深圳科技馆(新馆)施工升降机附着用通道平台设计

张 铭，代广信，申小东，邢 强，谭 怡，杨 剑

（中国建筑第二工程局有限公司 华南分公司，广东 深圳 518048）

1 项目概况

深圳科技馆（新馆）项目位于深圳市光明区，占地面积66 000m2，总建筑面积134 500m2，项目为深圳市新一轮重点规划建设的“新十大文化设施”之一，打造具有国际一流水平、代表城市形象彰显深圳城市品位、突显深圳科技和创新发展的国际顶级特大型公益性科学中心。设计的愿景是基于“优美和谐”理念，优雅的外表犹如一艘未来主义的船只；以围合的动态曲线的几何形状与东部的城市环流路线相呼应，流畅的线条沿着科技馆的南北立面逐渐拉长。项目概念模型如图1 所示。

图1 深圳科技馆（新馆）模型图

2 施工升降机附着用通道平台概况

科技馆（新馆）项目共布设2 台施工升降机供现场施工，其中1 台位于主体结构南侧，由于主体结构特殊的建筑造型，考虑施工附墙方案时，以结构四层楼板面为参考，地上三层、五层和六层相对四层楼面回退的长度为747mm、2 023mm 和4 891mm。为保证升降机安装过程中可使用厂家提供的标准附墙杆件和人材机的上下通行，根据使用需求，设计了Ⅰ～Ⅳ型附着用通道平台，方案优化比选以Ⅳ型附着用通道平台为例，提出不同的通道搭设方案，进行优化比选；Ⅳ型附着用通道平台与主体结构的位置关系如图2所示[1]。

图2 Ⅳ型附着用通道平台与主体结构的位置关系

附着用通道平台从主体结构五层楼板面起步，由400×400×12×20（mm）H 型钢(强度为Q355）、500×250×10×14(mm)H 型钢(强度为Q355) 和500×200×10×14(mm)H 型钢(强度为Q235) 组成，尺寸为5 041(5 209)×5 207×(8 500+3 650)(mm）。升降机导轨架中心点距平台上下外侧横梁距离分别为1 900mm、3 500mm，根据升降机使用机械说明书的相关要求，结合通道平台的结构类型，确定附墙杆件分别选用Ⅴ型附墙和Ⅱ型附墙杆件为升降机与通道平台的连接。升降机附墙杆件类型及对连接结构产生最大的附着力如表1 所示。

表1 升降机附墙杆件类型及对结构最大附着力统计表

3 施工升降机附着用通道平台方案

在位于主体结构南侧的施工升降机和六层之间加设通道平台，用于施工升降机在六层、六夹层楼板面的附墙施工与人材机的上下通行；然而，前文提及的通道平台布设方案并非是最优的布设方案。因此，为了保证通道平台同时满足结构的安全性、现场施工的安全性、搭拆的经济性和现场实用性的条件下，通过考虑升降机附墙杆件作用位置、附墙杆件连接结构的强度等级及平台结构类型等因素，提出了4 种通道平台的布设方案，经过优化比选，选择一种最适合现场实际施工的通道平台布设方案。

1）方案一 附墙杆件安装于H 型钢腹板位置，平台水平梁材质为Q235。

2）方案二 附墙杆件安装于H 型钢翼缘位置，平台水平梁材质为Q235。

3）方案三 附墙杆件安装于H 型钢翼缘位置，平台水平梁材质为Q355。

方案一至方案三附墙杆件均使用Ⅴ、Ⅱ型附墙件，附着通道平面布置图、有限元模型如图3～图5 所示，构件规格尺寸如表2 所示。

表2 方案一至方案三通道平台构件信息表统计表

图3 方案一至方案三附着用通道平台平面布置图

图4 方案一有限元模型 图5 方案二、三有限元模型

4）方案四 附着用通道平台结构修改，修改方案一至方案三的平台结构布置，延伸六夹层部分，与主体结构六层、六夹层钢梁连接，附墙杆件均使用Ⅱ型附墙件，平台构件材质均为Q355。构件规格尺寸如表3 所示，调整后的附着通道平面布置图、有限元模型如图6、图7 所示。

表3 方案四通道平台构件信息统计表

图6 方案四附着用通道平台平面布置图

图7 方案四有限元模型

4 附着用通道平台方案比选优化

在通过对4 种施工升降机附着用通道平台有限元分析模型的边界条件和荷载输入后，进行4 种方案平台的位移和构件应力计算。将平台自重记为恒荷载（DL），人材机等通过平台钢板产生的荷载记为活荷载1（LL1），附墙杆件作用在平台钢梁的附着力记为活荷载2（LL2）。根据规范可得：平台在正常使用极限状态和承载能力极限状态两种状态下的荷载组合为[2-4]：正常使用极限状态1.00DL+1.00LL1+1.00LL2；承载能力极限状态1.30DL+1.50LL1+1.50LL2。

4 种通道平台在两种荷载组合作用下的平台位移与构件应力如表4 所示。

表4 4种通道平台方案在不同荷载组合下位移与应力

根据上述表格数据可知：4 种通道平台构件的最大应力比、构件最大应力与位移在两种荷载组合下均满足限值。其中方案四的构件应力小于其他方案，平台位移略大于其他方案，方案四上部结构设计为安全通道防护顶棚，4 种方案中安全性最好。但方案四用钢量远大于其他3 种方案，平台材料购置、搭设与拆除的费用大于其他三种方案；根据表格数据与现场实际施工情况可知：四种方案均具有一定的安全性，方案一至三可满足现场使用与通行安全，综上可知：方案四不适用。方案一与方案二、三相比较构件应力比、最大应力大，平台位移较小；方案一附墙杆件安装于H 型钢腹板上，在施工升降机使用过程中，升降机附墙杆件产生的附着反力作用于H 型钢的弱轴上，因弱轴受力方向小于强轴，升降机附着杆件对H 型钢腹板的拉压作用，易对构件产生损坏，不利于平台的稳定性，故方案一不适用。方案二与方案三构件最大应力与平台位移一致，但由于两种方案水平梁所用H 型钢的强度不一致，导致构件的应力比不同；根据现场施工实际情况，Q355 型钢材料紧缺，故方案三不适用。

综上所述，施工升降机附着用通道平台布置形式和构件材料选用方案二为现场实际使用。

5 结论

通过对4 种施工升降机附着用通道平台布置方案进行比选优化。在方案比选中，除要考虑通道平台自身的结构稳定性和使用的安全性外，还需结合施工现场的实际使用情况和通道平台所需要的经济费用进行综合考虑。经过比选，得出一个既符合相关规范标准和法律法规的要求，又满足现场实际施工需求、经济性合理的最优方案。

Ⅳ型附着通道平台按优化后的方案布置施工后，对通道平台、施工升降机和主体结构进行定期观测，在使用过程中，没有出现明显的质量问题和其他异常情况。实践证明，优化后的方案在技术、施工和经济方面是可行的。