朱云峰 黃建國(guó)

一、工程概況及施工難點(diǎn)

蘇州大學(xué)附屬第二人民醫(yī)院門急診大樓工程 (本工程獲國(guó)優(yōu)工程和省優(yōu)工程)，在69.4m高屋面部位有一懸挑裝飾鋼構(gòu)需進(jìn)行鋁板全封閉外裝飾施工。由于該鋼結(jié)構(gòu)從建筑外邊線挑出8m，整個(gè)結(jié)構(gòu)下方無(wú)建筑結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)安裝時(shí)利用原塔吊進(jìn)行組裝，而當(dāng)裝飾進(jìn)場(chǎng)時(shí)，塔吊已經(jīng)拆除，因此給該部位的裝飾施工帶來(lái)困難。如何解決該部位的施工操作平臺(tái)成為該部分裝飾工程的施工難點(diǎn)。鋁板裝飾部位詳見(jiàn)圖1，部分完成的鋁板裝飾見(jiàn)圖2。

圖1 鋁板裝飾平面布置圖 圖2已完成裝飾的鋼架部位

二、方案選擇

要滿足施工需求，在裝飾鋼構(gòu)下方必須有一個(gè)12m×9m的安裝平臺(tái)。經(jīng)過(guò)對(duì)土建設(shè)計(jì)圖紙的分析，初步擬訂了兩個(gè)設(shè)計(jì)方案，第一方案：借鑒懸挑腳手架，在十四層上采用懸挑鋼梁，上設(shè)鋼管腳手架鋼絲繩拉結(jié)，再通過(guò)鋼管腳手架體的兩次懸挑形成操作平臺(tái)；第二方案：借鑒卸料鋼平臺(tái)，在67.7m屋面結(jié)構(gòu)上采用鋼絲繩懸挑鋼梁形成操作平臺(tái)。在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地的踏勘后發(fā)現(xiàn)選擇第一方案存在若干缺陷，首先建筑主體結(jié)構(gòu)13軸內(nèi)側(cè)為樓梯間，該部分墻體為混凝土結(jié)構(gòu)，外側(cè)為僅1.5m寬的混凝土平臺(tái)，且平臺(tái)上磚墻已全部砌筑封閉，作為16m高的腳手架支點(diǎn)的懸挑鋼梁布置安裝有困難，懸挑腳手架采用鋼絲繩軟拉結(jié)整體穩(wěn)定性較差，搭設(shè)腳手架時(shí)施工操作人員風(fēng)險(xiǎn)較大，因此否定了該方案。第二方案主要通過(guò)工字鋼作為主梁，通過(guò)初步估算，在鋼平臺(tái)搭設(shè)過(guò)程中可純懸臂受力；當(dāng)施工架體荷載附加后，懸臂鋼梁撓度過(guò)大，因此在形成平臺(tái)后，必須采用鋼絲繩吊索斜拉，工字鋼鋼梁以簡(jiǎn)支受力，形成懸吊鋼平臺(tái)。然后在平臺(tái)上進(jìn)行施工腳手架搭設(shè)，四周利用槽鋼聯(lián)系梁懸挑出操作平臺(tái)，懸挑端采用鋼絲繩與裝飾懸臂鋼梁拉結(jié)。該方案雖然施工鋼平臺(tái)時(shí)較煩瑣，但安裝風(fēng)險(xiǎn)小，鋁板安裝時(shí)施工方便，安全可靠。主要難點(diǎn)在于鋼平臺(tái)已高于屋面，吊索后部拉節(jié)點(diǎn)無(wú)處可拉。

三、設(shè)計(jì)方案

受啟發(fā)于斜拉索橋，我們通過(guò)設(shè)置桅桿來(lái)改變拉索受力方向，采用了第二方案。斜拉索懸吊鋼平臺(tái)主要由5根12m長(zhǎng)25號(hào)工字鋼作為主鋼梁、14號(hào)槽鋼作為次梁和聯(lián)系梁，局部聯(lián)系梁懸挑區(qū)域采用Φ48×3.5鋼管作為區(qū)間支撐、直徑140×5圓鋼管作為桅桿，其所用鋼材均為Q235-B；鋼絲繩主拉索采用規(guī)格為直徑26mm （6×19），鋼絲強(qiáng)度極限為1850N/mm2的索材、聯(lián)系梁懸挑處次拉索采用規(guī)格為直徑14mm（6×19），鋼絲強(qiáng)度極限為1550N/mm2的索材共同組成懸吊平臺(tái)。為盡可能降低平臺(tái)用鋼量，同時(shí)又要滿足施工操作要求，我們擬定了分階段在鋼平臺(tái)上按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行腳手架搭設(shè)的方案，以降低恒載值。腳手架使用活荷載控制在1.5KN/m2，腳手架采用Φ48×3.5鋼管扣件搭設(shè)，上滿鋪竹片，鋼平臺(tái)與腳手間采用平網(wǎng)進(jìn)行防護(hù)。鋼平臺(tái)與腳手架剖面和平面圖詳見(jiàn)圖3、圖4。

圖4 鋼平臺(tái)腳手架平面示意圖

四、斜拉索懸吊鋼平臺(tái)主要構(gòu)件組成

1、主鋼梁：采用5根12m長(zhǎng)25號(hào)工字鋼，間距2m；從13軸向西外挑8m，每榀鋼梁在離懸挑端處2.3m處設(shè)置吊點(diǎn)，采用鋼絲繩、葫蘆懸吊；在屋面 （13軸后側(cè)）部分的4m鋼梁以樓梯間兩側(cè)的混凝土墻板作為拉結(jié)、支撐點(diǎn)。

2、次梁 （聯(lián)系梁）：采用12m長(zhǎng)14號(hào)槽鋼，間距約2m，以主鋼梁作為支座，兩側(cè)各挑出邊跨主鋼梁北2.5m、南1.5m，考慮到上部安裝腳手后撓度偏大，因此在次梁懸挑端采用直徑14mm （6×19），鋼絲強(qiáng)度極限為1550N/mm2的鋼絲繩與已完成的土建裝飾鋼架拉接，形成拉桿并增加鋼平臺(tái)的整體穩(wěn)定性。

3、桅桿和鋼絲繩：桅桿采用5根2.2m高、直徑140×5圓鋼管，立于13軸67.7m屋面上方土建已完成的H600×300×10×16鋼梁上，并焊接連接，桅桿作為改變鋼絲繩受力方向的主要構(gòu)件同時(shí)分解部分鋼絲繩拉力，因此作為桅桿支承的鋼梁視為懸挑鋼平臺(tái)構(gòu)件通過(guò)計(jì)算復(fù)核滿足結(jié)構(gòu)受力要求。而懸吊力還是依靠鋼絲繩來(lái)承受，桿前布置6根，桿后布置6根，受力分布詳見(jiàn)圖5鋼平臺(tái)三維結(jié)構(gòu)布置圖。桿后鋼絲繩拉結(jié)點(diǎn)將布置在樓梯東側(cè)靠近混凝土墻板的屋面板底。完成的斜拉索懸吊鋼平臺(tái)見(jiàn)圖6所示。

圖5 鋼平臺(tái)三維結(jié)構(gòu)布置示意圖

圖6 安裝完成的斜拉索懸吊鋼平臺(tái)及部分節(jié)點(diǎn)

4、腳手架：在鋼平臺(tái)上搭設(shè)腳手架分為三個(gè)步驟，首先搭設(shè)14號(hào)懸挑槽鋼兩側(cè)部位的腳手及部分通道，滿足兩側(cè)鋁板施工，見(jiàn)圖7；其次施工完南北兩側(cè)懸挑部分后先拆除南北兩側(cè)腳手架，最后在8m×8m的鋼平臺(tái)范圍內(nèi)搭設(shè)滿堂腳手，先施工完成外邊緣4m范圍內(nèi)的全部鋁板，見(jiàn)圖8；最后拆除平臺(tái)上內(nèi)側(cè)4m范圍內(nèi)的腳手，將鋼平臺(tái)向內(nèi)移進(jìn)4米，拆除鋼絲繩和桅桿，將鋼平臺(tái)受力改成純懸臂形式，在此過(guò)程中陸續(xù)將因受鋼絲繩限制而無(wú)法安裝的鋁板組裝完成；見(jiàn)圖9。腳手立桿全部設(shè)置在工字鋼上翼緣，縱向間距1.2m，橫向間距2.00m；立桿與工字鋼采用焊接鋼套管插入連接，立桿下端加縱橫牽桿保證架子的穩(wěn)定和安全，腳手底部平網(wǎng)圍護(hù)，四周扶手安全網(wǎng)圍護(hù)。腳手架搭設(shè)形式見(jiàn)圖10。

5、拉撐節(jié)點(diǎn)及桅桿：鋼平臺(tái)鋼梁安裝時(shí)，需將做支座部位的屋面保溫層、整澆層及女兒墻部分鑿除；進(jìn)行支座安裝，主鋼梁支座設(shè)在混凝土墻體部位，后支座采用拉結(jié)形式，前支座采用承壓形式；將13軸上方的土建裝飾鋼梁作為桅桿支座，支座做法見(jiàn)圖11；在混凝土墻板上、桅桿上設(shè)置好鋼絲繩連接支座，在主鋼梁底、女兒墻處設(shè)置鋼限位，以抵抗因鋼絲繩產(chǎn)生的對(duì)主鋼梁的水平推力，采用葫蘆固定、收緊鋼絲繩，使其受力均勻并與已完成的拉接點(diǎn)扣緊。

6、結(jié)構(gòu)計(jì)算：鋼平臺(tái)懸索狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)計(jì)算，在初步確定材料規(guī)格、型號(hào)后，采用上海同濟(jì)大學(xué)3D3S軟件進(jìn)行復(fù)核驗(yàn)算，強(qiáng)度、穩(wěn)定性、撓度滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求；鋼平臺(tái)純懸臂狀態(tài)下的計(jì)算，采用手工進(jìn)行，同樣滿足要求。

五、安全技術(shù)要求

1、腳手是僅供施工人員行走和操作的安全平臺(tái)，嚴(yán)禁在腳手上堆放施工材料、工具等。

2、由于平臺(tái)面懸索在70m左右高度，風(fēng)力大，腳手上必須每天派專人進(jìn)行雜物清理。

3、每天使用前必須應(yīng)有專人檢查吊索及保險(xiǎn)鋼絲繩的外表及其連接情況，不得遺漏。

4、對(duì)因使用功能設(shè)置的補(bǔ)強(qiáng)、拉結(jié)、封閉設(shè)施，應(yīng)有專人負(fù)責(zé)檢查，如操作中有妨礙嚴(yán)禁擅自拆除，如需改變必須由專業(yè)安全工程師批準(zhǔn)。

5、平臺(tái)在轉(zhuǎn)換受力狀態(tài) （即在由拉結(jié)簡(jiǎn)支受力到純懸臂受力）時(shí)，應(yīng)有專人檢查鋼梁鋼絲繩和各支點(diǎn)情況，不得遺漏，嚴(yán)禁帶病操作。

圖7 第一次腳手架平臺(tái)搭設(shè)示意圖

六、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，成功地解決了70m高空8m外挑裝飾鋼梁外包鋁板施工時(shí)的操作平臺(tái)搭設(shè)難題。增加了吊掛式鋼平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式，拓展了鋼平臺(tái)施工工藝的應(yīng)用范圍。為今后遇到同類型工程的施工提供了經(jīng)驗(yàn)，唯一的不足在于一次性成本投入較高。

圖8 第二次腳手架平臺(tái)搭設(shè)示意圖

圖9 第三次腳手架平臺(tái)搭設(shè)示意圖

圖11 主要構(gòu)件節(jié)點(diǎn)示意圖

圖12 安裝完成的操作平臺(tái)