基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构及其施工方法与流程

本发明涉及一种建筑工程中的悬挑结构及其施工方法，尤其涉及一种基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构及其施工方法。

背景技术：

近年来，在各种建筑工程中，各种新颖的建筑造型大量采用了倾斜构造，为了满足建筑设计要求，同时为了满足内部建筑空间的使用需求，悬挑结构成了建筑工程中重要的建筑结构构件，随着建筑工程技术的不断发展，各种大跨度的悬挑结构形式日趋复杂。

公布号为cn109138165a的中国发明专利申请公开了一种超大跨度自成型式预拉悬挑结构单元及悬挑结构组，包括前绞支座，一端安装在地基上；主杆件，为具有中空腔的中空管件，底端安装在前绞支座的另一端上，从而通过前绞支座与地基相连接；后绞支座，与前绞支座成对安装，一端安装在地基上；配重体，一端的底部安装在后绞支座另一端上，从而通过后绞支座与所基相连接；多根稳定索，一端安装在配重体的另一端的底部；至少一个地锚，与稳定索相对应的埋置在地基上，稳定索的另一端用于连接至地锚；主拉索，穿过中空腔，一端通过锚固装置安装在配重体的一端的上部，另一端通过端头固定装置连接至主杆件的顶端。该悬挑结构组安装在预设的地基上从而组合形成具有大跨度结构的建筑物，结构复杂，施工难度大，不适用于逐级悬挑的建筑工程。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构及其施工方法，能通过上拉下嵌斜撑的施工技术满足建筑结构中大跨逐级悬挑的倾斜造型的建筑要求。

本发明是这样实现的：

一种基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构，包括荷载钢骨柱、斜撑、钢骨梁、拉结梁及预应力筋；若干根荷载钢骨柱的底部固定在负一层内，每根荷载钢骨柱通过嵌固组件锚固在嵌固节点上，若干根荷载钢骨柱的顶部向上延伸并固定在屋面层上；斜撑的底部固定在位于一层的荷载钢骨柱上，斜撑与荷载钢骨柱之间形成斜撑偏心角；钢骨梁通过拉结梁连接后设置在荷载钢骨柱上，形成建筑结构的若干层级，斜撑的顶部向上倾斜延伸到顶层，并通过拉结梁分别与建筑结构每一层级的钢骨梁固定，形成逐级悬挑结构；屋面层上设有固定结构柱，预应力筋的固定端锚固在固定结构柱上，预应力筋设置在顶层的钢骨梁内，且预应力筋的张拉端锚固在顶层的钢骨梁的自由端。

所述的嵌固组件包括若干个锚栓和预埋板；荷载钢骨柱的型钢底部通过若干个锚栓固定在预埋板上，预埋板通过灌浆料固定在负一层内，荷载钢骨柱的混凝土柱固定在负一层。

所述的锚栓通过若干个角钢支架固定在负一层内。

所述的预应力筋的两端分别封锚在固定结构柱和顶层的钢骨梁内。

所述的屋面层与顶层之间设有加强柱。

所述的钢骨梁的固定端与建筑结构之间通过拉结梁设置劲性钢骨梁。

所述的斜撑与荷载钢骨柱的连接处间隔设有若干根第一箍筋，第一箍筋与荷载钢骨柱的型钢以及斜撑的斜撑纵筋和斜撑横筋固定连接。

所述的斜撑与顶层的钢骨梁的连接处间隔设有若干根第二箍筋，第二箍筋与钢骨梁的型钢以及斜撑的斜撑纵筋和斜撑横筋固定连接。

所述的斜撑与顶层的连接处设有短柱，短柱的底部与位于顶层下一层级的钢骨梁固定连接。

一种基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：所有荷载钢骨柱落在负一层的嵌固部位，并通过嵌固组件在嵌固节点锚固；

步骤2：斜撑的下端固定在一层；

步骤3：钢骨梁通过拉结梁拉结后与荷载钢骨柱固定，并与建筑结构拉结固定，形成建筑结构的若干层级，并从二层至顶层形成逐级悬挑结构；

步骤4：斜撑的下端受偏心荷载，斜撑与每一层建筑结构的钢骨梁通过拉结梁拉结固定；

步骤5：在顶层的钢骨梁内设置预应力筋，预应力筋的固定端锚固在屋面层的固定结构柱上，预应力筋的张拉端在张拉后锚固在顶层的钢骨梁内；

步骤6：屋面层底部锁死逐级悬挑结构。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明通过上拉下嵌的结构保证了建筑造型需求，达到形象美观目的，同时满足结构安全及荷载需求，为同类型构造施工提供借鉴。

2、本发明结合了劲性结构技术、预应力技术及逐级悬挑技术，满足复杂造型的建筑要求，但成本仅为以上技术单独使用的80％。

3、本发明仅采用一根斜柱作为支撑，实现了室内大空间的建筑要求，室内空间利用率大大增加。

附图说明

图1是本发明基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构的剖视图；

图2是本发明基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构中嵌固组件的放大图；

图3是本发明基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构中节点1的放大图；

图4是本发明基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构中节点2的放大图；

图5是本发明基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构中a-a面剖视图；

图6是本发明基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构中b-b面剖视图；

图7是本发明基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构中c-c面剖视图；

图8是本发明基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构中d-d面剖视图。

图中，1荷载钢骨柱，2斜撑，21斜撑纵筋，22斜撑横筋，3钢骨梁，4拉结梁，5预应力筋，61锚栓，62预埋板，63角钢支架，7加强柱，9劲性钢骨梁，10第一箍筋，11第二箍筋，12短柱，100负一层，200屋面层，201结构柱，300一层，400顶层，500二层，600三层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图1，一种基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构，包括荷载钢骨柱1、斜撑2、钢骨梁3、拉结梁4及预应力筋5；若干根荷载钢骨柱1的底部固定在负一层100内，每根荷载钢骨柱1通过嵌固组件锚固在嵌固节点上，若干根荷载钢骨柱1的顶部向上延伸并固定在屋面层200上；斜撑2的底部固定在位于一层300的荷载钢骨柱1上，斜撑2与荷载钢骨柱1之间形成斜撑偏心角；钢骨梁3通过拉结梁4连接后设置在荷载钢骨柱1上，形成建筑结构的若干层级，斜撑2的顶部向上倾斜延伸到顶层400，并通过拉结梁4分别与建筑结构每一层级的钢骨梁3固定，形成逐级悬挑结构；屋面层200上设有固定结构柱201，预应力筋5的固定端锚固在固定结构柱201上，预应力筋5设置在顶层400的钢骨梁3内，且预应力筋5的张拉端锚固在顶层400的钢骨梁3的自由端。

请参见附图2，所述的嵌固组件包括若干个锚栓61和预埋板62；荷载钢骨柱1的型钢底部通过若干个锚栓61固定在预埋板62上，预埋板62通过高强灌浆料密缝灌实固定在负一层100内，荷载钢骨柱1的混凝土柱固定在负一层100。

所述的锚栓61通过若干个角钢支架63固定在负一层100内。优选的，锚栓61可采用标准的6m32高强锚栓。

所述的预应力筋5的两端分别封锚在固定结构柱201和顶层400的钢骨梁3内。

所述的屋面层200与顶层400之间设有加强柱7，可用于锁死逐级悬挑结构，使之更加牢固。

所述的钢骨梁3的固定端与建筑结构之间通过拉结梁4设置劲性钢骨梁9，在每一层级设置劲性钢骨梁9，用于钢骨梁3与建筑结构之间的拉结固定。

请参见附图3，所述的斜撑2与荷载钢骨柱1的连接处间隔设有若干根第一箍筋10，第一箍筋10与荷载钢骨柱1的型钢以及斜撑2的斜撑纵筋21和斜撑横筋22固定连接，可在节点连接处提高连接的可靠性。

请参见附图4，所述的斜撑2与顶层400的钢骨梁3的连接处间隔设有若干根第二箍筋11，第二箍筋11与钢骨梁3的型钢以及斜撑2的斜撑纵筋21和斜撑横筋22固定连接，可在节点连接处提高连接的可靠性。

所述的斜撑2与顶层400的连接处设有短柱12，短柱12的底部与位于顶层400下一层级的钢骨梁3固定连接，进一步提高悬挑结构的可靠性。

一种基于上拉下嵌结构的大跨逐级悬挑斜撑结构的施工方法，包括以下步骤：

请参见附图1，步骤1：所有荷载钢骨柱1落在负一层100的嵌固部位，并通过嵌固组件在嵌固节点锚固，用于支撑上部的偏心荷载。

请参见附图2，步骤1.1：荷载钢骨柱1的型钢底部通过若干个锚栓61固定在预埋板62上，荷载钢骨柱1的混凝土柱固定在负一层100内。

步骤1.2：预埋板62通过高强灌浆料密缝灌实固定在负一层100内，在施工时，水平施工缝处浮浆务必凿除，使之不留缝隙，保证结构整体性。

步骤2：斜撑2的下端固定在一层300。

步骤3：钢骨梁3通过拉结梁4拉结后与荷载钢骨柱1固定，并通过劲性钢骨梁9与建筑结构拉结固定，形成建筑结构的若干层级，并从二层500至顶层400形成逐级悬挑结构。

步骤4：由于斜撑2的下端开始受偏心荷载，斜撑2与每一层建筑结构的钢骨梁3通过拉结梁4拉结固定。

步骤5：在顶层400的钢骨梁3内设置预应力筋5，预应力筋5的固定端锚固在屋面层200的固定结构柱201上，预应力筋5的张拉端在张拉后锚固在顶层400的钢骨梁3内。预应力筋5两端封锚。

步骤6：屋面层200底部设置若干根加强柱7，若干根加强柱7的底部锁死在逐级悬挑结构顶部。

实施例1：

请参见附图1，建筑造型为一艘军舰，寓意奋勇直前，建筑高度22m，为保证军舰前后大的倾斜角度，故二层相对一层悬挑8.9m，三层、四层相对一层悬挑15.6m。

请参见附图2，所有荷载钢骨柱1落在负一层100嵌固部位，该嵌固节点通过6m32和4m30高强锚栓61、预埋板62与负一层100的结构进行锚固，支撑上部偏心荷载。水平施工缝处浮浆务必凿除，预埋板62下采用高强灌浆料进行密缝灌实，使之不留缝隙，保证结构整体性。

请参见附图3和附图5，在一层300位置，地下室立柱分支为荷载钢骨柱1及斜撑2，斜撑2的下端固定在一层300内，斜撑偏心39°。因此处开始受偏心荷载，故在斜撑2在二层500至四层(即顶层400)的钢骨梁3处必须通过拉结梁4来进行拉结固定。

请参见附图6，二层500为首级悬挑，钢骨梁3悬挑长度为8.9m，此时通过钢骨梁3自身及右侧的劲性钢骨梁9来进行荷载支撑及拉结，同时依靠混凝土斜撑2来进一步支撑二层500的悬挑结构。

请参见附图7，三层600为第二级悬挑，此时悬挑长度达到最大悬挑15.6m。同样通过钢骨梁3自身及右侧的劲性钢骨梁9来进行荷载支撑及拉结，同时依靠混凝土斜撑2来进一步支撑二层500的悬挑结构，做法同二层500。

请参见附图4和附图8，四层(即顶层400)为第三级悬挑，因造型已满足要求，悬挑长度未增加，仍为15.6m，但随着高度增加，所带来的偏心荷载越大，故在此级增加一个预应力筋5，对其进行张拉，预应力筋5比三层600再往右多跨一个结构柱，使其固定端与屋面层200的固定结构柱201锚固，其张拉端张拉后及时锚固，并进行封锚。尽量减少悬挑及偏心荷载带来的负荷，使悬挑结构在顶部锁住，达到稳定结构，满足造型需求。同时，斜撑2到此进行锚固。

二层500至顶层400的拉结梁4可采用三根绕一根穿腹板的结构。

屋面层200通过加强柱7进一步对下部悬挑结构进行锁死，使之更加牢固。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。