大截面十字柱組裝式操作平臺改進建議與應用

李百軍，李海軍，鄭佳，楊帥，楊銳

（中建三局集團有限公司，湖北 武漢 430000）

1 工程概況

沙河灘車輛基地位于線路起點能源三路站附近，位于灃涇大道以東、尚航三路以西、能源三路北側，能源北路以南地塊。建設內容包含跟隨所、雜品庫、工建料棚、物資總庫、運用庫、控制中心、綜合樓、乘務員公寓、換熱站、牽混所、主變電所、油池及水池、聯合車庫、動態檢測棚、洗車庫、鏇輪庫、污水處理站、汽車庫、垃圾站、試車線、門衛21個單體。車輛基地規劃用地紅線面積29.578萬m2。鋼構件主要為鋼骨柱、鋼骨梁、鋼桁架等結構形式，材質為Q355B，總用鋼量約4萬噸。其中，鋼骨柱有1400×600×20×60、1400×600×20×50、2400×900×20×60幾 種 截 面，分2～3節安裝。

2 操作平臺方案比選

2.1 傳統操作平臺

腳手架操作平臺雖然能滿足鋼柱安裝與焊接需求，但搭設高度高、平臺面積大，腳手架操作平臺占用場地空間大、對場地平整度及硬化要求高、腳手架材料用料多、周轉周期長、腳手架平臺安全防護難度大。

2.2 常見可調節操作平臺

常規可調節操作平臺雖然無須占用下面路面空間，但只適用于邊長小于1m的方柱或者直徑小于1m的圓柱，如果用于邊長大于1m的十字柱上，內側及腹板空隙較大，存在高處墜落安全隱患。為解決傳統及常見操作平臺的不足，本文設計了一種集簡單、便捷、安全于一體的大截面十字柱分節安裝和焊接的操作平臺。

3 大截面十字柱組裝式操作平臺設計

為保證施工安全和操作快捷，針對項目十字柱分節安裝和焊接施工特點，設計一種大截面十字柱組裝式標準化操作平臺。

3.1 材料選用

（1）鋼材。如表1所示。

表1

（2）螺栓。底部主結構之間采用M12高強螺栓連接，護欄與主結構、護欄之間采用M10高強螺栓連接。

（3）油漆。對操作平臺涂防銹漆和紅色面漆。

3.2 操作平臺結構構成

操作平臺的結構包括底部結構、護欄結構、附屬結構。

底部結構主要由[10#槽鋼、[5#槽鋼、4mm花紋鋼板焊接而成；護欄結構主要由L50×5角 鋼、40×40網格、200mm高踢腳板組成；附屬結構主要作用于十字柱腹板位置防止人員、物料墜落（見圖1）。

圖1 操作平臺構成

3.3 操作平臺結構驗算

用Midas軟件對操作平臺進行變形、強度及穩定性能力驗算，有限元模型如下圖所示，其中：（1）單元：均使用一般梁單元；（2）材料：使用Q235B鋼材；（3）邊界條件：X為平行于紙面水平向右為正，Y為平行于紙面水平向上為正，Z為垂直于紙面向外為正。

荷載取值：操作平臺恒載=自重（程序自動計算）+0.3kN/m2(4mm花紋鋼板)。

操作平臺活載=3kN（施加在懸挑端）

荷載組合：①工況1荷載組合1.35×恒+1.4×0.7×活；②工況2荷載組合1.2×恒+1.4×活；③工況3荷載組合1.0×恒+1.0×活。

從操作平臺應力比云圖可以看出，平臺結構在荷載標準組合作用下最大豎向位移-3.75mm=（1/468）L，小于《鋼結構設計規范》中的位移限值1/400，結構位移驗算滿足要求，即操作平臺的變形滿足要求；結構在最不利荷載組合下的最大應力σ=-54.42N/mm2，Q235B鋼材的強度設計值f=215 N/mm2，f>σ滿足強度驗算要求，即操作平臺強度滿足要求；結構在最不利荷載組合下的應力比最大值0.27<1.0，滿足穩定性驗算要求，即操作平臺穩定性滿足要求。

4 操作平臺使用及注意事項

4.1 使用流程

（1）操作平臺現場組拼分步：分兩部分組裝，組裝完行程平臺分塊1和平臺分塊2。（2）操作平臺現場組拼順序：底部結構→護欄結構→附屬結構，拼裝底部結構使用8t汽車吊，拼裝護欄和附屬結構人工即可完成。（3）操作平臺安裝：對需要設置操作平臺的鋼柱在工廠或現場吊裝前將平臺支撐措施焊接到位，待鋼柱吊裝后，使用25t汽車吊先將平臺分塊1吊裝至支撐位置，固定牢固后再將分塊2吊裝至相應位置，最后使用M12高強螺栓將分塊1和分塊2連接。（4）本操作平臺在使用過程中，需要在四周護欄設置安全文明施工CI標識及驗收圖牌。

4.2 主要作業內容

（1）十字柱分節安裝；（2）十字柱校正；（3）十字柱焊接；（4）十字柱打磨；（5）十字柱探傷；（6）十字柱下節柱吊耳、上下節柱連接板切割。

4.3 使用注意事項

（1）操作平臺使用前，應由項目組織各部門及監理聯合驗收。驗收合格后方可投入使用，否則按意見整改。（2）操作平臺使用過程中，平臺作業人員不得超過2人。（3）操作平臺使用之前，管理人員要對工人進行安全技術交底，交底內容包括操作平臺的安裝、使用、驗收、維護、拆除等，確保操作平臺的拼裝、安裝和正確使用。（4）操作平臺安裝過程中，應設置安全區域警戒，并安排專人旁站監督。

4.4 拆卸注意事項

圖2 平臺分塊示意圖

（1）完成平臺部位構件的安裝、校正、焊接、打磨、探傷、吊耳連接板切除等所有工序后，才能進行操作平臺的拆除。（2）操作平臺拆除時，應將上面雜物清理干凈、下方拉設警戒區域并安排專人旁站監督，避免高空墜落、物體打擊、機械傷害等發生。（3）由于本部位鋼柱已安裝完成，平臺無法整體吊至地面后再拆卸，故需要先用汽車吊先吊住操作平臺分塊2，分塊1和分塊2之間高強螺栓拆除后將分塊1吊離鋼柱，再拆除分塊2。（4）操作平臺拆卸后，仍需驗收，檢查外觀和焊縫質量情況，經驗收合格后方可再次投入使用。

4.5 拆解步驟

（1）先拆除附屬結構。（2）再拆除護欄結構。（3）最后拆除底部結構。

5 操作平臺優點

5.1 制作簡單

操作平臺結構使用材料只有槽鋼、角鋼、花紋鋼板，通過焊接剛接的方式連接，構造簡單，加工方便。

5.2 方便運輸，安拆便捷

所有部分均為平面結構，運輸裝卸車簡單；兩個分塊在地面拼裝快捷，使用最小起重量吊裝機械即可滿足拼裝性能；安裝和拆除均只需要25t汽車吊吊裝2次即可完成。

5.3 可周轉性強

操作平臺從安裝到拆除，僅使用分節鋼柱的30%即可周轉使用，較傳統腳手架操作平臺，此平臺安裝到拆除只需4天，可實現施工現場的工序連續性施工，極大地減少等待時間，提高工效，較傳統操作平臺縮短60%工期。

5.4 減少事故隱患，有利于安全文明施工

使用該定型化操作平臺，較傳統腳手架或普通操作平臺，減少十字柱腹板側因無任何防護而引發的事故隱患，使高處作業人員安全得到保障，同時，減少可能的墜落物品對下部作業人員和車輛造成的危險。

5.5 提高十字柱的焊接質量

因操作空間大便于作業，使十字柱焊接一次合格率有了很大的提升。

6 結語

本文對大截面十字鋼柱分節安裝、校正、焊接、打磨、探傷及吊耳連接板切除用組裝式標準化操作平臺設計與應用，為大截面十字柱作業提供了一種新型的方便、快捷、安全、可靠的操作平臺設計方法，詳細闡述了操作平臺的設計、制作、使用、安拆等事項，為大截面十字柱施工操作平臺的選用提供了新的選擇。