
D11＝max(d11，d12)；
其中，d11＝(2k0(0.7b1F(a2+a3)+(a4+a5)F)/(3.14f0k1(a7+a8)))1/2；
d12＝(k0b1F/(3.14t0))1/2；
k1为螺杆因螺纹应力集中强度折减系数，f0为等边角钢材料的抗拉强度设计值，t0为等边角钢材料的抗剪强度设计值；以上公式中，a6为第一螺杆到短直角边上端的间距，a7为第一螺杆到第二螺杆之间的间距，a8为第二螺杆到短直角边下端的间距，a9为悬挑支撑架上方两个第一螺杆之间的间距。
进一步优化，所述步骤S1还包括以下子步骤：根据脚手架单位延米的重量设为F，计算螺杆的长度L1；螺杆的长度L1通过以下公式计算：
L1＝B+4D11+(25～35)mm；
式中，B为高层建筑现浇混凝土外墙厚度。
进一步优化，所述悬挑支撑架下方的第二螺杆到短直角边上端的距离通过以下公式计算：
a6+a7＝(2/3～4/5)*(a6+a7+a8)。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明提供了一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构及其设计安装方法，采用本方案，利用一种新型三角形型钢构件、连接螺栓和荷载传递钢垫板，并通过快速的荷载计算公式，从而计算出稳定的支撑结构；并通过现浇钢筋混凝土外墙中预留的小孔将新型三角形型钢构件牢固地连接在已浇筑并可承载的钢筋混凝土外墙上，构成高层建筑现浇钢筋混凝土外墙脚手架的悬挑支撑结构，克服现有悬挑支撑结构的不足和解决其尚存的难题，提高施工效率，降低建筑成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
图1为本发明提供的悬挑支撑架的分析图；
图2为本发明提供的悬挑支撑架的右视剖面图；
图3为本发明提供的角钢裁剪后的主视图；
图4为本发明提供的角钢裁剪后的右视图；
图5为本发明提供的大垫板的主视图；
图6为本发明提供的小垫板的主视图；
图7为本发明提供的螺杆的主视图；
图8为本发明提供的悬挑支撑架的主视图；
图9为本发明提供的悬挑支撑架的1-1’的剖面示意图；
图10为本发明提供的悬挑支撑架的2-2’的剖面右示图；
图11为本发明提供的悬挑支撑架的3-3’的剖面右示图；
图12为本发明提供的建筑外墙上的安装结构侧视图；
图13为本发明提供的建筑外墙上的安装结构主视图；
图14为本发明提供的建筑外墙上的局部剖视图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-直角三角钢构件，11-第一翼板，12-第二翼板，2-第一螺杆，3-第二螺杆，4-第一销钉，5-第二销钉，6-大垫板，7-小垫板。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例1提供了一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构的具体实施方式，如图1至图14所示，首先，对本结构进行选材：新型悬挑支撑架结构钢构件尺寸的确定：根据相关规范规定，脚手架工作台宽度不低于900mm，脚手架内侧距建筑物外墙的距离宜不小于300mm，加上架管本身尺寸等因素，确定悬挑三角形钢构件水平向长直角边长度约为1500mm，短直角边的长度约750mm。
新型悬挑支撑架结构型钢的选择：根据新型悬挑结构特点，便于加工制造，选用等边角钢作为制造悬挑结构的型钢材料，包括有第一翼板11和第二翼板12，其裁切方式见附图3附图4。
新型悬挑支撑架结构钢构单件的加工制作：将附图3和附图4所示裁切成的型钢材料进行热弯蜷曲，形成三角形蜷曲结构，并对蜷曲后的接触缝在翼板侧进行单边焊接。
新型悬挑支撑架结构组合钢构件的制作：为节约材料及加工安装方便和结构受力合理，将两个三角形钢构件背靠背地焊接组合在一起，构成对称的悬挑结构。并在较长直角边确定位置焊接2颗脚手架竖向钢管定位销钉(长度约150mm)，制成的单榀新型悬挑结构见附图8。
单榀新型悬挑支撑架结构与建筑物外墙连接：为了克服现有悬挑结构的弊端，利用建筑物外墙浇筑模板对拉杆PVC套管孔，用穿过PVC套管孔的螺杆将悬挑三角形组合钢构件牢牢地固定于建筑物混凝土外墙上；或者在高层建筑外墙浇筑时预留PVC套管孔，将穿过PVC套管孔的螺杆将悬挑三角形组合钢构件牢牢地悬挂固定在建筑物钢筋混凝土外墙上，见附图14。连接螺栓的水平间距(图2中a9)在保障操作空间前提下尽量靠近支撑架腹板。连接螺栓的竖向位置设置原则为，上部两颗第一螺杆2在保障操作空间的前提下尽量靠近支撑架上部直角边(a6尽可能的小)；下部两颗第二螺杆3距支撑架上部直角边(a6+a7)宜为(2/3～4/5)*(a6+a7+a8)。
新型悬挑支撑架结构与建筑物外墙和脚手架的连接：根据相关建筑施工规范要求，高度达到20m竖向就应设置一道悬挑支撑架，支撑架水平间距由荷载计算确定，一般不超过2m。
实施例2
本实施例2在实施例1的基础上进一步优化，提供了一种具体的设计安装方法，包括：
等边角钢断面边长的确定：设新型悬挑支撑架以上脚手架(高度不大于20m)单位延米的重量设为F；考虑脚手架外侧剪刀支撑架管、外侧水平防护架管和安全挂网等，设脚手架外侧竖向架管承担70％的F值，内侧竖向架管承担30％的F值；并设悬挑支撑架间距为b1(等间距或不等间距)，新型悬挑支撑架形状、尺寸和计算模型见图1，其中a1至a5的参数值为图1中标注的数值。设拟用等边角钢的等效边长为C1，等效厚度为C2(倒角截面等效为矩形截面后的边长和厚度),则初步选定角钢等效厚度C2的前提下，根据材料力学弯曲变形及强度原理，角钢的等效边长C1由公式(1)计算选定。
C1＝k0*max(c1，c2，c3，c4，c5)；(1)
设x1为以F1为起点向直角方向的坐标变量，见图1。
1)当a1+a2≥x1≥a1时，c1由以下公式对x1求得的最大值：
16.6*F*b1*x1*(a1+x1)＝f0*(c1*(a1+x1)3-(c1-C2)(a1+x1-4C2)3) ； (2)
2)当a1+a2+a3≥x1≥a1+a2时，c2由以下公式对x1求得的最大值：
16.6*F*b1*x1*(a1+x1)＝f0*(c2*(a1+x1)3-(c2-C2)(a1+x1-4C2)3-C2*(a1+x1-4C2)) ； (3)
3)当a1+a2+a3+a4≥x1≥a1+a2+a3时，c3由以下公式对x1求得的最大值：
24*b1*F*(a1+x1)*(0.7x1+0.3(x1-a1-a2-a3)
＝f0*(c3*(a1+x1)3-(c3-C2)(a1+x1-4C2)3-C2*(a1+x1-4C2))； (4)
当x1＝a1时，c4由以下公式求得：
c4＝(0.7*b1*F/(C2*t0)-a1+4*C2)/4 ； (5)
当x1＝a1+a2+a3时，c5由以下公式求得：
c5＝(b1*F/(C2*t0)+4*C2)/(8*C2)； (6)
以上公式中，a1+a2+a3+a4+a5为直角三角钢构件1的长直角边的长度，a1为直角三角钢构件1的长直角边外端端部到第二销钉5之间的间距；所述直角三角钢构件1内部合围成内三角形，以所述内三角形外端端部所在的竖向平面为基面，所述基面到第二销钉5之间的间距为a2，所述基面到第一销钉4之间的间距为a3；a4+a5为直角三角钢构件1的短直角边到第一销钉4之间的间距，a5为第一翼板11的宽度；
f0为等边角钢材料的抗拉强度设计值，t0为等边角钢材料的抗剪强度设计值，k0为安全系数大于1.00，其余参数见图1。
等边角钢断面厚度的确定：参照上述步骤，设拟用等边角钢的等效边长为C1，等效厚度为C2(倒角截面等效为矩形截面后的边长和厚度),初步选定角钢等效边长C1的前提下，角钢等效厚度C2由公式(7)计算选定。
C2＝k0*max(d1，d2，d3，d4，d5)； (7)
设x1为以F1为起点向直角方向的坐标变量，见图1。
1)当a1+a2≥x1≥a1时，d1为由公式(8)对x1求得的最大值。
16.6*F*b1*x1*(a1+x1)＝f0*(C1*(a1+x1)3-(C1-d1)(a1+x1-4d1)3)； (8)
2)当a1+a2+a3≥x1≥a1+a2时，d2为由公式(9)对x1求得的最大值。
16.6*F*b1*x1*(a1+x1)＝f0*(C1*(a1+x1)3-(C1-d2)(a1+x1-4d2)3-d2*(a1+x1-4d2)) ； (9)
3)当a1+a2+a3+a4≥x1≥a1+a2+a3时，d3为由公式(10)对x1求得的最大值。
24*b1*F*(a1+x1)*(0.7x1+0.3(x1-a1-a2-a3))
＝f0*(C1*(a1+x1)3-(C1-d3)(a1+x1-4d3)3-d3*(a1+x1-4d3))； (10)
4)当x1＝a1时，d4由公式(11)求得。
d4＝(b1*F/(C1*t0)-a1+4*C1)/4； (11)
5)当x1＝a1+a2+a3时，d5由公式(12)求得。
d5＝(b1*F/(C1*t0)+4*C1)/(8*C1)； (12)
以上各公式中，f0为等边角钢材料的抗拉强度设计值，t0为等边角钢材料的抗剪强度设计值，k0为安全系数大于1.00，其余参数见图1。
钢垫板尺寸的确定：根据构造要求，外墙内侧安装连接螺栓与墙面之间的大垫板6(见附图14)，其长度为(1.8～2.0)C1，宽度为长度的(0.4～0.5)倍，厚度为(15～20)mm。新型悬挑支撑架与安装连接螺栓之间的小垫板7(见附图14)，其长宽相等边长为(0.6～0.7)C1，厚度为(10～15)mm。
安装连接螺栓参数的确定：
1)螺杆直径D11确定：根据图1所示计算模型，螺杆直径D11由公式(13)计算确定。
D11＝max(d11，d12)； (13)
其中，
d11＝(2k0(0.7b1F(a2+a3)+(a4+a5)F)/(3.14f0k1(a7+a8)))1/2； (14)
d12＝(k0b1F/(3.14t0))1/2； (15)
公式(13)至公式(15)中，k1为螺杆因螺纹应力集中强度折减系数，f0为等边角钢材料的抗拉强度设计值，t0为等边角钢材料的抗剪强度设计值；以上公式中，a6为第一螺杆2到短直角边上端的间距，a7为第一螺杆2到第二螺杆3之间的间距，a8为第二螺杆3到短直角边下端的间距，a9为悬挑支撑架上方两个第一螺杆2之间的间距；其余参数意义与上述相同。
2)螺杆长度L1的确定：设高层建筑现浇钢筋混凝土外墙厚度为B，螺栓总长度由公式(16)计算确定。
L1＝B+4D11+(25～35)mm ； (16)
式中，B为高层建筑现浇混凝土外墙厚度，D11为安装连接螺杆直径。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构，其特征在于，包括悬挑支撑架；
所述悬挑支撑架包括两个直角三角钢构件(1)；所述直角三角钢构件(1)为角钢制成，所述角钢包括第一翼板(11)和第二翼板(12)，所述第一翼板(11)沿自身宽度方向热弯蜷曲，合围形成直角三角形；两个所述直角三角钢构件(1)的第一翼板(11)远离第二翼板(12)的侧面相互贴合固定；
所述悬挑支撑架的短直角边和建筑外墙固定连接，所述悬挑支撑架的长直角边用于支撑脚手架。
2.根据权利要求1所述的一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构，其特征在于，所述直角三角钢构件(1)的短直角边沿自身长度方向从上之下依次设有第一螺杆(2)和第二螺杆(3)，两个所述直角三角钢构件(1)上的螺杆沿所述悬挑支撑架中线对称设置；所述悬挑支撑架通过第一螺杆(2)和第二螺杆(3)固定于建筑外墙。
3.根据权利要求1所述的一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构，其特征在于，所述悬挑支撑架的长直角边的中线上依次设有第一销钉(4)和第二销钉(5)，所述第一销钉(4)用于固定脚手架的内侧竖向架管，所述第二销钉(4)用于固定脚手架的外侧竖向架管。
4.一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构的设计安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据脚手架单位延米的重量设为F，计算角钢的等效边长C1和等效厚度C2，得到角钢，并在在高层建筑外墙浇筑时预留安装孔；
S2：裁切角钢的第一翼板(11)，并将第一翼板(11)沿自身宽度方向热弯蜷曲，合围形成直角三角形，得到直角三角钢构件(1)；
S3：将两个所述直角三角钢构件(1)的第一翼板(11)远离第二翼板(12)的侧面相互贴合固定，得到悬挑支撑架；
S4：在悬挑支撑架的长直角边的中线上依次设置第一销钉(4)和第二销钉(5)，所述第一销钉(4)用于固定脚手架的内侧竖向架管，所述第二销钉(4)用于固定脚手架的外侧竖向架管；
S5：然后将悬挑支撑架的短直角边通过第一螺杆(2)和第二螺杆(3)固定连接于建筑外墙上的安装孔中，所述直角三角钢构件(1)的短直角边沿自身长度方向从上之下依次设有第一螺杆(2)和第二螺杆(3)，两个所述直角三角钢构件(1)上的螺杆沿所述悬挑支撑架中线对称设置；
S6：最后沿建筑外墙的水平和竖直方向依次均布多个悬挑支撑架。
5.根据权利要求4所述的一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构的设计安装方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述角钢为等边角钢，设悬挑支撑架以上脚手架单位延米的重量为F，则脚手架外侧竖向架管承担为F1＝70％F，内侧竖向架管承担为F2＝30％F，在建筑外墙的水平方向和竖向均设有多个悬挑支撑架，则沿建筑外墙的水平方向，设相邻两个悬挑支撑架的间距为b1；
初步选定角钢等效厚度C2，则所述角钢的等效边长C1通过以下公式计算：
C1＝k0*max(c1，c2，c3，c4，c5)；
设x1为以F1为起点向直角方向的坐标变量，式中c1为当a1+a2≥x1≥a1时x1的最大值，c2为当a1+a2+a3≥x1≥a1+a2时x1的最大值，c3为当a1+a2+a3+a4≥x1≥a1+a2+a3时x1的最大值，c4为当x1＝a1时x1的值，c5为当x1＝a1+a2+a3时x1的值；
以上公式中，a1+a2+a3+a4+a5为直角三角钢构件(1)的长直角边的长度，a1为直角三角钢构件(1)的长直角边外端端部到第二销钉(4)之间的间距；所述直角三角钢构件(1)内部合围成内三角形，以所述内三角形外端端部所在的竖向平面为基面，所述基面到第二销钉(4)之间的间距为a2，所述基面到第一销钉(3)之间的间距为a3；a4+a5为直角三角钢构件(1)的短直角边到第一销钉(3)之间的间距，a5为第一翼板(11)的宽度；
以上公式中，k0为安全系数大于1.00。
6.根据权利要求5所述的一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构的设计安装方法，其特征在于，当初步选定角钢等效边长C1，则所述角钢的等效厚度C2通过以下公式计算：
C2＝k0*max(d1，d2，d3，d4，d5)；
式中d1为当a1+a2≥x1≥a1时x1的最大值，d2为当a1+a2+a3≥x1≥a1+a2时x1的最大值，d3为当a1+a2+a3+a4≥x1≥a1+a2+a3时x1的最大值，d4为当x1＝a1时x1的值，d5为当x1＝a1+a2+a3时x1的值。
7.根据权利要求5所述的一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构的设计安装方法，其特征在于，所述步骤S1还包括以下子步骤：根据脚手架单位延米的重量设为F，计算大垫板(6)和小垫板(7)的尺寸；所述大垫板(6)设于建筑外墙内侧，并套结于螺杆，所述小垫板(7)套结于螺杆，并被紧压于第二翼板(12)上；所述大垫板(6)的长度为(1.8～2.0)C1，宽度为长度的(0.4～0.5)倍；所述小垫板(7)的长宽相等且边长为(0.6～0.7)C1。
8.根据权利要求5所述的一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构的设计安装方法，其特征在于，所述步骤S1还包括以下子步骤：根据脚手架单位延米的重量设为F，计算螺杆的直径D11；螺杆的直径D11通过以下公式计算：
D11＝max(d11，d12)；
其中，d11＝(2k0(0.7b1F(a2+a3)+(a4+a5)F)/(3.14f0k1(a7+a8)))1/2；
d12＝(k0b1F/(3.14t0))1/2；
k1为螺杆因螺纹应力集中强度折减系数，f0为等边角钢材料的抗拉强度设计值，t0为等边角钢材料的抗剪强度设计值；以上公式中，a6为第一螺杆(2)到短直角边上端的间距，a7为第一螺杆(2)到第二螺杆(3)之间的间距，a8为第二螺杆(3)到短直角边下端的间距，a9为悬挑支撑架上方两个第一螺杆(2)之间的间距。
9.根据权利要求8所述的一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构的设计安装方法，其特征在于，所述步骤S1还包括以下子步骤：根据脚手架单位延米的重量设为F，计算螺杆的长度L1；螺杆的长度L1通过以下公式计算：
L1＝B+4D11+(25～35)mm；
式中，B为高层建筑现浇混凝土外墙厚度。
10.根据权利要求8所述的一种高层建筑现浇混凝土外墙悬挑结构的设计安装方法，其特征在于，所述悬挑支撑架下方的第二螺杆(3)到短直角边上端的距离通过以下公式计算：
a6+a7＝(2/3～4/5)*(a6+a7+a8)。
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