基于栓接支撐的懸挑式卸料平臺設計與施工

廖 禎 虎， 李 友 誼， 高 建 平， 李 杰， 馮 川

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

武勝節能環保產業園基礎設施及保障性安居工程PPP項目(以下簡稱“武勝項目”)總建筑面積為71 563.4 m2，共計3棟高層建筑，其中1、2、3號樓建筑層數(高度)分別為31層(98.75 m)、31層(97.30 m)、24層(74.25 m)，且1、2號樓接近超高層標準。根據施工規范及安全規范等[1～4]，通常情況下其卸料平臺是利用外腳手架進行搭設和加固，因此，建設過程中對腳手架的承載力、穩定性及安全性要求較高；該工程卸料平臺利用已成型的房屋框架，采用懸挑、錨固的方式進行，與外墻腳手架相獨立，避免了卸料平臺依靠外墻腳手架承力，減小了外墻腳手架的荷載，確保了施工安全；同時，高效的卸料支撐平臺是施工進度和安全的主要保證。

2 平臺方案比較

2.1 施工工藝比較

筆者對鋼管落地腳手架卸料平臺與懸挑式卸料平臺施工工藝進行了比較，分析了兩種平臺在施工工藝方面存在的差異，研究了各自具有的優缺點。兩種平臺的施工工藝：

(1)鋼管落地腳手架卸料平臺。鋼管落地卸料平臺基礎平整夯實→澆筑基礎平臺混凝土→搭設鋼管落地架→連接樓層固定拉桿→加設外排剪刀撐→掛安全網→鋪設封閉平臺→搭建臨邊防護(圖1)。

(2)懸挑式卸料平臺。下料→平臺外框兩側吊環焊接、限位焊接→平臺底盤骨架焊接→圍護欄桿焊接→底盤花紋鋼板面層焊接→踢腳板焊接→除銹→刷防銹漆→刷面漆(圖2)。

鋼管落地腳手架卸料平臺以地基作為基礎，逐層安裝鋼管腳手架，平臺對基礎平整度及承載力要求較高，隨著樓層的增加，風載對腳手架的影響遞增且鋼管用量較大。相對于鋼管落地腳手架作為支撐系統，懸挑式卸料平臺不需要平臺基礎，減少了基礎處理工序，懸挑支撐系統材料用量小，支撐系統獨立，樓層高度基本不影響懸挑式支撐系統的穩定性，其穩定性較高。

圖1 鋼管落地卸料平臺立面示意圖

圖2 懸挑式卸料平臺平面構成示意圖

因此，根據施工工藝比較得知：懸挑式卸料平臺的穩定性、材料投入及施工工序均優于鋼管落地腳手架卸料平臺。

2.2 適用性比較

根據當前房屋建筑工程的現狀，高層建筑已然為主流設計，低層建筑僅適用于高端別墅及地震帶周邊地區。考慮到安全風險以及施工成本，鋼管落地腳手架卸料平臺一般適用于樓層較低的房建工程，而懸挑式卸料平臺適用于所有房屋建筑工程。對于適用性方面，懸挑式卸料平臺優于鋼管落地腳手架卸料平臺。

3 懸挑式卸料平臺的設計方案

3.1 懸挑式卸料平臺的設計

(1)平臺底盤的制作。底盤骨架各桿件間采用焊接連接，底盤外框45°對口焊接，底盤內的龍骨與外框在翼緣接觸處焊接。施焊時先點焊定位，校驗尺寸無誤后再行焊接。為便于吊環及限位焊接以保證吊環及限位的焊接質量，在底盤骨架未連接前，先行焊接吊環和限位。底盤骨架各焊接點均為滿焊。角焊縫的焊腳高度hf為6 mm。花紋鋼板順底盤橫向龍骨鋪設，與邊框搭接寬度不小于15 mm，與中間龍骨的搭接寬度不小于25 mm。鋼板與骨架點焊焊接，焊點間距不大于200 mm。

(2)平臺圍護的制作。平臺圍護的立桿與平臺底盤外框采用焊接連接，焊腳高度hf=3.5 mm。平臺的水平圍護桿亦與立桿焊接連接。踢腳板點焊于第一道水平桿與底盤花紋鋼板上，點焊間距不大于300 mm。圍護網先焊在∠30等邊角鋼框上，在平臺吊裝就位安裝完成后，再綁在圍護欄桿上。

(3)平臺支撐的制作。平臺吊環及樓層上的錨環均使用鋼筋彎曲機彎制，不允許用乙炔焰燒烤彎制。鋼絲繩須與花籃螺栓匹配使用。如果圍護網與欄桿為焊接連接，則吊裝用的吊環應焊在圍護欄桿內側；如為綁接時，吊環可焊在圍護欄桿外側，但要在吊裝后再綁護網。鋼絲繩吊環是按住宅樓2.9 m層高設置的，如果建筑層高有變化，則應相應調整吊環的傾角。鋼絲繩選擇Φ17，6×19鋼絲繩，吊環用Φ18圓鋼制作，吊環焊接的焊縫長度須大于160 mm，焊腳高度hf為6 mm。

3.2 連支材料的選擇

按照面積計算場內的平面載荷，其中卸料平臺的載荷為1.15 kN/m2，場內施工人員及施工設備為2.5 kN/m2，設定恒載分項系數γi=1.2，活載分項系數γi=1.4。平臺連接材料選用鋼絲繩，按38°傾角計算，每根鋼絲繩承受的拉力為18.1 kN。

將該拉力值作為鋼絲繩的允許拉力[Fg]計算鋼絲繩的破斷拉力：

式中α為鋼絲繩荷載不均勻系數，按6 mm×19 mm鋼絲繩考慮，取α=0.85；[Fg]為鋼絲繩的允許拉力，按上述計算的鋼絲繩承受拉力值計算；K為鋼絲繩使用安全系數。若取K=6，則Fg=127.8 kN，故連接材料選用Φ17，6×19鋼絲繩，其破斷拉力為151.5 kN。

3.3 錨固強度計算

對于懸挑式卸料平臺，在其制作安裝工藝流程中需要支撐焊接，采用雙面焊錨固。

由《建筑結構荷載規范》[4]和《建筑結構靜力計算手冊》[5]可知，對于錨固連接的焊縫長度Lw按下式計算：

式中N為錨固力；he為焊縫的有效截面寬度，按焊腳高度hf=6 mm計算，he=0.7，hf=0.7×6=4.2(mm)；ffw為焊縫抗剪強度設計值。將he帶入式中計算得ffw=27 mm。該值為焊縫的有效長度，實際焊縫長度加10 mm，為37 mm。考慮到構造要求及鋼絲繩與焊縫不平行等不利因素，在實際經驗中，吊環焊縫寬度應大于160 mm。上述方案中，水平槽鋼與樓板壓點如果采用鋼筋拉環，則水平鋼梁與樓板壓點的拉環強度計算公式為:

式中 [f] 為拉環鋼筋抗拉強度，按照《混凝土結構設計規范》(GB50010-2010)10.9.8，[f]= 50 N/mm2；其中單個槽鋼梁采用2根拉環，拉環采用φ16圓鋼，最大允許拉力N=50×4×3.14×64=40>18.1(kN)。該方案中，鋼筋拉環粘結力錨固強度由下式計算：

式中N為錨固力，即作用于樓板鋼筋拉環的軸向拉力，N= 18.1 kN；d為樓板鋼筋拉環的直徑，d= 16 mm；[fb]為樓板鋼筋拉環與混凝土的容許粘接強度，計算時取1.43 N/mm2；h為樓板鋼筋拉環在混凝土樓板內的錨固深度，經計算，h應不小于250 mm。

4 平臺的安裝與拆卸

4.1 平臺的安裝

將拉結鋼絲繩(包括保險繩)拴在平臺前端吊環上→吊裝就位→拴鋼絲繩于樓層預埋錨環上→調節花藍螺栓使鋼絲繩繃緊→樓層固定端用木楔卡緊嵌牢→驗收。

平臺吊裝時，鋼絲繩錨環所在樓層的混凝土強度必須達到設計強度的75%。吊裝時必須四點起吊，將平臺吊平、吊穩，當吊至安裝位置時由人工牽拉，將平臺錨固端送入樓層錨環內并用繩索臨時拉結固定。吊裝時，在地面及安裝樓層都要安排塔吊指揮人員。鋼絲繩的拴結采用專用卡具，每個拴接點使用三個卡具。卡具間距為6d(d為鋼絲繩直徑)，鋼絲繩甩出卡具的自由端長度≥12d。平臺牽拉好后，樓層固定端要用木楔子楔緊。

4.2 平臺的拆卸

用塔吊原位吊住平臺→拆拉結鋼絲繩、保險繩→松開樓面擱置端緊固木楔→吊離平臺。平臺吊運同安裝時的要求，必須四點起吊并在地面及安裝樓層同時安排塔吊指揮人員進行指揮。平臺拆卸時，其立面上、下應暫停作業。

5 經濟性比較

以武勝保障性安居工程為例，通過對外腳手架支撐式與懸挑式兩種卸料平臺進行經濟比較(表1)，結果顯示懸挑式卸料平臺優勢明顯，能有效節約施工成本，比較詳情如下：焊工與安裝工費用均為37.5元/h，材料相同，按照一棟主樓每層設置4個卸料平臺，逐層使用。懸挑式卸料平臺隨樓層升高逐層拆卸安裝，可重復利用。

懸挑式卸料平臺：隨樓層增加，總費用為(5 100+1 200+450)×n(n為樓層數)；

外腳手架支撐式平臺：隨樓層增加，總費用為(334.8+900)×n。

隨著樓層的增加，當上述兩公式相等時，即樓層數n=8時費用相等；超過8層時，懸挑式卸料平臺經濟；采用懸挑式卸料平臺，其一棟主樓的總成本較外腳手架支撐式平臺節約成本184 953.6元。

6 結 語

筆者以武勝保障性安居工程建筑為例，對一種新型懸挑式卸料平臺的制作、安裝與連固方案等進行了論述，文中計算并論證了平臺連接與錨固支撐方案的可行性，并與常規卸料平臺進行了經濟比較。該卸料平臺具有的優勢明顯，為塔吊高空卸料提供了充足的回轉空間，加快了卸料速度，降低了安全風險，節約了施工成本及工期。希望該方案能為類似工程施工提供借鑒。

表1 經濟性比較表