超長(zhǎng)型鋼懸臂錨固平臺(tái)在高層大檐中的應(yīng)用探析

袁文俊 葉光榮 胥悅 謝東 李長(zhǎng)江

針對(duì)高層（超高層）建筑結(jié)構(gòu)邊緣存在通層、大面積、大跨度環(huán)繞型下掛檐影響建材運(yùn)輸?shù)碾y題，創(chuàng)造性地采用超長(zhǎng)工具式型鋼懸掛卸料平臺(tái)技術(shù)有效解決了建材運(yùn)輸難題。

高層（超高層）; 大跨度檐; 超長(zhǎng)型鋼; 工具式; 卸料平臺(tái)

TU731.2 B

［定稿日期］2022-12-30

［作者簡(jiǎn)介］袁文?。?990—），男，碩士，工程師，主要從事項(xiàng)目技術(shù)管理工作；葉光榮（1987—），男，本科，高級(jí)工程師，主要從事建筑施工管理工作；胥悅（1985—），男，本科，高級(jí)工程師，主要從事技術(shù)、質(zhì)量、安全等管理工作；謝東（1991—），男，本科，工程師，主要從事項(xiàng)目技術(shù)管理工作；李長(zhǎng)江（1994—），男，本科，主要從事BIM相關(guān)工作。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，現(xiàn)代建筑不再能簡(jiǎn)單地滿足使用功能，在保證使用功能的同時(shí)，更多地考慮到感覺的多樣性和藝術(shù)化，孕育了大而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)造型，建筑物向大跨度、高空間、新型結(jié)構(gòu)的方向發(fā)展這無疑對(duì)施工材料的安裝和運(yùn)輸提出了更高的防護(hù)和安全要求［1］。型鋼懸挑式卸料平臺(tái)是高層建筑主體施工材料垂直和水平運(yùn)輸?shù)闹修D(zhuǎn)平臺(tái)，是樓層大批量、大規(guī)格材料進(jìn)出的主要通道。懸挑式型鋼錨固平臺(tái)操作簡(jiǎn)單，因地制宜，可用于高層建筑建設(shè)［2］。在高層建筑結(jié)構(gòu)主體施工中，拆除的模板、支撐架、腳手架等周轉(zhuǎn)材料從室內(nèi)運(yùn)至卸料平臺(tái)，再配合塔式起重機(jī)運(yùn)至上層繼續(xù)使用在設(shè)備安裝和裝飾階段，卸料平臺(tái)配合塔式起重機(jī)將大型器具、設(shè)備材料等從卸料平臺(tái)周向室內(nèi)輸送，在水平、垂直空間輸送中起到自上而下的重要作用。

由于本工程的高層（超高層）建筑結(jié)構(gòu)邊緣有通過樓層、大面積、大跨度環(huán)繞型下掛檐，因此通常使用的長(zhǎng)6 m工具式掛平臺(tái)完成建筑所需材料的運(yùn)輸作業(yè)在本工程有困難。規(guī)范JGJ80-2016建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范要求，型鋼平臺(tái)懸在本工程有困難長(zhǎng)度不得超過5 m［3］。本工程主樓結(jié)構(gòu)每層最外側(cè)邊梁邊緣含寬1.8 m超長(zhǎng)檐，且繞每層結(jié)構(gòu)一周，檐厚120 mm無梁，是典型的超長(zhǎng)薄型下檐，結(jié)構(gòu)本身無法承載錨固平臺(tái)荷載，導(dǎo)致每層建材運(yùn)輸困難嚴(yán)重影響施工效率。如果整體采用下掛大挑檐后期二次澆筑工藝，就意味著樓層支架和外架2次支模和拆架，嚴(yán)重制約工期和成本。因此，本工程創(chuàng)造性地采用了超長(zhǎng)型鋼工具式懸挑平臺(tái)技術(shù)，解決了建材運(yùn)輸難題，保證了施工效率。

1 工程概況

成都市新津區(qū)人民醫(yī)院項(xiàng)目位于成都市新津區(qū)寶腳鎮(zhèn)迎仙村5組、鶴村10組。項(xiàng)目總用地面積46 123.39 m2，總建筑面積129 902.57 m2，地面建筑89 087.86 m2，地下建筑面積40 095.16 m2。工程主要單體建筑為三中心、醫(yī)療技術(shù)裙、住院樓，其中住院樓最高達(dá)84.85 m。住院樓共19層，9～19層為標(biāo)準(zhǔn)層，每層高4.2 m，每層面積3 000 m2。住院樓各層結(jié)構(gòu)最外側(cè)邊梁邊緣包括1.8 m寬超長(zhǎng)檐，環(huán)繞各層結(jié)構(gòu)一周，檐厚120 mm，無梁，為典型超長(zhǎng)薄型下檐，結(jié)構(gòu)本身不能承載錨固平臺(tái)荷載。

2 技術(shù)原理

本文采用超長(zhǎng)型鋼工具式懸掛卸料平臺(tái)，以18#工字鋼為主梁，14#工字鋼為次梁，同時(shí)設(shè)置3道6×3722鋼絲繩拉起和14#工字鋼下?lián)蔚募夹g(shù)原理，創(chuàng)建安全可靠的材料卸料平臺(tái)在充分滿足材料輸送量的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)材料卸料平臺(tái)的整體性保證施工安全（圖1）。

3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）采用超長(zhǎng)工具式型鋼懸掛去除材料平臺(tái)施工，有效解決了高層建筑外緣帶一圈超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)檐的材料運(yùn)輸問題。

（2）采用超長(zhǎng)工具式型鋼懸挑平臺(tái)施工具有成本低、安裝使用簡(jiǎn)便、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，工具化的懸挑平臺(tái)可多次周轉(zhuǎn)使用，且型鋼材料定型，節(jié)省施工時(shí)間，從而降低施工成本［5］。

（3）以18#工字鋼為主，采用14#工字鋼次梁，同時(shí)設(shè)置3根鋼絲繩拉起和1根型鋼下支撐的技術(shù)具有安全可靠、抗受力變形和抗彎變形，增強(qiáng)了卸料平臺(tái)的整體性。

4 施工工藝及操作要點(diǎn)

4.1 施工程序

為了保證超長(zhǎng)型鋼工具式懸挑卸料平臺(tái)的安全性和可靠性，在實(shí)際應(yīng)用前對(duì)其整體荷載進(jìn)行了科學(xué)的分析驗(yàn)算，嚴(yán)格選用平臺(tái)構(gòu)件材料，并實(shí)際優(yōu)化了平臺(tái)結(jié)構(gòu)的組成和現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)的布置，最終確定了施工技術(shù)流程圖（圖2）。

4.2 主要施工工序操作要點(diǎn)

4.2.1 受力驗(yàn)算分析

工字鋼具有良好的力學(xué)性能，以9 m長(zhǎng)的18#工字鋼為主梁，2 m長(zhǎng)的14#工字鋼為次梁，3根6×3722 m鋼絲繩上拉和14#工字鋼下支撐構(gòu)成超長(zhǎng)吊架卸料平臺(tái)。載荷從平臺(tái)板傳遞到副梁，副梁通過螺栓連接傳遞到主梁，最后由主梁通過鋼絲繩和懸掛固定結(jié)構(gòu)傳遞到建筑物結(jié)構(gòu)的側(cè)梁。

錨固平臺(tái)設(shè)計(jì)及受力驗(yàn)算主要依據(jù)GB 50009-2012《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》、GB 50017-2017《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、GB 50205-2020《鋼骨工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》、JGJ 80-2016《建筑施工高處作業(yè)安全技術(shù)規(guī)范》、JGJ 130-2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》、GB/T 20118-2017《鋼絲繩通用技術(shù)條件》充分考慮規(guī)范要求及荷載結(jié)構(gòu)的受力，保證施工過程的安全可靠（表1）。

4.2.2 平臺(tái)材料選型

4.2.2.1 主梁

主梁采用18#工字鋼，工字鋼整體長(zhǎng)度9 m，懸臂長(zhǎng)度6 m，內(nèi)錨長(zhǎng)度2.5 m鋼材為Q235，對(duì)應(yīng)參數(shù)如表2所示。

4.2.2.2 副梁材料參數(shù)

副梁采用14#工字鋼，全長(zhǎng)2 m，鋼材Q235，主梁與地腳螺栓連接，對(duì)應(yīng)參數(shù)如表3所示。

4.2.2.3 面板

面板選用15 mm厚鋼板。

4.2.2.4 鋼絲繩

由于型鋼外伸較長(zhǎng)，文中鋼絲繩共安裝3組，需參與荷載受力計(jì)算。鋼絲繩為6×3722 mm型號(hào)，該型號(hào)鋼絲繩比較靈活，在安裝過程中便于長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，確保鋼絲繩每根的力均勻，避免一根鋼絲繩斷裂的風(fēng)險(xiǎn)［1］。第一組安裝在型鋼懸臂錨固平臺(tái)的最前端，每側(cè)各安裝一根。第二組需要安裝在距型鋼平臺(tái)前端30～50 cm的位置，在各側(cè)分別作為預(yù)備鋼絲繩安裝。第三組需要設(shè)置在距離第二組鋼絲繩30～60 cm的位置，在各側(cè)作為加強(qiáng)鋼絲繩各設(shè)置一根。根據(jù)該方法進(jìn)行安裝，如果某組鋼絲繩不起作用，卸載平臺(tái)不會(huì)瞬間發(fā)生大變形，有較大的安全保護(hù)作用（圖3）。

4.2.2.5 拉環(huán)

拉環(huán)采用圓鋼環(huán)22 mm、隔層地板設(shè)置，模板封閉完成前，根據(jù)型鋼懸臂梁設(shè)計(jì)位置，對(duì)框架邊緣梁350 mm×嵌入700 mm中25 mm個(gè)PVC套管應(yīng)確保套管通過模板與模板固定，嵌入位置、標(biāo)高控制準(zhǔn)確，脫模后切除結(jié)構(gòu)表面伸出的PVC套管，保證螺栓鋼墊片及工字鋼連接板與結(jié)構(gòu)表面緊密接觸。

4.2.2.6 下?lián)涡弯?/p>

由于型鋼外伸較長(zhǎng)，為提高卸料平臺(tái)的安全穩(wěn)定性，設(shè)置型鋼下?lián)?，型鋼采?4#工字鋼，與側(cè)壁垂直方向角度49°，型鋼長(zhǎng)度7.88 m，與主梁采用M16×45 mm的螺栓連接（表4）。

4.2.3 結(jié)構(gòu)裝配的優(yōu)化

本文型鋼懸挑卸料平臺(tái)采用9 m長(zhǎng)18#工字鋼，懸挑長(zhǎng)度6 m，內(nèi)錨固長(zhǎng)度2.5 m外錨點(diǎn)設(shè)置1根，錨定在建筑邊梁上，距梁外側(cè)200 mm，內(nèi)錨點(diǎn)設(shè)置3根，距懸臂梁端間距每200 mm設(shè)置1根副梁采用14#工字鋼，間距900 mm一套；拉3根鋼絲繩，第一根距主梁懸臂端500 mm，第二根距主梁400 mm，第三根距主梁500 mm，下支撐與懸臂夾角41°，長(zhǎng)7 880 mm（圖4）。

4.2.4 現(xiàn)場(chǎng)安裝點(diǎn)選定

本文對(duì)應(yīng)工程為裝配式結(jié)構(gòu)，層壓板厚度130 mm，側(cè)梁長(zhǎng)度8 m，考慮到超長(zhǎng)型鋼懸挑平臺(tái)的整體穩(wěn)定性，內(nèi)外錨點(diǎn)埋設(shè)位置應(yīng)避免側(cè)梁1/3跨度，使梁跨兩端1/3區(qū)域在該區(qū)域內(nèi)有小梁情況下將錨定鋼筋埋設(shè)在小梁內(nèi)，在沒有小梁的情況下埋設(shè)層壓板預(yù)備孔卸載平臺(tái)不能跨越一個(gè)或多個(gè)設(shè)置，也不能跨越2個(gè)設(shè)置（圖5）。

4.2.5 節(jié)點(diǎn)樣件及埋設(shè)

節(jié)點(diǎn)作為型鋼平臺(tái)各構(gòu)件連接的關(guān)鍵點(diǎn)，直接影響整體平臺(tái)的安全性和穩(wěn)定型，節(jié)點(diǎn)的牢固尤為重要。本文在充分驗(yàn)算的基礎(chǔ)上，確保各節(jié)點(diǎn)的連接質(zhì)量。主梁錨固節(jié)點(diǎn)為20 mm光圓鋼筋加工成“Ω”形，埋設(shè)在平臺(tái)的錨點(diǎn)上。上拉點(diǎn)拉伸環(huán)采用穿梁拉伸環(huán)，光圓鋼筋22 mm、隔層地板設(shè)置，模板封閉前，根據(jù)型鋼懸臂梁設(shè)計(jì)位置，對(duì)框架邊緣梁350 mm×嵌入700 mm中25 mm個(gè)PVC套管應(yīng)確保套管通過模板與模板固定，嵌入位置、標(biāo)高控制準(zhǔn)確，脫模后切除結(jié)構(gòu)表面伸出的PVC套管，保證螺栓鋼墊片及工字鋼連接板與結(jié)構(gòu)表面緊密接觸（圖6、圖7）。

5 結(jié)束語

結(jié)合工程實(shí)際情況，針對(duì)高層（超高層）建筑結(jié)構(gòu)邊緣通層、大面積、大跨度環(huán)繞型下搭檐時(shí)的建材運(yùn)輸難題，提出了超長(zhǎng)型鋼工具式懸掛卸料平臺(tái)施工技術(shù)。通過本文的實(shí)際研究應(yīng)用成果，有效提高了高層（超高層）建筑材料的運(yùn)輸效率，確保了工程進(jìn)度，節(jié)約工期30天。避免了下掛大挑檐后期二次澆注支模框架與外框架的重復(fù)支模、脫模，有效節(jié)約了工期和成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

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