附着式电动施工平台的工程应用.doc

长青大厦98米高空顶部采光棚桁架平台设计与施工-附着式电动施工平台的工程应用北京星河模板脚手架工程有限公司 姜传库 段明 白光辉一.工程概况及编制依据（1）工程概况及工程施工要求工程概况：长青大厦位于北京燕莎。本工程主体为框架剪力墙结构，5-19层为标准层，标准层层高均为3.3m，1层6.9m、2-4层4.5m、20-23层3.8m。建筑总标高均为98.1m。施工单位：中建一局第三建筑工程公司施工要求：建筑中央大厅从第五层一直到顶部是14.9米21米的高空天井，有三面要做结构柱子的贴砖装修，另一面为墙面做浮雕装饰，从第五层开始搭设电动施工平台，每面两台机组及立柱，共搭设8台电动施工平台，满足贴砖及浮雕的装修工作。还要完成顶部采光棚的装修工作。（2）编制依据序号内容备注1长青大厦建筑图2施工平台手册3建筑施工安全检查标准JGJ59-994建筑施工高处作业安全技术规程JGJ80-915建筑安装工人安全技术操作规程6施工现场临时用电安全技术规范JGJ46-20057建筑机械使用安全技术规程JGJ33-2001二.电动施工平台介绍及性能指标（1）产品介绍电动施工升降平台是我公司从西班牙引进的大型自升降式高空作业平台。它可替代钢、竹、木等脚手架，用于高空施工，尤其适用于幕墙、涂料、砌筑等外墙装修。亦可用于其他高空作业，外墙翻新、幕墙清洁和维修等。电动施工升降平台是一种靠齿轮、齿条传动的升降机械，有着非常可靠的电气和机械安全系统，它可随着建筑物的升高而自行升高，平台可根据需要而加长或缩短。施工升降平台在安装、使用时不用预制基础，移动时只需拆除部分立柱和附墙，通过底部的轮子很方便地更换作业地点。平台底座驱动电机三角梁及平台立柱电动平台结构图（2）性能指标平台项目MC-36/15 双柱型MC-36/15 单柱型最大高度180 m180m第一道附墙与地面最大间距6 m6 m最大荷载36 KN15 KN附墙间最大间距6.3 m6.3 m平台最大长度30.10 m9.8 m平台宽度1.35 m1.35 m平台最大伸展宽度0.95 m0.95 m电动机额定功率42.2 KW22.2 KW升降速度6.2 m/min6.2 m/min额定电流25.4A5.4A启动电流224.3A24.3A供电规格400V-50Hz400V-50Hz工作状态时允许最大风速-没有附墙45,7 Km/h45,7 Km/h工作状态时允许最大风速55,8 Km/h55,8 Km/h护栏最大抗力0.9 KN0.9 KN组装时最大允许风速45,7 Km/h45,7 Km/h不使用时最大允许风速165,2 Km/h165,2 Km/h噪声水平60 dB(A)60 dB(A)（3）性能特点 适用范围广，可用于各种结构外墙装修、翻新及清理 具备防外倾及良好的导向功能 每套提升机位安装手动和自动启动安全防坠装置 操作方便快捷 安全可靠三、桁架平台方案设计与施工 由于本工程建筑中央大厅从第五层一直到顶部是14.9米21米的高空天井，除了有三面要做结构柱子的贴砖装修，另一面为墙面做浮雕装饰以外，本工程的一个装修难点是顶部采光棚要做装饰工程，从第五层楼面到顶部采光棚近70米高，必须在顶部高空位置给装修人员提供一个安全可靠的施工平台，如果按普通的满堂架脚手架方案，从第五层楼面，一直搭设到顶层，所需脚手架数量较大，差不多需要200多吨，并且搭设时间长，满足不了工期要求。为了既能满足施工进度要求，同时又能保证施工人员安全，结合电动施工平台的自身特点，设计了以下桁架施工平台的方案。（1）电动平台的布置设计根据工程平面图，本工程共设计驱动单元8套，及采用双柱式电动施工平台4台，（每边各题台）根据施工装修顺序：先进行顶部采光棚的装修施工，然后再进行三面贴砖，一面做浮雕的装修施工。1、由于本次施工在5层以上搭设平台，所以要在5层以下的设备层里，电动平台相应的基础位置搭设脚手架支撑卸荷。脚手架位置及搭设方法见设备层脚手架支撑平面布置图。 2、在第5层放置施工平台底座调整好水平度，施工平台底座放置的位置按设计要求要在设备所搭设脚手架位置的上方。平台距施工墙面距离为安全距离300MM。施工平台位置见电动施工平面布置图，为了便于顶部采光棚装修，需要在电动施工平台上搭设一供人员操作的桁架施工平台。 （2）立面设计本结构总标高为98.1m。平台立柱距支撑底座4M开始附着附墙杆，以后每两层进行一次附着。3、施工平台安装流程 安装左侧平台底座安装左侧第一节悬臂平台横梁安装右侧第一节平台横梁在驱动单元两侧对称安装第二节横梁在中间横梁端部底部做支撑安装下一节横梁重复以上步骤安装中部其它横梁安装右侧驱动单元安装平台附件及电器设备启动平台并利用平台接高立柱（附墙同步安装）安装限位立柱平台检查验收由于电动施工平台可能会向外倾覆，所以必须及时安装附墙件。附墙在立柱上安装附墙框，通过膨胀螺栓将附墙杆固定在结构上，再用直角扣件将附墙杆和附墙框固定。+附墙件：编号组件名称编号组件名称1附墙杆5M20 螺母2膨胀螺栓M166直角扣件48 mm3M20x80高强螺栓7附墙框4垫片8膨胀螺栓15 or 22扭矩值：附墙件螺栓75 Nm立柱间螺栓200 Nm（2）桁架平台的设计电动平台安装完成后，将平台下降至第五层楼面，开始组装桁架平台，利用在已搭设的电动施工平台，在21米长方向的4台机组的平台三角梁上，用48钢管搭设1米高的桁架平台，搭设完成后通过电动施工平台将48钢管搭设的桁架平台按要求逐步提升至顶部，每边用6根共12根钢丝绳将桁架平台固定卸荷，钢丝绳固定在顶部环梁上，然后再在桁架平台上用48钢管及钢管扣件搭设上部操作平台，施工人员在操作平台上完成顶部采光棚的装修施工。桁架平台具体设计方案如下：1、桁架平台的方案设计：桁架平台设计分主梁次梁，主梁用48钢管及22螺纹钢焊接成，见主梁设计图， 主梁桁架设计图主梁与电动施工平台三角梁通过焊接两个角钢，卡在平台三角梁上，焊接位置留有50mm间隙，既起到限位作用又留有一定调节量（见节点大样图B）。主梁设计图 节点大样度A 节点大样图B所有焊接部位要求满焊，主梁钢管对接时，内部加38*800MM内芯管焊接接头处下部焊接22*400MM螺纹钢，主梁间距1.5米左右，共设置12根主梁，主梁高度1米。每片主梁理论重量335Kg（钢管壁厚按3.5mm计算）,主梁共重：4020Kg，次梁用48钢管通过钢管扣件与主梁搭设成一体形成一个桁架平台，次梁长度方向钢管搭接用不少于4个扣件连接，次梁的上下钢管之间用48钢管焊接，次梁间距每1.8米一片，共六片，每片次梁约重320Kg, 次梁共重：1920Kg，短斜杆及密目安全网重量约200 Kg，整个桁架平台计算理论重量是：6140Kg，两侧双柱电动平台允许荷载是7200Kg，满足电动平台荷载要求。（双柱电动平台允许荷载是36KN，见电动平台技术参数）桁架施工平台搭设完成后，在其下部必须搭设密目安全网。2、桁架平台在五层楼面搭设完成以后，要求做静载实验：按设计要求，荷载应该不小于100Kg/m2 具体静载实验方法及实验结果：在桁架平台的中心位置（此位置是桁架平台受力最不利的位置）用脚手板搭设，在18平米见方的面积上放置2000Kg的水泥袋，局部架体最大变形量不到20mm，整体桁架平台无变形。3、静载实验完成后，要进行提升实验，进行提升时，现场严禁无关人员在平台底部及平台上，只有两名操作人员分别在两侧电动平台架上操作控制箱进行提升，要求两名操作人员系好安全绳，安全绳必须与建筑结构牢固连接。桁架平台提升的同步控制方法：1、同一侧的两台机组设备本身有同步调平装置，通过电机的行程开关来保证同一侧的两台机组同步提升，如果同一侧的两边电机高低差大于100mm，高边的电机会自动停止，待低边的电机上升到位后再提升。2、两侧对面的平台通过设置调平水管的方法，通过操作人员的观察来调节提升时同步性，具体方法是：在每侧电动平台上，设置一根注满水的U型透明水管，U型水管两边做好刻度标记，（桁架调平水管设置方案图），操作人员在提升时观察U型水管两边做好的刻度标记，当水面超过刻度值时，操作人员及时调整。 桁架调平水管设置方案图4、桁架平台正式提升前，要在一个层高的范围内上下进行提升实验，提升实验完成后，必须检查桁架主梁与电动平台三角梁连接处有无变形情况，检查主梁次梁有无变形情况，检查电动平台三角梁与立柱导向是否正常，检查电机是否过热（判断是否超负荷运转）。如果以上检查均正常视为提升实验合格。5、桁架平台提升实验合格后方可正式进行提升，现场提升过程中要有现场指挥、安全主管、技术主管、等主要负责人在现场监督，若出现异常情况应马上停止提升，确认问题解决后，方可继续提升。 桁架平台通过左右两套电动平台同步望上提升6、桁架平台提升至指定的位置后，应马上用斜拉钢丝绳将桁架平台进行固定卸荷，保证每根钢丝绳拉紧受力，斜拉钢丝绳穿过上部环梁，钢丝绳锚固方法见具体大样图。 桁架平台提升至指定的位置后，用钢丝绳拉结卸荷。 钢丝绳锚固节点图7、 桁架平台提升到位后，通过钢管将桁架平台与结构柱子进行拉接固定，然后再在桁架平台上搭设人员上部操作平台。8、上部操作平台的搭设要求：操作平台用48钢管及钢管扣件搭设，立杆间距不大于1.5米，立杆必须与主梁上下两根钢管扣接，横杆步距不大于1.5米，同时按照扣件式钢管脚手架规范要求搭设剪刀撑。操作面铺设脚手板。9、操作人员及施工荷载要求：上部操作平台只允许施工人员进入，施工人员进入操作平台时要求系好安全绳，安全绳固定好后方可进行装修工作，操作平台上不得放置施工材料等其它重物，要求操作平台上施工荷载不得大于100Kg/m210、桁架平台的拆除方法：顶部采光棚的装修工程完成后，先将上部操作平台架子拆除，然后解除桁架平台与柱子的固定约束，拆除斜拉钢丝绳，检查桁架平台与周围建筑无约束后，按照以上桁架平台提升的要求将桁架平台逐步下降至第五层楼面上。11、在第五层楼面上拆除桁架平台，然后用电动施工平台准备进行三面柱子贴砖及一面墙面浮雕的装饰工程。四、工程材料表工程名称：北京长青大厦附着式电动施工平台 序号名称规格数量单位1底部驱动装置标准8套2可调托撑摇杆标准4套3立柱1.5m370件4顶部限位立柱8件5平台梁1.5m24件6平台梁1.0m20件7定型脚手板1.5m1.3m24件8定型脚手板1.0m1.3m20件9护栏1.5m24件10护栏1.0m20件11左护栏4件12右护栏4件13单护栏立杆待定根14双护栏立杆 待定根13上立柱保护罩8件14下立柱保护罩8件15安全门8件16电控箱4件17电缆线624+421400米18附墙杆48*1000mm180件48*600mm10019附墙框140件20直角扣件280件21高强螺栓M20801200套22膨胀螺栓M16150600件23上平台楼梯4套24水平度限位夹6套25平台伸缩梁120根26钢丝绳拉杆座12件五、桁架平台计算书一、 架体受力验算（一）、非施工状态下该操作平台如上图所示，它是采用钢管和钢管扣件组合而成的一个桁架结构（主梁为焊接，次梁搭接），在非施工状态下，取一片主梁进行验算，受力简图如下：F和q计算如下：主梁铺设间距为1.5m，共12排，次梁铺设间距为1.6m，共8排脚手板重量按0.35 KN/m2，483.5钢管自重取0.0384 KN/m，(1)、次梁和立杆自重主梁铺设的间距为1.5m，其上承受了次梁和立杆的自重，立杆长度5.0m，所以F1(1.5m2根5.0m1根)0.0384 KN/m 0.3KN(2)、钢管扣件自重每个点4个直角扣件、2个旋转扣件，所以有F240.013220.01460.082所以作用于每个节点的集中荷载为：FF1 F20.38 KN(3)、主梁自重主梁斜支撑杆采用的是22螺纹钢，焊接在上下弦杆上，自重为0.029KN/m，长度取2.1m，共9根，主梁上下弦杆采用的是48钢管，焊接重量取0.18KN，即(14.420.0384)+(2.190.029)+0.181.83 KN转换成线荷载q1.83/14.4=0.13KN/m桁架内力计算：由以上受力简图和F值可求得该桁架的节点受力图为:桁架各杆件所受的轴力图为：由上图可知，上弦杆所受的最大压力为Nmax=8.37 KN，以此作为验算对象，该上弦杆采用的是483.2钢管，483.2钢管截面特性如下：A=4.5cm2ix=15.87mm1、长细比计算： ，查表得稳定系数=0.632、杆身稳定计算：所以该压杆稳定性满足要求！桁架挠度计算：把该主梁简化为简支梁，如下图所示， 该主梁截面如下图所示：对483.2钢管，IX A4.5cm2对于该组合截面：惯性距I(11.354.5402)214422.7 cm4a)、在均布荷载q作用下挠度计算：b)、在集中力F作用下挠度计算：集中力F均分为9跨，即n9，所以：总的挠度为：2.453.56 mml/50028mm满足要求！（二）、施工状态下 桁架架体在施工状态下，通过12道斜拉钢丝绳卸荷到结构上，钢丝绳采用环抱结构梁的方法进行锚固，此时桁架架体两端脱离电动施工平台横梁，完全由12道斜拉钢丝绳进行卸荷。1、 钢丝绳验算钢丝绳拉结如下图所示：受力简图为： 使用工况下，在桁架平台上搭设了上层工人操作平台，该操作平台由钢管扣件搭设，立杆上加了4道横杆和纵杆，这些荷载通过立杆传递到主梁上，施工活荷载取1 KN/m2，荷载统计如下：后搭钢管架自重：(11.5m1216.6m8) 40.038441.6 KN施工活荷载：11.516.61 190.9 KN 脚手板自重：11.516.60.3566.8 KN由前面统计可知桁架平台自重为：60KN所以每根钢丝绳承受的竖向荷载为：(41.6+190.9+66.8+60)/1229.9 KN钢丝绳与大横杆之间的夹角为60，所以钢丝绳所受的拉力为：F拉29.9/sin6034.5 KN选15.5 、619，公称抗拉强度=1961N/mm2的钢丝绳进行卸荷，该钢丝绳的钢破断拉力为175KN，在实际施工过程中，每根钢丝绳缠2道进行卸荷，即每道钢丝绳为双倍破断力，即350KN。为了安全考虑，乘于8倍的安全系数，即8F拉276 KN350 KN所以所选钢丝绳的破断拉力满足要求。2、桁架平台主梁验算 由于在施工状态下，桁架平台卸荷到12根钢丝绳上，此时桁架架体两端脱离电动施工平台横梁，完全由12根钢丝绳承担架体的荷载，取一片桁架进行计算，受力简图如下所示：在施工状态下的荷载统计如下：施工活荷载：11.516.61 190.9 KN 脚手板自重：11.516.60.3566.8 KN 立杆上加了4道横杆和纵杆，这些荷载通过立杆传递到主梁上， 后加钢管架自重：(11.5m1216.6m8) 40.038441.6 KN，共有12896个节点承受这些荷载，每个节点为(190.966.841.6)/963.1 KN加上架体次梁、立杆、钢管扣件自重荷载后，集中力F0.33.13.4 KN均布荷载q0.13 KN/m通过计算可得架体内力图为：节点受力图：各杆件的轴力图：由上图可知上弦杆受轴向压力最大值为Nmax9.68 KN，立杆所受轴向压力最大值为Nmax11.66 KN，斜杆所受压力值最大为Nmax8.07 KN，它们都为受压杆，分别以它们作为验算对象，验算其稳定性。上弦杆：采用的是483.2钢管，483.2钢管截面特性如下：A=4.5cm2ix=15.87mm(1)、长细比计算： ，查表得稳定系数=0.63(2)、杆身稳定计算：满足要求！立杆：采用的是483.2钢管，483.2钢管截面特性如下：A=4.5cm2ix=15.87mm(1)、长细比计算： ，查表得稳定系数=0.894(2)、杆身稳定计算：满足要求！斜杆：采用的是22圆钢，22圆钢截面特性如下：A=3.8 cm2ix=0.55cm(1)、长细比计算： 有效受压长度取1200mm ，查表得稳定系数=0.17(2)、杆身稳定计算：满足要求！3、顶板强度验算斜拉钢丝绳卸荷到顶板结构上，其竖向拉力对顶板有弯矩的作用，现对其强度验算如下：(1)、计算单元顶板可看成是一块悬挑板，取宽度1m的板带作为计算单元。(2)、荷载计算悬挑板厚度0.2m，宽度1.2m，混凝土重度qk=25KN/m3。悬挑板自重：q1=0qkbh=1.225（10.2）6KN/m钢丝绳竖向拉力：F=29.9 KN(3)、受力简图及弯矩计算弯矩计算：计算悬挑板B点处的弯矩值：由悬挑板自重产生的弯矩：M1=61.220.5=4.32KNm由斜拉钢丝绳竖向拉力产生的弯矩：M2=29.91.2=35.8KNm所以挑板B点处的弯矩值：M= M1 + M2=4.32+35.8=40.2 KNm(4)、悬挑板所能承受的极限弯矩Mu由结构图查得，板厚度200mm，板混凝土强度等级按照C30进行验算，板配筋直径为14mm，间距为200mm的三级钢筋。查混凝土结构计算手册得；fcm=14.3N/mm2， fy=360N/mm2 h0=200-15=185mmAS=770mm2=Asfy/(bh0 fcm)=770360/（100018514.3）0.105s=(1-0.5)=0.099Mu=sb h02 fcm =0.0991000185214.348.45KNmM=40.2KNm顶板结构强度满足要求。4、楼板承载能力验算 由于在使用工况下，桁架平台已经完全卸荷到结构上，所以在非施工状态下，当桁架基础平台搭设完毕时，对楼板的承载最为不利，此时楼板承受电动施工平台自重和桁架基础平台的自重，以此作为验算对象。(1)、荷载统计：立柱每节自重：49.8 Kg，共58节，总重G1=49.858=2888.4Kg=28.9 kN驱动器底座：580KG=5.8 KN横梁：1.5m横梁共6节，每节重量1.67KN，1.0m横梁共6节，每节1.18KN 总重：(1.6761.186)/28.55 KN桁架基础平台自重：60KN，共由4个机位承担所以每个机位处楼板所承受的荷载为：28.95.88.55(60/4)58.25 KN (2)、楼板承载能力验算： 作用到楼板的荷载为：58.25KN/10m25.8 KN/m2 楼板底部搭设碗扣架进行支撑，并且机位下部有梁支撑，所以共有2层楼板+梁来承受这些荷载，楼板满足承载要求。六、结束语本工程利用我公司生产的附着式电动施工平台自身特点，创造性的设计了与之配套的桁架平台，非常好的解决了本工程装修工作的一个施工难点-中央大厅高空顶部装修施工，对于同类的高大空间的施工，与传统的脚手架搭设支撑施工方法相比，具有省工快速，同时又安全可靠的施工优势，具有较好的推广价值。 姜传库 北京星河模板脚手架工程有限公司 总经理段 明 北京星河模板脚手架工程有限公司 技术部经理白光辉 北京星河模板脚手架工程有限公司 技术员