屋頂張弦梁施工平臺(tái)設(shè)計(jì)與施工技術(shù)

劉麗航 楊佳佳 譚海森

1. 歌山建設(shè)集團(tuán)有限公司 浙江 杭州 310052；2. 杭州蕭山建筑科學(xué)研究有限公司 浙江 杭州 311200；3. 武漢凌云建筑裝飾工程有限公司 湖北 武漢 430040

1 工程概況

蕪湖某裝備制造中心屋面采光頂采用了張弦梁結(jié)構(gòu)，屋面結(jié)構(gòu)標(biāo)高51.4 m，跨度11.6 m，共8榀張弦梁，張弦梁間距3 m，每榀張弦梁撐桿之間設(shè)有連系桿，并在拱高最高點(diǎn)布置1榀連系穩(wěn)定索，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。張弦梁上弦為φ121 mm×5 mm的鋼管，連系桿為φ76 mm×5 mm的鋼管，撐桿尺寸為φ42 mm×3 mm，下弦索和穩(wěn)定索均為φ16 mm的不銹鋼拉索（圖1）。

圖1 張弦梁結(jié)構(gòu)立面示意

采光頂安裝高度離地50.2 m，張弦梁上為點(diǎn)式幕墻，因張弦梁結(jié)構(gòu)自身不具備施工通道及操作平臺(tái)功能，故需在其下搭設(shè)一施工平臺(tái)，以滿足張弦梁及周邊梁側(cè)幕墻施工人員安全作業(yè)要求。

2 平臺(tái)方案選擇

為解決采光頂安裝及梁側(cè)幕墻施工操作平臺(tái)及零星材料堆放問題，初步設(shè)計(jì)3個(gè)方案：方案1，在地下室頂板上搭設(shè)鋼管落地式腳手架；方案2，利用采光頂內(nèi)走廊梁設(shè)拉索網(wǎng)平臺(tái)；方案3，在下層做上拉式工字鋼平臺(tái)＋鋼管腳手架。其中方案1，鋼管腳手架搭設(shè)高度近50 m，地下室頂板需后加固，方案整體鋼管用量大，平臺(tái)搭設(shè)工期長且經(jīng)濟(jì)性差，不選用。方案2，拉索網(wǎng)平臺(tái)經(jīng)濟(jì)性最好，但因邊梁高度2.3 m，梁側(cè)幕墻及張弦梁施工還需設(shè)移動(dòng)操作平臺(tái)，拉索網(wǎng)需固定在走廊里側(cè)梁下[1-4]，影響走廊梁下砌體施工及安裝單位管線施工，也不選用。方案3，在采光井下12層設(shè)工字鋼鋼平臺(tái)，上拉桿設(shè)在走廊里側(cè)梁側(cè)面，平臺(tái)上搭設(shè)腳手架，不影響土建、安裝其他單位作業(yè)，比方案1經(jīng)濟(jì)合理，滿足使用要求。因此最終選定方案3——上拉式工字鋼平臺(tái)＋鋼管腳手架操作架為施工平臺(tái)。

3 平臺(tái)體系設(shè)計(jì)

本工程采光頂操作平臺(tái)采用上拉式工字鋼平臺(tái)＋鋼管腳手架，腳手架從12層＋44.6 m搭設(shè)到屋頂層＋49.6 m，總高為5.0 m。方案模型如圖2所示。

圖2 方案模型

3.1 鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)

1）鋼平臺(tái)縱向采用長13 m的20#工字鋼擱置在天井兩側(cè)梁板上，用2道U形錨環(huán)固定，U形錨環(huán)采用直徑20 mm圓鋼。工字鋼間距1 000 mm，與腳手架立桿間距相同。

2）鋼平臺(tái)橫向設(shè)置2道200 mm×100 mm×6 mm方矩管，與20#工字鋼分段焊接連接成整體（圖3）。

圖3 鋼平臺(tái)平面布置示意

3）上拉桿采用83 mm×5 mm鋼管拉桿（圖4），斜拉在中庭上空＋48.6 m兩端框架結(jié)構(gòu)梁上。

圖4 鋼平臺(tái)布置剖面示意

3.2 連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

1）工字鋼接長采用對接方式（圖5），相鄰接頭錯(cuò)開。

2）上拉桿上下均用耳板銷釘連接，拉桿上連接處在結(jié)構(gòu)梁上預(yù)埋300 mm×300 mm×10 mm鋼板埋件，耳板與鋼板或型鋼焊接（圖6）。銷釘采用8.8級M20高強(qiáng)螺栓。

圖6 鋼拉桿上下連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)示意

3）為避免操作架立桿施工時(shí)碰到鋼拉桿，對上拉桿下耳板進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將耳板豎向改橫向，與型鋼翼緣及橫鋼管連接，鋼拉桿與立桿軸線錯(cuò)位100 mm（圖7）。

圖7 鋼拉桿下連接節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.3 操作平臺(tái)設(shè)計(jì)

中庭腳手架操作平臺(tái)，立桿縱橫距均為1.0 m，步距為1.8 m，內(nèi)立桿離外墻0.3 m；縱向桿在上，搭接在橫向桿上的縱向桿橫距為1.0 m；連墻點(diǎn)按3跨2步設(shè)置。腳手架下端工字鋼上口設(shè)置鋼板網(wǎng)滿鋪，以防工具材料墜落傷人。操作層用200 mm×4 000 mm×40 mm的松木板滿鋪，以便于工人施工，剖面如圖8所示。

圖8 腳手架剖面示意

4 鋼平臺(tái)支模體系施工要點(diǎn)

4.1 工字鋼平臺(tái)安裝施工

在搭設(shè)前對操作人員進(jìn)行方案安全技術(shù)交底，建立安全技術(shù)檢查制度。架子工、焊工必須持證上崗，遵守高空作業(yè)的有關(guān)規(guī)定。

平臺(tái)及腳手架搭設(shè)工序：預(yù)埋工字鋼端點(diǎn)固定環(huán)、拉桿錨點(diǎn)預(yù)埋件→型鋼按設(shè)計(jì)圖尺寸加工→型鋼轉(zhuǎn)運(yùn)→塔吊垂直運(yùn)輸→工字鋼粱縱距分布→工字鋼粱端點(diǎn)固定→搭設(shè)施工安全網(wǎng)→鋪設(shè)施工木板→工字鋼縱向方鋼管連接→安裝斜拉桿→安裝立桿→安裝縱向掃地桿→安裝橫向掃地桿→安裝小橫桿→安裝大橫桿（柵格）→安裝剪刀撐→安裝連墻桿→鋪腳手板→搭防護(hù)欄桿→綁扎安全網(wǎng)。

平臺(tái)使用的相關(guān)原材料到場后，應(yīng)進(jìn)行原材料驗(yàn)收，合格后方可使用。型鋼、鋼拉桿材質(zhì)應(yīng)符合Q235鋼要求。

主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)應(yīng)將固定錨環(huán)及預(yù)埋鋼板埋設(shè)到位。在中庭施工平臺(tái)開始搭設(shè)時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)值的85%。

型鋼在現(xiàn)場2層中庭平臺(tái)上進(jìn)行加工，按設(shè)計(jì)尺寸分別把鋼絲繩拉環(huán)及腳手架鋼管立桿套芯分步焊牢。加工完成后，用塔吊把型鋼（型鋼重369.1 kg）垂直運(yùn)輸?shù)街型?nèi)12層結(jié)構(gòu)平臺(tái)上。13 m的鋼梁采用雙吊點(diǎn)方式起吊，在正式吊裝前，應(yīng)對型鋼梁進(jìn)行試吊，以檢驗(yàn)吊點(diǎn)設(shè)置的合理性。

安裝順序由4軸向7軸一側(cè)進(jìn)行，也可以由兩端向中間側(cè)進(jìn)行，樓面不平處可用鋼板墊平。

待縱向型鋼鋪設(shè)完成后，按同樣的安裝順序安裝縱向方鋼管，方鋼管與工字鋼翼緣采用焊接連接。為方便方鋼管臨時(shí)擱置，在型鋼下翼緣設(shè)置5 mm×5 mm角鐵，與型鋼點(diǎn)焊連接。

方鋼管全部完成后安裝上拉斜拉桿，總體施工順序與型鋼梁相同，同根型鋼上的上拉桿應(yīng)對稱同步安裝完成，再安裝下一根。先焊接下端型鋼處耳板，上拉桿通過銷軸與耳板連成一體，然后焊接走廊上部梁處上連接點(diǎn)耳板，先下后上的施工順序便于保證上拉桿施工安全及方便施工位置微調(diào)。

連接節(jié)點(diǎn)的焊接質(zhì)量是平臺(tái)安全的重要保障，因此焊接工人應(yīng)選用鋼結(jié)構(gòu)施工專業(yè)焊工，同時(shí)對焊縫質(zhì)量進(jìn)行外觀質(zhì)量評價(jià)，質(zhì)量控制按三級焊縫等級控制。

鋼平臺(tái)使用過程中應(yīng)派專人進(jìn)行觀測，如發(fā)現(xiàn)異常（如撓度超過允許值）現(xiàn)象，立即停止施工，查明原因，經(jīng)整改后確保安全后方可繼續(xù)施工。

本工程變形控制值為24 mm，監(jiān)測時(shí)間要求腳手架搭設(shè)期間一天兩測，平臺(tái)使用期間一天一測。平臺(tái)使用期間測得跨中撓度最大值不超8 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

4.2 腳手架操作平臺(tái)施工

鋼平臺(tái)體系施工完成，項(xiàng)目部組織相關(guān)人員進(jìn)行鋼平臺(tái)驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后便可搭設(shè)腳手架操作平臺(tái)。

腳手架立桿宜先立中間里排立桿，后立外排立桿。每排立桿宜先立兩頭，再立中間的1根，互相看齊后再立中間部分各立桿。鋼管的下部應(yīng)套入型鋼套芯中，套芯采用直徑25 mm、長200 mm的螺紋鋼制作，與型鋼梁焊接連接。

連墻件設(shè)置間距3跨2步，邊墻鋼管與設(shè)置在邊梁上的預(yù)埋件焊接連接。掃地桿離鋼梁面200 mm高處縱橫向設(shè)置，在架體四周及每隔6～8跨按要求設(shè)置剪刀撐，架體搭設(shè)完成后及時(shí)鋪設(shè)腳手板、安全防護(hù)網(wǎng)。操作平臺(tái)使用前應(yīng)進(jìn)行整體操作平臺(tái)驗(yàn)收。

平臺(tái)上堆物及操作荷載應(yīng)嚴(yán)格控制在3 kN/m2，不得超載，此荷載主要按設(shè)計(jì)計(jì)算荷載進(jìn)行控制。

4.3 操作平臺(tái)拆除

拆除現(xiàn)場必須設(shè)警戒區(qū)域，張掛醒目的警戒標(biāo)志。警戒區(qū)域內(nèi)嚴(yán)禁非操作人員通行或在腳手架下面繼續(xù)組織施工。地面監(jiān)護(hù)人員必須履行職責(zé)，配備良好的通信裝置。

拆除人員進(jìn)入崗位后，先進(jìn)行檢查，加固松動(dòng)部位，清除步層內(nèi)余留的材料、物件及垃圾塊。所有清理物應(yīng)安全輸送到地面，嚴(yán)禁高處拋擲。

先將工字鋼上面的鋼管腳手架按照腳手架拆除施工工藝進(jìn)行拆除，然后再拆除斜拉桿、楔子、固定鋼筋，檢查各個(gè)部位是否滿足工字鋼順利拆除要求。

鋼平臺(tái)拆除整體順序?yàn)榘惭b的反順序，即由中間向兩側(cè)或一端向另一端進(jìn)行，依次進(jìn)行上拉桿、橫鋼管、型鋼梁的拆除。

工字鋼拆除主要利用人工，先將工字鋼從12層中庭外側(cè)兩邊平臺(tái)平移至中庭一端的結(jié)構(gòu)平臺(tái)處，然后把工字鋼分段，利用施工電梯移至1層，搬運(yùn)時(shí)前后密切配合、步調(diào)一致，防止工字鋼翻倒傷人，移至1層后工字鋼用木方墊起，碼放整齊。

鋼梁焊接點(diǎn)拆除優(yōu)先使用手提式切割機(jī)，必須使用電焊氣割工藝時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照國家特殊工種的要求和消防規(guī)定執(zhí)行。增派專職人員，配料斗（桶），防止火星和切割物濺落。嚴(yán)禁無證動(dòng)用焊割工具，作業(yè)期間隨作業(yè)位置攜帶滅火器。

5 結(jié)語

本工程通過設(shè)置鋼平臺(tái)及搭設(shè)滿堂操作架平臺(tái)，解決了采光頂張弦梁拉索高空張拉，玻璃采光頂、邊梁幕墻裝飾施工等問題，保證了施工安全。此方法可以在類似中庭采光頂施工中借鑒。同時(shí)在施工中還應(yīng)注意上拉桿與腳手架立桿同軸相碰問題，應(yīng)采取優(yōu)化措施調(diào)整上拉桿位置，本工程通過下耳板與縱向型鋼及橫向鋼梁錯(cuò)位連接進(jìn)行調(diào)整。支撐點(diǎn)結(jié)構(gòu)梁配筋應(yīng)進(jìn)行受力復(fù)核，型鋼梁兩端的支撐梁及上拉桿固定端的框梁，對配筋不足處應(yīng)加強(qiáng)處理。周邊上拉桿的梁端連接耳板可不拆除，因處在走廊吊頂內(nèi)，只需對其做防銹處理保護(hù)，也可作為以后保修處理的拉繩固定端。