基于施工管理的交替支撑式整体钢平台设计及使用关键技术*

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 钢平台体系简介[1-3]

钢柱筒架交替支撑式液压爬升整体钢平台模架体系（以下简称钢平台体系）包含5 个部分：钢平台、内外挂脚手系统、支撑系统、液压动力及电气控制系统和钢大模系统。钢平台与内外挂脚手系统共同构成一个全封闭的施工环境。钢平台体系共有2 套不同的支承受力体系。其一为位于钢平台体系顶部的爬升立柱，爬升立柱上安装液压顶升油缸，液压顶升油缸与电气控制系统连接，构成钢平台爬升过程中的支承受力体系。另一为钢平台体系底部的支撑钢牛腿，非爬升状态时，钢牛腿搁置在预留洞口起支撑钢平台体系的作用。爬升立柱与支撑钢牛腿分别在爬升、非爬升状态中承受钢平台体系传递的荷载。

钢平台的平台大梁通过内挂脚手与底面大梁连接，形成封闭的内挂脚手系统；外挂脚手系统通过钢轨及滑轮悬挂于钢平台平台大梁，构成封闭的外挂脚手系统。内、外挂脚手系统与钢平台形成封闭空间，为施工人员提供安全的施工环境。

2 钢平台体系设计

钢平台体系作为施工操作面，其构件布置、支承体系布置与核心筒结构形式密切相关。

在进行钢平台体系设计时，必须综合考虑混凝土核心筒的几何尺寸、结构形式及变化等因素，才能使钢平台体系满足施工实际需求[4]。

混凝土核心筒剪力墙的布置及变化形式、加强层外伸钢结构的形式、核心筒结构洞口的分布等因素影响钢平台体系的设计。

2.1 爬升立柱的布置

钢平台体系在爬升过程中，其上的荷载由爬升立柱群承担。爬升立柱群的中心位置应该与钢平台设计荷载中心尽量重合（图1），避免引起爬升立柱荷载不均匀[3]。

图1 大中里T2塔楼钢平台立柱布置

爬升立柱的布置应避免下列部位：连系梁部位、核心筒劲性柱部位、结构形式变化部位。

静安区40#地块T2塔楼为混凝土核心筒—型钢混凝土组合结构，地上结构共51 层。其中21M～22层以及36～38层设置有加强层，加强层部位设置有型钢劲性柱。混凝土核心筒自北向南分为5 幅剪力墙4 仓，剪力墙间通过连系梁连接。

（a）根据钢平台设计验算报告，单个爬升立柱的最大荷载将近320 kN。考虑到实际提升过程中会有垃圾不能及时清运、爬升立柱附着面不平整等因素，爬升立柱的最大荷载将超过320 kN，实际运行数据显示，单根爬升立柱的最大荷载达到400 kN。爬升立柱若直接支撑于连系梁，将会破坏连系梁。

（b）T2塔楼核心筒劲性柱为非连续劲性柱，仅在21M～22层、36～38层设置核心筒劲性柱。爬升立柱应避开劲性柱，防止劲性柱无法安装的问题产生。

（c）如图1所示，T2塔楼核心筒中间两仓在1～20层间存在1 道分隔墙，20层以上该分隔墙被取消。因此布置爬升立柱位置时，应避开该部位，否则20层以上该部位爬升立柱将失去支承面。

2.2 支承钢牛腿的布置

钢平台体系在非爬升状态中，其上的荷载由支撑钢牛腿群承担。核心筒在绑扎钢筋时预先留置牛腿搁置洞口，钢牛腿搁置在牛腿洞口，承受荷载。

爬升立柱群通过螺栓固定于平台大梁，作为整体受力。与爬升立柱群不同，钢牛腿群位于底层大梁，且不同筒仓之间的底面大梁并不连通、被核心筒隔断，未形成整体。

对于每一仓的钢牛腿，其牛腿一般布置在筒仓的4 个角、并根据筒仓的几何尺寸及设计荷载确定沿筒仓边的牛腿个数（图2）。

图2 大中里T2塔楼钢平台牛腿布置

此外，牛腿布置还需注意以下几点：

（a）尽可能利用已有结构洞口，减少预留洞口工作量；

（b）尽可能避开上下结构不一致的部位，如下层为实心核心筒，而上层核心筒局部大范围开洞，造成牛腿悬空；

（c）同一幅核心筒剪力墙如果两侧都存在支承钢牛腿，则应尽量使两侧洞口处于相同位置，减少开洞范围及洞口封模工作难度。

（d）支承钢牛腿需避开核心筒内的劲性柱。支承钢牛腿需伸入墙体内一定深度，而劲性柱属于不可破坏的结构构件，因此设计支承钢牛腿位置时必须避开劲性柱。

2.3 平台大梁设计

钢平台在爬升过程中，外挂脚手、内挂脚手及其上的堆载均施加在平台大梁。平台大梁需合理布置，同时便于施工（图3）。

图3 大中里T2塔楼钢平台钢梁布置

（a）应沿每幅核心筒剪力墙两侧各设置1 道大梁。爬升立柱通过顶升液压油缸及爬升靴与平台大梁连接，由顶升液压油缸和爬升靴带动钢平台上升。其次，两侧大梁之间的空隙提供了材料运输的空间，方便施工人员将钢平台顶部的材料运入施工操作面。

（b）核心筒剪力墙间的大梁，应参考结构设计中的应力、变形等参数，以及钢结构吊装的因素，综合确定核心筒剪力墙间的大梁的数目及间距。对于混凝土核心筒超高层结构而言，在某些楼层增加钢柱、钢梁作为加强层。施工核心筒时，平台大梁位于施工面以上，钢梁吊装需通过平台大梁之间的空隙。平台大梁之间的距离影响劲性钢梁构件的长度划分、吊装难易程度，从而影响施工工期。

（c）核心筒剪力墙加强层的劲性钢柱一般带有外伸的钢牛腿，某些部位的平台大梁及外挂脚手会阻挡钢牛腿。过桁架层时通过拆除局部大梁、外挂脚手，使钢平台顺利通过桁架层。设计平台大梁时，需要考虑该部位钢梁的形式、拆除、回补方法等问题。

2.4 爬升流程安排

钢平台施工过程中，最为重要的是协调钢平台、塔吊、人货电梯之间的爬升流程。若三者爬升流程未能安排好，极有可能造成钢平台已升至塔吊底，而塔吊因埋件未露出等原因而无法爬升。

钢平台、塔吊、人货梯之间的爬升应满足以下要求：

（a）钢平台升至塔吊底时，塔吊埋件应已露出，满足塔吊的爬升条件。安排爬升流程时，应核对每次爬升的各部分标高。确保钢平台升至塔吊底时，钢平台顶部立柱标高低于塔吊底部标高，塔吊埋件标高低于钢平台支承钢牛腿洞口标高。

（b）合理安排塔吊爬升时间。钢平台体系在塔吊爬升时不能施工，塔吊爬升一般需要占用2～3 d，甚至4～5 d，相当于每层核心筒施工时间增加1～2 d，降低了核心筒的施工效率。

（c）人货梯应紧跟钢平台体系，及时接长导轨。对于人货梯直达钢平台顶层的情况尤为重要，否则施工人员无法到达施工层，影响工期。

2.5 人货梯移动附墙架

人货梯到钢平台有2 种方式，一是人货梯直达钢平台顶层，二是人货梯直达钢平台底部或底部下挂的临时梯笼。对于直达钢平台顶层的人货梯，需在钢平台上焊接移动附墙架，将人货梯的附墙连接至钢平台上的移动附墙架（图4）。

图4 人货电梯移动附墙架示意

3 钢平台体系使用

3.1 爬升立柱稳定

钢平台在爬升过程中，爬升立柱直接压在核心筒上。由于浇筑、养护等原因，核心筒标高并不一致。爬升立柱支承在高低不一的核心筒上，产生偏心受压，易至立柱倾覆[5,6]。

对于可重复利用的立柱体系，可采取如下方式：在立柱底座焊接2 块钢板，间隔一定距离。在2 块钢板的相同部位开洞，穿入预留在核心筒内的特制钢筋，钢筋伸出较高一块钢板约2～4 个丝扣，然后拧紧螺栓。防止立柱移位、倾覆。

3.2 结构设计修改对钢平台的影响

钢平台体系中，爬升立柱及支承钢牛腿受设计修改影响最大。

核心筒结构开洞修改，影响支承钢牛腿就位。针对结构开洞修改对支承钢牛腿的影响，一般可分为2 种类型：

（a）当洞口为机电等较小尺寸洞口，造成原有支承钢牛腿底面标高比新开洞口高。对于这类情况，有2 种处理方式，一是在不影响钢平台与塔吊协调爬升的前提下，可以修改相应楼层内钢平台每次的爬升高度；二是在提升之前垫钢板，用以弥补彼此的高差。

（b）当洞口为门洞等大尺寸洞口时，一般不能采取降低爬升高度的方式。爬升高度降低过大，可能导致钢平台爬升与塔吊爬升冲突。通常的做法是根据高度差定加工钢立柱，作为钢牛腿的临时支撑。

如果爬升立柱下部核心筒墙体改变为剪力墙连系梁、或改变为其他类型洞口，则应校核首先由此形成的梁是否满足爬升立柱传递的荷载；当梁不满足爬升立柱荷载承受要求时，应在该梁下部搭设支撑脚手。

3.3 钢平台爬升与塔吊爬升协调

在前述钢平台与塔吊协调一节中，已说明钢平台与塔吊的爬升关系。实际使用过程中，仍旧会遇到钢平台爬升立柱接近塔吊底部时，塔吊埋件仍未露出的情况。造成这种情况的原因通常是塔吊扶墙间距受限、钢平台整体高度（平台底至爬升立柱顶端的长度）无法减小。

该种情况下，可做如下处理：首先，将爬升立柱降至已浇筑的核心筒表面；其次，按正常程序提升钢平台；再次，回升塔吊塔身回转半径之外的爬升立柱；最后，待塔吊爬升完毕之后回升剩余的立柱（图5）。

图5 钢平台及塔吊协调示意

3.4 桁架层施工[7]

钢平台在通过桁架层时，需拆除桁架层部位的钢平台构件。钢平台外挂脚手每步依次通过桁架层，依次拆除相应部位钢构件，通过桁架层后依次回补相应部位构件。

具体工序如下：

（a）吊装核心筒内劲性钢柱，确定劲性钢柱影响钢平台的范围；

（b）拆除该次爬升影响的步数内的钢平台构件，并在拆除部位的四周做好安全防护措施；

（c）提升钢平台，施工核心筒；

（d）拆除第2次爬升影响的钢平台构件，并备好第1次爬升时拆除的钢平台构件；

（f）第2次爬升完毕，应立即回补第1次拆除的钢平台构件，确保钢平台结构的整体性和安全性。

3.5 钢平台外脚手收分

一般而言，核心筒剪力墙厚度从下往上厚度逐渐减小，且是外围尺寸减小。因此，核心筒外缘与外挂脚手的距离将会越来越大（甚至可达0.6 m），对施工人员而言，极度不安全。

当钢平台底层已经经过收分变化部位时，即应进行钢平台外脚手收分。收分施工步骤如下：

（a）将外挂脚手内立杆用通长脚手管连接成整体，每隔1 步用1 根脚手管连接；

（b）预先在平台大梁焊接耳板，用手拉葫芦连接通长的脚手管与平台大梁。

（c）拆除斜角处两侧外挂脚手单元，并拆除滑移钢梁和轨道钢梁之间的连接螺栓，使滑移钢梁沿轨道钢梁移动；

（d）操作人员在钢平台顶层利用手拉葫芦将带滚轮的外脚手向墙体拉拢，依次将各条边的外脚手收分到位；收分时，角部脚手不移动；

（e）进行底部闸板补缺，连接脚手走道板、侧网，并对相应的空缺部分补缺，完成整个外脚手内移工作。

4 结语

钢平台体系属于根据核心筒结构形式变化而变化的操作平台体系，因此，其爬升立柱群分布、支承钢牛腿分布、平台钢大梁等需依据核心筒形式及变化而设计，确保钢平台的整体性，以满足爬升、收分、过桁架层等施工要求。