大截面十字柱组装式操作平台改进建议与应用

李百军，李海军，郑佳，杨帅，杨锐

（中建三局集团有限公司，湖北 武汉 430000）

1 工程概况

沙河滩车辆基地位于线路起点能源三路站附近，位于沣泾大道以东、尚航三路以西、能源三路北侧，能源北路以南地块。建设内容包含跟随所、杂品库、工建料棚、物资总库、运用库、控制中心、综合楼、乘务员公寓、换热站、牵混所、主变电所、油池及水池、联合车库、动态检测棚、洗车库、镟轮库、污水处理站、汽车库、垃圾站、试车线、门卫21个单体。车辆基地规划用地红线面积29.578万m2。钢构件主要为钢骨柱、钢骨梁、钢桁架等结构形式，材质为Q355B，总用钢量约4万吨。其中，钢骨柱有1400×600×20×60、1400×600×20×50、2400×900×20×60几 种 截 面，分2～3节安装。

2 操作平台方案比选

2.1 传统操作平台

脚手架操作平台虽然能满足钢柱安装与焊接需求，但搭设高度高、平台面积大，脚手架操作平台占用场地空间大、对场地平整度及硬化要求高、脚手架材料用料多、周转周期长、脚手架平台安全防护难度大。

2.2 常见可调节操作平台

常规可调节操作平台虽然无须占用下面路面空间，但只适用于边长小于1m的方柱或者直径小于1m的圆柱，如果用于边长大于1m的十字柱上，内侧及腹板空隙较大，存在高处坠落安全隐患。为解决传统及常见操作平台的不足，本文设计了一种集简单、便捷、安全于一体的大截面十字柱分节安装和焊接的操作平台。

3 大截面十字柱组装式操作平台设计

为保证施工安全和操作快捷，针对项目十字柱分节安装和焊接施工特点，设计一种大截面十字柱组装式标准化操作平台。

3.1 材料选用

（1）钢材。如表1所示。

表1

（2）螺栓。底部主结构之间采用M12高强螺栓连接，护栏与主结构、护栏之间采用M10高强螺栓连接。

（3）油漆。对操作平台涂防锈漆和红色面漆。

3.2 操作平台结构构成

操作平台的结构包括底部结构、护栏结构、附属结构。

底部结构主要由[10#槽钢、[5#槽钢、4mm花纹钢板焊接而成；护栏结构主要由L50×5角 钢、40×40网格、200mm高踢脚板组成；附属结构主要作用于十字柱腹板位置防止人员、物料坠落（见图1）。

图1 操作平台构成

3.3 操作平台结构验算

用Midas软件对操作平台进行变形、强度及稳定性能力验算，有限元模型如下图所示，其中：（1）单元：均使用一般梁单元；（2）材料：使用Q235B钢材；（3）边界条件：X为平行于纸面水平向右为正，Y为平行于纸面水平向上为正，Z为垂直于纸面向外为正。

荷载取值：操作平台恒载=自重（程序自动计算）+0.3kN/m2(4mm花纹钢板)。

操作平台活载=3kN（施加在悬挑端）

荷载组合：①工况1荷载组合1.35×恒+1.4×0.7×活；②工况2荷载组合1.2×恒+1.4×活；③工况3荷载组合1.0×恒+1.0×活。

从操作平台应力比云图可以看出，平台结构在荷载标准组合作用下最大竖向位移-3.75mm=（1/468）L，小于《钢结构设计规范》中的位移限值1/400，结构位移验算满足要求，即操作平台的变形满足要求；结构在最不利荷载组合下的最大应力σ=-54.42N/mm2，Q235B钢材的强度设计值f=215 N/mm2，f>σ满足强度验算要求，即操作平台强度满足要求；结构在最不利荷载组合下的应力比最大值0.27<1.0，满足稳定性验算要求，即操作平台稳定性满足要求。

4 操作平台使用及注意事项

4.1 使用流程

（1）操作平台现场组拼分步：分两部分组装，组装完行程平台分块1和平台分块2。（2）操作平台现场组拼顺序：底部结构→护栏结构→附属结构，拼装底部结构使用8t汽车吊，拼装护栏和附属结构人工即可完成。（3）操作平台安装：对需要设置操作平台的钢柱在工厂或现场吊装前将平台支撑措施焊接到位，待钢柱吊装后，使用25t汽车吊先将平台分块1吊装至支撑位置，固定牢固后再将分块2吊装至相应位置，最后使用M12高强螺栓将分块1和分块2连接。（4）本操作平台在使用过程中，需要在四周护栏设置安全文明施工CI标识及验收图牌。

4.2 主要作业内容

（1）十字柱分节安装；（2）十字柱校正；（3）十字柱焊接；（4）十字柱打磨；（5）十字柱探伤；（6）十字柱下节柱吊耳、上下节柱连接板切割。

4.3 使用注意事项

（1）操作平台使用前，应由项目组织各部门及监理联合验收。验收合格后方可投入使用，否则按意见整改。（2）操作平台使用过程中，平台作业人员不得超过2人。（3）操作平台使用之前，管理人员要对工人进行安全技术交底，交底内容包括操作平台的安装、使用、验收、维护、拆除等，确保操作平台的拼装、安装和正确使用。（4）操作平台安装过程中，应设置安全区域警戒，并安排专人旁站监督。

4.4 拆卸注意事项

图2 平台分块示意图

（1）完成平台部位构件的安装、校正、焊接、打磨、探伤、吊耳连接板切除等所有工序后，才能进行操作平台的拆除。（2）操作平台拆除时，应将上面杂物清理干净、下方拉设警戒区域并安排专人旁站监督，避免高空坠落、物体打击、机械伤害等发生。（3）由于本部位钢柱已安装完成，平台无法整体吊至地面后再拆卸，故需要先用汽车吊先吊住操作平台分块2，分块1和分块2之间高强螺栓拆除后将分块1吊离钢柱，再拆除分块2。（4）操作平台拆卸后，仍需验收，检查外观和焊缝质量情况，经验收合格后方可再次投入使用。

4.5 拆解步骤

（1）先拆除附属结构。（2）再拆除护栏结构。（3）最后拆除底部结构。

5 操作平台优点

5.1 制作简单

操作平台结构使用材料只有槽钢、角钢、花纹钢板，通过焊接刚接的方式连接，构造简单，加工方便。

5.2 方便运输，安拆便捷

所有部分均为平面结构，运输装卸车简单；两个分块在地面拼装快捷，使用最小起重量吊装机械即可满足拼装性能；安装和拆除均只需要25t汽车吊吊装2次即可完成。

5.3 可周转性强

操作平台从安装到拆除，仅使用分节钢柱的30%即可周转使用，较传统脚手架操作平台，此平台安装到拆除只需4天，可实现施工现场的工序连续性施工，极大地减少等待时间，提高工效，较传统操作平台缩短60%工期。

5.4 减少事故隐患，有利于安全文明施工

使用该定型化操作平台，较传统脚手架或普通操作平台，减少十字柱腹板侧因无任何防护而引发的事故隐患，使高处作业人员安全得到保障，同时，减少可能的坠落物品对下部作业人员和车辆造成的危险。

5.5 提高十字柱的焊接质量

因操作空间大便于作业，使十字柱焊接一次合格率有了很大的提升。

6 结语

本文对大截面十字钢柱分节安装、校正、焊接、打磨、探伤及吊耳连接板切除用组装式标准化操作平台设计与应用，为大截面十字柱作业提供了一种新型的方便、快捷、安全、可靠的操作平台设计方法，详细阐述了操作平台的设计、制作、使用、安拆等事项，为大截面十字柱施工操作平台的选用提供了新的选择。