移動(dòng)懸挑操作平臺(tái)在大懸挑空間建筑施工中的應(yīng)用

楊沐霖 任澄宇 董俊杰 陳 鵬 王 聰

（中國(guó)建筑第八工程局有限公司總承包公司，上海200240）

中庭空間是建筑中由上、下樓層貫通而形成的一種共享空間。近年來，隨著建筑物大規(guī)模化和綜合化趨勢(shì)的發(fā)展，出現(xiàn)了貫通數(shù)層，乃至數(shù)十層的大型中庭空間建筑。本工程存在多個(gè)中庭，側(cè)幫部位施工存在困難，原有的固定式施工平臺(tái)和升降平臺(tái)存在明顯缺點(diǎn)，難以滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工需要，通過制作可周轉(zhuǎn)使用的移動(dòng)懸挑操作平臺(tái)，能夠在滿足施工要求及安全的同時(shí)節(jié)約成本。在底部移動(dòng)的輪子上設(shè)置鎖止裝置，從而實(shí)現(xiàn)施工時(shí)的固定和施工結(jié)束后的移動(dòng)。

1 工程概況

本工程為上海馬橋萬達(dá)廣場(chǎng)工程，是一棟商業(yè)購(gòu)物中心，位于上海市閔行區(qū)馬橋鎮(zhèn)，西臨富文路、東臨富巖路、北臨銀秋路、南臨銀春路，總建筑面積13.33 萬m2，地下兩層、地上五層、局部六層。建筑內(nèi)部中庭共有15 個(gè)，分布于內(nèi)部中島四周。

2 移動(dòng)式懸挑操作平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 操作平臺(tái)概述

懸挑平臺(tái)采用梁板結(jié)構(gòu)形式，以方管用焊接進(jìn)行制作搭設(shè)，這種方法較為簡(jiǎn)便，平臺(tái)臺(tái)面滿鋪多層腳手板，用自鉆螺釘與方鋼檁條加以固定。操作平臺(tái)的周邊，按照臨邊作業(yè)的要求設(shè)置防護(hù)欄桿、擋腳板并配置登高扶梯，設(shè)三道橫桿，欄桿里側(cè)設(shè)置木質(zhì)擋腳板，梯子采用角鋼焊接。為增加操作平臺(tái)的穩(wěn)定性，防止結(jié)構(gòu)傾覆，在平臺(tái)結(jié)構(gòu)的底部增加不少于600kg 的配重箱。在底部移動(dòng)的輪子上設(shè)置鎖止裝置。

圖1 懸挑操作平臺(tái)效果圖

2.2 模型建立

通過設(shè)計(jì)的懸挑操作平臺(tái)的圖紙，根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的材料和截面特性建立分析模型。計(jì)算采用Midas gen 有限元分析軟件，作用于平臺(tái)上的荷載分為永久荷載（恒荷載）和可變荷載（活荷載）。恒荷載包括架體的結(jié)構(gòu)自重和構(gòu)配件的自重，活荷載包括施工荷載（作業(yè)層上的人員、器具和材料等自重）和風(fēng)荷載。根據(jù)結(jié)構(gòu)的圖紙和用途，該平臺(tái)用于裝修施工，平臺(tái)面滿鋪木腳手板。參照規(guī)范《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》荷載取值，木腳手板荷載為0.35kN/m2，裝修腳手架施工荷載取值為2.0kN/m2，鑒于操作平臺(tái)放置于室內(nèi)，所以不考慮風(fēng)荷載。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與變形采用的荷載效應(yīng)組合為：永久荷載+施工荷載；結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，采用的荷載效應(yīng)組合為：永久荷載+可變荷載。最終建立模型如下。

圖2 結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

2.3 結(jié)構(gòu)整體變形及受力結(jié)果

通過計(jì)算得出結(jié)構(gòu)在荷載效應(yīng)組合永久荷載+施工荷載下的受力及變形情況，計(jì)算結(jié)果如下：

圖3 結(jié)構(gòu)整體位移值（mm）

圖4 結(jié)構(gòu)所受應(yīng)力值（Mpa）

由上可得：a.操作平臺(tái)結(jié)構(gòu)的最大位移變形為4.70mm，發(fā)生在平臺(tái)的前端，參照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2017，鋼梁的最大撓度變形為5.0mm。4.70mm 小于5.0mm，位移變形滿足規(guī)范要求。b.操作平臺(tái)結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力63.30Mpa，參照《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2017，橫梁的承受最大應(yīng)力為235Mpa。63.30Mpa 小于235Mpa，應(yīng)力滿足規(guī)范要求。

2.4 抗傾覆分析

通過計(jì)算得出結(jié)構(gòu)在荷載效應(yīng)組合永久荷載+可變荷載下的抗傾覆情況，計(jì)算模型如下：

抗傾覆系數(shù)：∑M右/∑M左=1.32>1.25；滿足要求。

2.5 焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算

基本參數(shù)：

焊縫形式：四邊圍焊角焊縫，焊縫高度4mm；

受力分析：根據(jù)前面計(jì)算結(jié)果，60*40*4 的方鋼立柱承受的軸力最大，值為N=-4.70kN(受壓)。因?yàn)槭氰旒軛U件，只承受軸力，且作用力垂直于焊縫長(zhǎng)度方向。

校核依據(jù)：

σf= N/helw≤βf ff 11.2.2-1[GB50017-2017]

上式中：σf：按焊縫有效截面計(jì)算，垂直于焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力(MPa)；βf：正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)，取1.22；he：直角焊縫的計(jì)算厚度，he=0.7hf; hf為焊角尺寸；lw:角焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度，每條焊縫取實(shí)際長(zhǎng)度減去2hf；ffw：角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(MPa)；三級(jí)角焊縫：160MPa。

焊縫強(qiáng)度符合要求。

3 主要施工方法及制作工藝

加工準(zhǔn)備→下料→總拼裝→焊接→防銹漆涂裝、編號(hào)→現(xiàn)場(chǎng)加載試驗(yàn)→驗(yàn)收→掛牌使用。

3.1 下料前，應(yīng)對(duì)鋼材表面進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，合格后方可投料使用，下料前必須看清、看懂圖紙。嚴(yán)格按照施工圖紙，確定圖紙幾何尺寸，預(yù)留氣割損耗量及焊接收縮量。

3.2 拼裝順序按照：楔塊墊高→立柱→主梁→次梁→輪子→落地→腳手板鋪裝→護(hù)欄安裝

3.3 焊接材料E43 型焊條，其性能和質(zhì)量必須符合國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。焊接前檢查坡口，組裝間隙是否符合要求，定位是否牢固，焊縫周圍不得有油污、銹物等。立柱、主梁的接長(zhǎng)采用等強(qiáng)對(duì)接焊縫，主次梁、主梁與立柱連接采用角焊縫，焊縫高度不小于4mm。

3.4 焊縫位置涂刷紅丹防銹鋼。

3.5 拼裝完成，焊縫驗(yàn)收合格后，進(jìn)行加載試驗(yàn)，在平臺(tái)最邊位置設(shè)200KG 的砂袋，檢查平臺(tái)身的穩(wěn)定性。

3.6 操作平臺(tái)必須實(shí)行掛牌制，掛牌設(shè)在醒目位置，掛牌上的內(nèi)容必須限載內(nèi)容，懸挑操作平臺(tái)限載：總?cè)藛T不得超過2人，每平米活荷載不得超過50KG/平米。

4 結(jié)論

綜上，移動(dòng)式懸挑操作平臺(tái)具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，可以適用工程中懸挑作業(yè)的需要。通過有限元分析軟件建立模型進(jìn)行計(jì)算，可以證明該操作平臺(tái)的設(shè)計(jì)合理，同時(shí)兼顧使用的安全性和制作的便捷性；同時(shí)，平臺(tái)構(gòu)件設(shè)計(jì)產(chǎn)品化，連接采用焊接和螺栓連接形式，可以現(xiàn)場(chǎng)制作使用并能多次周轉(zhuǎn)；平臺(tái)構(gòu)件質(zhì)量輕，可人工便捷移動(dòng)搬用，降低了塔吊的工作壓力。整個(gè)移動(dòng)式懸挑操作平臺(tái)的設(shè)計(jì)和施工安裝，都充分體現(xiàn)了綠色施工節(jié)材的特點(diǎn)和要求。該操作平臺(tái)具有廣泛的應(yīng)用前景。