基于栓接支撑的悬挑式卸料平台设计与施工

廖 祯 虎， 李 友 谊， 高 建 平， 李 杰， 冯 川

(中国水利水电第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

武胜节能环保产业园基础设施及保障性安居工程PPP项目(以下简称“武胜项目”)总建筑面积为71 563.4 m2，共计3栋高层建筑，其中1、2、3号楼建筑层数(高度)分别为31层(98.75 m)、31层(97.30 m)、24层(74.25 m)，且1、2号楼接近超高层标准。根据施工规范及安全规范等[1～4]，通常情况下其卸料平台是利用外脚手架进行搭设和加固，因此，建设过程中对脚手架的承载力、稳定性及安全性要求较高；该工程卸料平台利用已成型的房屋框架，采用悬挑、锚固的方式进行，与外墙脚手架相独立，避免了卸料平台依靠外墙脚手架承力，减小了外墙脚手架的荷载，确保了施工安全；同时，高效的卸料支撑平台是施工进度和安全的主要保证。

2 平台方案比较

2.1 施工工艺比较

笔者对钢管落地脚手架卸料平台与悬挑式卸料平台施工工艺进行了比较，分析了两种平台在施工工艺方面存在的差异，研究了各自具有的优缺点。两种平台的施工工艺：

(1)钢管落地脚手架卸料平台。钢管落地卸料平台基础平整夯实→浇筑基础平台混凝土→搭设钢管落地架→连接楼层固定拉杆→加设外排剪刀撑→挂安全网→铺设封闭平台→搭建临边防护(图1)。

(2)悬挑式卸料平台。下料→平台外框两侧吊环焊接、限位焊接→平台底盘骨架焊接→围护栏杆焊接→底盘花纹钢板面层焊接→踢脚板焊接→除锈→刷防锈漆→刷面漆(图2)。

钢管落地脚手架卸料平台以地基作为基础，逐层安装钢管脚手架，平台对基础平整度及承载力要求较高，随着楼层的增加，风载对脚手架的影响递增且钢管用量较大。相对于钢管落地脚手架作为支撑系统，悬挑式卸料平台不需要平台基础，减少了基础处理工序，悬挑支撑系统材料用量小，支撑系统独立，楼层高度基本不影响悬挑式支撑系统的稳定性，其稳定性较高。

图1 钢管落地卸料平台立面示意图

图2 悬挑式卸料平台平面构成示意图

因此，根据施工工艺比较得知：悬挑式卸料平台的稳定性、材料投入及施工工序均优于钢管落地脚手架卸料平台。

2.2 适用性比较

根据当前房屋建筑工程的现状，高层建筑已然为主流设计，低层建筑仅适用于高端别墅及地震带周边地区。考虑到安全风险以及施工成本，钢管落地脚手架卸料平台一般适用于楼层较低的房建工程，而悬挑式卸料平台适用于所有房屋建筑工程。对于适用性方面，悬挑式卸料平台优于钢管落地脚手架卸料平台。

3 悬挑式卸料平台的设计方案

3.1 悬挑式卸料平台的设计

(1)平台底盘的制作。底盘骨架各杆件间采用焊接连接，底盘外框45°对口焊接，底盘内的龙骨与外框在翼缘接触处焊接。施焊时先点焊定位，校验尺寸无误后再行焊接。为便于吊环及限位焊接以保证吊环及限位的焊接质量，在底盘骨架未连接前，先行焊接吊环和限位。底盘骨架各焊接点均为满焊。角焊缝的焊脚高度hf为6 mm。花纹钢板顺底盘横向龙骨铺设，与边框搭接宽度不小于15 mm，与中间龙骨的搭接宽度不小于25 mm。钢板与骨架点焊焊接，焊点间距不大于200 mm。

(2)平台围护的制作。平台围护的立杆与平台底盘外框采用焊接连接，焊脚高度hf=3.5 mm。平台的水平围护杆亦与立杆焊接连接。踢脚板点焊于第一道水平杆与底盘花纹钢板上，点焊间距不大于300 mm。围护网先焊在∠30等边角钢框上，在平台吊装就位安装完成后，再绑在围护栏杆上。

(3)平台支撑的制作。平台吊环及楼层上的锚环均使用钢筋弯曲机弯制，不允许用乙炔焰烧烤弯制。钢丝绳须与花篮螺栓匹配使用。如果围护网与栏杆为焊接连接，则吊装用的吊环应焊在围护栏杆内侧；如为绑接时，吊环可焊在围护栏杆外侧，但要在吊装后再绑护网。钢丝绳吊环是按住宅楼2.9 m层高设置的，如果建筑层高有变化，则应相应调整吊环的倾角。钢丝绳选择Φ17，6×19钢丝绳，吊环用Φ18圆钢制作，吊环焊接的焊缝长度须大于160 mm，焊脚高度hf为6 mm。

3.2 连支材料的选择

按照面积计算场内的平面载荷，其中卸料平台的载荷为1.15 kN/m2，场内施工人员及施工设备为2.5 kN/m2，设定恒载分项系数γi=1.2，活载分项系数γi=1.4。平台连接材料选用钢丝绳，按38°倾角计算，每根钢丝绳承受的拉力为18.1 kN。

将该拉力值作为钢丝绳的允许拉力[Fg]计算钢丝绳的破断拉力：

式中α为钢丝绳荷载不均匀系数，按6 mm×19 mm钢丝绳考虑，取α=0.85；[Fg]为钢丝绳的允许拉力，按上述计算的钢丝绳承受拉力值计算；K为钢丝绳使用安全系数。若取K=6，则Fg=127.8 kN，故连接材料选用Φ17，6×19钢丝绳，其破断拉力为151.5 kN。

3.3 锚固强度计算

对于悬挑式卸料平台，在其制作安装工艺流程中需要支撑焊接，采用双面焊锚固。

由《建筑结构荷载规范》[4]和《建筑结构静力计算手册》[5]可知，对于锚固连接的焊缝长度Lw按下式计算：

式中N为锚固力；he为焊缝的有效截面宽度，按焊脚高度hf=6 mm计算，he=0.7，hf=0.7×6=4.2(mm)；ffw为焊缝抗剪强度设计值。将he带入式中计算得ffw=27 mm。该值为焊缝的有效长度，实际焊缝长度加10 mm，为37 mm。考虑到构造要求及钢丝绳与焊缝不平行等不利因素，在实际经验中，吊环焊缝宽度应大于160 mm。上述方案中，水平槽钢与楼板压点如果采用钢筋拉环，则水平钢梁与楼板压点的拉环强度计算公式为:

式中 [f] 为拉环钢筋抗拉强度，按照《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)10.9.8，[f]= 50 N/mm2；其中单个槽钢梁采用2根拉环，拉环采用φ16圆钢，最大允许拉力N=50×4×3.14×64=40>18.1(kN)。该方案中，钢筋拉环粘结力锚固强度由下式计算：

式中N为锚固力，即作用于楼板钢筋拉环的轴向拉力，N= 18.1 kN；d为楼板钢筋拉环的直径，d= 16 mm；[fb]为楼板钢筋拉环与混凝土的容许粘接强度，计算时取1.43 N/mm2；h为楼板钢筋拉环在混凝土楼板内的锚固深度，经计算，h应不小于250 mm。

4 平台的安装与拆卸

4.1 平台的安装

将拉结钢丝绳(包括保险绳)拴在平台前端吊环上→吊装就位→拴钢丝绳于楼层预埋锚环上→调节花蓝螺栓使钢丝绳绷紧→楼层固定端用木楔卡紧嵌牢→验收。

平台吊装时，钢丝绳锚环所在楼层的混凝土强度必须达到设计强度的75%。吊装时必须四点起吊，将平台吊平、吊稳，当吊至安装位置时由人工牵拉，将平台锚固端送入楼层锚环内并用绳索临时拉结固定。吊装时，在地面及安装楼层都要安排塔吊指挥人员。钢丝绳的拴结采用专用卡具，每个拴接点使用三个卡具。卡具间距为6d(d为钢丝绳直径)，钢丝绳甩出卡具的自由端长度≥12d。平台牵拉好后，楼层固定端要用木楔子楔紧。

4.2 平台的拆卸

用塔吊原位吊住平台→拆拉结钢丝绳、保险绳→松开楼面搁置端紧固木楔→吊离平台。平台吊运同安装时的要求，必须四点起吊并在地面及安装楼层同时安排塔吊指挥人员进行指挥。平台拆卸时，其立面上、下应暂停作业。

5 经济性比较

以武胜保障性安居工程为例，通过对外脚手架支撑式与悬挑式两种卸料平台进行经济比较(表1)，结果显示悬挑式卸料平台优势明显，能有效节约施工成本，比较详情如下：焊工与安装工费用均为37.5元/h，材料相同，按照一栋主楼每层设置4个卸料平台，逐层使用。悬挑式卸料平台随楼层升高逐层拆卸安装，可重复利用。

悬挑式卸料平台：随楼层增加，总费用为(5 100+1 200+450)×n(n为楼层数)；

外脚手架支撑式平台：随楼层增加，总费用为(334.8+900)×n。

随着楼层的增加，当上述两公式相等时，即楼层数n=8时费用相等；超过8层时，悬挑式卸料平台经济；采用悬挑式卸料平台，其一栋主楼的总成本较外脚手架支撑式平台节约成本184 953.6元。

6 结 语

笔者以武胜保障性安居工程建筑为例，对一种新型悬挑式卸料平台的制作、安装与连固方案等进行了论述，文中计算并论证了平台连接与锚固支撑方案的可行性，并与常规卸料平台进行了经济比较。该卸料平台具有的优势明显，为塔吊高空卸料提供了充足的回转空间，加快了卸料速度，降低了安全风险，节约了施工成本及工期。希望该方案能为类似工程施工提供借鉴。

表1 经济性比较表