高空鋼結(jié)構(gòu)操作平臺施工技術(shù)與應(yīng)用

宋學(xué)瑀

摘 要：本文以國家殘疾人冰上運(yùn)動比賽訓(xùn)練館鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目為例，分析結(jié)構(gòu)加工制作及安裝的關(guān)鍵施工技術(shù)并成功地運(yùn)用到本工程實(shí)施中，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：高空鋼結(jié)構(gòu)拼裝平臺;施工技術(shù);應(yīng)用

一、工程整體概況

國家殘疾人冰上運(yùn)動比賽訓(xùn)練館建設(shè)項(xiàng)目位于北京市順義區(qū)后沙峪鎮(zhèn)天北路321號中國殘疾人體育運(yùn)動管理中心園區(qū)內(nèi)，本項(xiàng)目為北京2022年冬奧會的配套項(xiàng)目。本工程含冰球比賽訓(xùn)練館（含冰球館、冰壺館）和綜合樓，主要功能為比賽、訓(xùn)練、運(yùn)動員更衣等為保障場館運(yùn)行的配套設(shè)施。冰球館定位于舉辦地區(qū)性和全國單項(xiàng)比賽，主要承擔(dān)體育競技、體育教學(xué)、體育娛樂和體育鍛煉等功能，冰壺館滿足冰壺訓(xùn)練的需要。綜合樓主要為運(yùn)動員公寓、餐廳和接待大廳及醫(yī)療康復(fù)用房。本工程總建筑面積31473㎡，其中冰球館及冰壺館建筑面積15935.2㎡，地上三層;綜合樓建筑面積15537.8㎡，地上七層，地下兩層。國家殘疾人冰上運(yùn)動比賽訓(xùn)練館包括場館和綜合樓兩部分，其中場館的結(jié)構(gòu)體系為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，屋蓋為正放四角錐網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，節(jié)點(diǎn)類型為焊接球。屋面采用輕型金屬屋面，為坡屋面，采用結(jié)構(gòu)起坡，屋面坡度為8%。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為50年，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級?？傮w使用鋼結(jié)構(gòu)體系。場館由冰球館和冰壺館組成，場館5.500m標(biāo)高以下為一個整體，以上為兩個單體。左側(cè)為冰球館，右側(cè)為冰壺館。屋面鋼結(jié)網(wǎng)架鋼管均采用焊接直縫鋼管，材質(zhì)均為Q345B。

二、項(xiàng)目技術(shù)施工難點(diǎn)及解決措施

國家殘疾人冰上運(yùn)動比賽訓(xùn)練館屋面鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)總重量近600噸，投影面積達(dá)11000㎡，可采取的合理有效的施工方法一般為整體提升或分片吊裝，但是本工程場地狹小，并且場地下無地下室結(jié)構(gòu)或其它混凝土結(jié)構(gòu)，鋼網(wǎng)架投影部位下方為原狀雜填土，既不具備大型起重設(shè)備施工的條件，也沒有足夠的場地進(jìn)行網(wǎng)架焊接球和桿件存，拼裝焊接場地更無從談起，同時因?yàn)楸竟こ坦て谳^緊，如果采用整體提升或分片吊裝，則將會影響場館的冰面結(jié)構(gòu)筏板的施工以及二次結(jié)構(gòu)砌筑的施工，或?qū)?dǎo)致整體后期工序都受到較大的影響。根據(jù)以上特點(diǎn)，項(xiàng)目采用高空搭鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)操作平臺和逐條累積滑移施工技術(shù)進(jìn)行屋面鋼網(wǎng)架的施工。

（1）因本工程場地狹小，無法在地面進(jìn)行堆放各種桿件和拼裝、焊接，為了解決此問題，采用在高空搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)平臺進(jìn)行拼裝焊接，冰球館鋼結(jié)構(gòu)拼裝平臺尺寸為90m×12m，離地高度為13.5m～17.5m。通過在主體混凝土結(jié)構(gòu)施工時預(yù)埋的鋼板以及其它連接件，將在該范圍內(nèi)的主體結(jié)構(gòu)作為高空鋼結(jié)構(gòu)拼裝平臺的一部分，這樣既可以保證高空鋼結(jié)構(gòu)拼裝平臺的整體穩(wěn)定性，也可以節(jié)約大量的鋼材用量。

高空鋼結(jié)構(gòu)拼裝平臺的搭設(shè)，較好地解決了鋼網(wǎng)架桿件存放和拼裝的問題，既是原材料存在的場地，也是桿件和焊接球拼裝的場地，然后通過逐條累積滑移將拼裝好的網(wǎng)片滑移出高空平臺，為下個單元網(wǎng)片提供場地。

（2）冰球館中間導(dǎo)軌支撐梁需要落地安裝，胎架高度為14m，但是該部位地面為原狀雜填土，地基承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到計(jì)算要求，考慮該部位土層位置下有已施工完成的縱橫間距4m鋼筋混凝土灌注樁，該樁是冰面筏板基礎(chǔ)樁，該樁單樁設(shè)計(jì)承載力可達(dá)600KN，經(jīng)與設(shè)計(jì)院就此方案進(jìn)行溝通核實(shí)，該灌注樁完全可以作為胎架受力支撐。這樣就避免了基礎(chǔ)換填或增加混凝土基礎(chǔ)等地基處理措施，節(jié)約施工成本及工期要求。

三、施工方法

（1）高空鋼結(jié)構(gòu)拼裝平臺借助于場館混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件作為主梁來搭設(shè)平臺，平臺布置在場館二層西側(cè)平臺處，主要由鋼立柱、型鋼梁、混凝土結(jié)構(gòu)梁、鋼結(jié)構(gòu)次梁、木腳手板、防火布組成，施工工藝：植栓→基座安裝→立柱安裝→主梁安裝→次梁安裝→水平網(wǎng)鋪設(shè)→跳板安裝→欄桿安裝→平臺驗(yàn)收使用

1） 化學(xué)錨栓安裝：在混凝土結(jié)構(gòu)中相應(yīng)位置用沖擊轉(zhuǎn)鉆孔，孔徑24mm、孔深165mm及螺栓直徑20mm。轉(zhuǎn)孔時應(yīng)避免傷害到結(jié)構(gòu)鋼筋。

2）立柱安裝：冰球館立柱選用材質(zhì)為Q235B規(guī)格為350×10mm的鋼管;冰壺館立柱選用材質(zhì)為Q235B規(guī)格為219×6mm的鋼管?；瘜W(xué)錨栓植栓24小時后，首先安裝柱底板，在柱底板固定好以后，在柱底板放線，焊接擋板。底板選用20×1000×1000mm鋼板。經(jīng)力學(xué)計(jì)算，采用用?20×260mm化學(xué)錨栓固定。錨栓孔深160mm，孔徑24mm。植栓完成后，根據(jù)現(xiàn)場植栓情況在鋼板上開4個直徑22mm孔。垂直度校正后，將立柱焊在鋼板上，并加焊3塊20×100×100mm加勁板。鋼柱焊接后不應(yīng)拆除纜風(fēng)繩，防止惡劣天氣，待與主梁焊接完成時方可拆除。

3）主梁安裝：主梁采用HN400×200×8×13mm型鋼，與立柱頂部焊接。左右加兩塊加勁板，加勁板固定主梁，主梁與主梁對接焊接。

4）次梁安裝：冰球館次梁選用材質(zhì)為Q235B規(guī)格為219×6mm鋼管，間距為1.4m。提前在主梁上焊一個次梁定位板。每一個下弦球都能對應(yīng)一根次梁。次梁一端搭在主梁（鋼結(jié)構(gòu)）上，采用加勁板連接;另一端搭在混凝土梁上，采用在混凝土上使用?10×130mm化學(xué)錨栓后置埋件，然后次梁通過連接板固定在埋件上。次梁與混凝土柱連接時，在混凝土柱安裝鋼箍，次梁一端搭在主梁上，另一端與鋼箍焊接。

四、結(jié)語

高空鋼結(jié)構(gòu)操作平臺施工方法，解決了國家殘疾人冰上運(yùn)動比賽訓(xùn)練館鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)加工制作及安裝的關(guān)鍵施工技術(shù)，研究成果成功地運(yùn)用到本工程實(shí)施中。取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

（1）經(jīng)濟(jì)效益分析

利用現(xiàn)有的屋面梁板結(jié)構(gòu)進(jìn)行高空鋼結(jié)構(gòu)拼裝平臺的搭設(shè)，避免全部采用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行高空平臺的搭設(shè)，可節(jié)約鋼結(jié)構(gòu)原材約15噸左右，考慮可周轉(zhuǎn)使用，可節(jié)省原材以及人工約10萬。

利用現(xiàn)有的主體結(jié)構(gòu)的柱頭作為屋面滑移導(dǎo)軌支撐梁受力點(diǎn)，利用現(xiàn)有鋼筋混凝土灌注樁作為中間胎架受力支撐，避免二次進(jìn)行導(dǎo)軌支撐胎架的搭設(shè)，或者對原狀土進(jìn)行換填處理等措施，可節(jié)約原各項(xiàng)綜合費(fèi)用28萬。

綜述，本研究節(jié)約了直接費(fèi)用38萬元，同時也保證其它交叉工序比如二次結(jié)構(gòu)砌筑和冰面筏板基礎(chǔ)可同時進(jìn)行施工，提高了工作效率。

（2）社會效益分析

本項(xiàng)目的研究，降低了施工成本，縮短了施工工期，節(jié)約了資金，產(chǎn)生了良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。該項(xiàng)科研成果有效地解決了國家殘疾人冰上運(yùn)動比賽訓(xùn)練館屋面網(wǎng)架結(jié)構(gòu)工程的重難點(diǎn)問題，而且還能夠推動我單位建筑鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的進(jìn)步。

本項(xiàng)目通過對國家殘疾人冰上運(yùn)動比賽訓(xùn)練館屋面鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的研究，開拓了新的思路，積累了成功的鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工安裝經(jīng)驗(yàn)，對類似工程具有指導(dǎo)與借鑒意義。

本項(xiàng)目的研究與應(yīng)用，確保了國家殘疾人冰上運(yùn)動比賽訓(xùn)練館結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量，保證了安裝的精度，克服了各種施工技術(shù)難題，鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)焊縫抽查一次合格率達(dá)到100%。其成功經(jīng)驗(yàn)對類似工程具有指導(dǎo)和借鑒意義。

國家殘疾人冰上運(yùn)動比賽訓(xùn)練館為北京2022年冬奧會的配套項(xiàng)目，冬季奧運(yùn)會結(jié)束后是主要為國家殘疾人冰球隊(duì)、國家殘疾人冰壺隊(duì)提供比賽訓(xùn)練的場所。因此它的建設(shè)，為改善殘疾人體育事業(yè)以及人文關(guān)懷起到了重要的推動作用。