异型采光顶钢丝绳软平台施工关键技术

2021-11-07谢代胜

中国建筑金属结构 2021年10期

谢代胜

1.工程概况

本工程为三李城商业中心采光顶工程，其有椭圆形的异型采光顶1 座，具体为椭圆形的异形钢构雨棚，顶标高约23.6m，长向最长为21.4m，短向长为20m。采光井的反梁高度为0.9m，宽度为0.4m，竖向、水平钢筋为三级钢双排φ12@150。由于工期及工序要求，现场不具备采用满堂脚手架的施工条件，本工程拟采用钢丝绳软平台配合钢管脚手架进行施工。

2.工艺特点

2.1 节约下部空间

采用钢丝绳软平台施工采光顶，与下部其他施工作业互不影响。如若采用传统方式施工，满堂脚手架会大量占用采光顶下部场地，导致其他施工作业无法开展，造成空间浪费。

2.2 安全性较高

钢丝绳软平台自重较轻，结构受力均匀合理，可确保施工荷载可靠地传递给结构主体。同时，与传统满堂脚手架施工方式相比，其搭设过程无需人员高空作业，极大地增加了施工安全系数。

2.3 节约施工工期

由于采光顶施工高度较高，满堂脚手架的搭设及拆除时间较长，且其会长期占用采光顶下部空间，影响下部其他施工作业，从而影响整体施工进度。若采用上下空间隔离的钢丝绳软平台，不仅不占用采光顶下方空间，而且便于各专业交叉施工，最大程度地节省了工期[1]。

2.4 节约施工成本

钢丝绳软平台只需在顶层将钢丝绳拉紧固定即可进行施工，避免由下至上搭设满堂脚手架的传统施工方式，节省了脚手架钢管租赁费及人员搭设拆除作业费用，有效降低了施工成本。

3.工艺原理

改变采用满堂脚手架进行采光顶施工的传统方式，从日常生活中常见的蜘蛛网、羽毛球拍等软体网状结构实物中获取灵感，形成软体网状结构施工平台设计构想。软体网状结构由外围结构和网体构成，在采光井工程施工中，可将采光井结构反梁视为外围结构，将钢丝绳对穿形成的索网视为网体，通过在结构反梁中预留钢丝绳孔洞，解决钢丝绳索网与结构反梁二者间的连接问题。通过对钢丝绳索网施加张力，使其具有一定强度、刚度和韧性。最后，在此悬空索网结构上方铺设垫板并搭设钢管脚手架，形成采光井结构安装操作平台。

4.工艺流程

该钢丝绳软平台为一种网状复合承重的悬空结构，其结构体系由钢索网、木方、胶合板等构件组成[2]。

在采光顶结构反梁施工时，提前预埋PVC 套管。待反梁施工完毕后，在预埋的PVC 套管中穿设钢丝绳。待钢丝绳索网形成后，采用手拉葫芦、千斤顶及钢丝绳紧线器对钢丝绳施加张力，张力达到设计值后，使用锚索锁具及钢丝绳卡扣对钢丝绳进行固定限位。之后在钢丝绳网上方按照设计间距铺设木方，木方铺设完毕后，在其上方满铺胶合板。待胶合板铺设完毕后，可在其上方加铺一层防火阻燃布，避免采光顶钢结构焊接施工时产生的火星引燃胶合板，至此形成一个可承受施工荷载的悬空索网软平台。最后需对软平台进行荷载试验，结构验证可靠后方可投入使用。

钢丝绳索网软平台搭设工艺流程为：采光顶结构反梁内预埋PVC 套管→对穿钢丝绳网格→对钢丝绳施加张力并固定限位→钢丝绳网上方铺设木方→木方上方满铺胶合板→胶合板上方满铺防火布→搭设固定钢管脚手架→荷载试压、检查验收。

5.施工要点

5.1 预埋PVC 套管

在布置PVC 套管前，需对设计好的索网软平台进行受力计算，校核无误后，依据钢丝绳布置间距，在采光顶下方结构反梁施工时预埋PVC 套管，套管直径需大于钢丝绳直径，本工程PVC 套管规格为φ25mm。

由于结构反梁在钢丝绳索网软平台中起到约束钢丝绳索网的关键性作用，在其施工完成后，需检查其是否存在质量缺陷。与此同时，还应对预埋PVC 套管的完整性进行检查。

5.2 钢丝绳交织布置

钢丝绳的规格需根据施工荷载进行计算选取，本工程钢丝绳规格为φ17.5mm，在椭圆形采光顶短轴方向依照间距600mm 布置，长轴方向依据间距1200mm 布置。

在椭圆形钢丝绳索网软平台中，短轴方向钢丝绳为主索，长轴方向钢丝绳为非主索，因此钢丝绳对穿时，应先穿短轴方向，后穿长轴方向，且索网不能形成两层独立的纵横网片，但由于现场不易在上下钢丝绳交汇处设置“U”形夹具，因此采用交叉布置方式，相邻两根钢丝绳错开隔位编绳施工，且均遵照从中间向两侧布置的原则。

本工程采光顶钢结构安装使用塔吊进行，不会对钢丝绳索网软平台产生作用力，钢丝绳索网软平台只需要承载自身钢丝绳、胶合板、木方、移动式钢管脚手架及施工人员的重力。

5.3 钢丝绳张拉与紧固

钢丝绳索网形成后，需对其施加张力使其保持张紧状态。施加张力前，需对钢丝绳的张紧端与固定端进行合理分配，并依照“先长轴方向后短轴方向，从中间开始对称向两侧进行”的原则。本工程对钢丝绳施加张力的主要工具为手拉葫芦、千斤顶及钢丝绳紧线器，在使用紧线器之前，应对紧线器进行检查，主要是从紧线器的结构和表面查看，确保紧线器是完好无损的，防止紧线器在使用过程中出现故障，造成不必要的损失和意外。

本工程张拉数值为18kN，张拉作业前应明确张拉力设计值，在张拉时需严格按照张拉力设计值进行施工，张拉完成后亦需对张拉力进行核对。达到张拉力设计值后，需将钢丝绳的张紧端用3个钢丝绳专用卡扣进行固定，且注意卡扣末端需预留足够的钢丝绳长度，本工程不小于10m。采光顶结构反梁钢丝绳固定方式参见图1。

图1 结构反梁钢丝绳固定示意图

5.4 木模板平台搭设

钢丝绳索网穿设完毕后，为规避钢丝绳受力后滑移的风险，需在索网各纵横交错点使用铁丝进行绑扎，尤其需要重视索网周圈横纵交错点，确保其绑扎牢靠。

木模板平台搭设前，需首先在索网上方紧贴钢丝绳铺设一道水平安全密目网，防止施工时物品掉落发生危险。紧接着，在水平安全密目网上方搭设方木及胶合板平台。本工程采用200mm×50mm×4000mm 规格的木方，铺设完毕后在其上方满铺厚18mm 胶合板。木方与钢丝绳二者间需用铁丝进行绑扎限位，胶合板与木方之间需使用钢钉固定在一起，以便提高索网平台的整体稳定性，避免钢丝绳、木方与胶合板三者相互之间发生滑移。

5.5 搭设钢管脚手架

木模板平台搭设完毕后，钢丝绳索网软平台已然形成，但因采光顶施工高度与软平台搭设高度相差较大，需在软平台上方搭设钢管脚手架。同时，由于异型采光顶各部位标高不一，因此，钢管脚手架的搭设高度需随采光顶安装部位标高的变化进行动态调整，且二者间高度差需保持在1200mm 以内，便于施工人员进行采光顶结构的安装。

钢管脚手架上部四周需满挂安全网设置安全防护，防护栏杆高度可随施工净高动态调整，但其与采光顶施工部位的间距应不大于300mm。与此同时，为规避倾覆风险，需在钢管脚手架外侧设置缆风绳，缆风绳一端固定在钢管脚手架四周立杆上部，另一侧固定在结构反梁上。

5.6 索网软平台拆除

索网平台拆除与搭设过程相反，依照后搭设的先拆、先搭设的后拆的原则，拆除作业由上而下、由内向外进行，严禁内外同时作业。

拆除时，应首先拆除软平台上方木模板平台，拆卸顺序需遵照从中间开始向四周进行的原则。紧接着，对钢丝绳索网进行拆卸，拆卸顺序需遵循先短轴后长轴，从中间向两侧对称进行的原则。钢丝绳拆除完成后，结构反梁上预留的PVC 孔洞需采用注浆填塞捣实。在索网软平台拆卸过程中，需对下部进行安全隔离防护，防止拆卸过程中零部件掉落发生危险[3]。