杜洪利，高泉，張東，張忠成

（中建八局第一建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

1 工程概況

交通銀行金融服務(wù)中心(合肥)項(xiàng)目位于安徽省合肥市，主樓A樓地下2層，地上29層，建筑面積4.1萬m2，主體高度144.4m，該工程主體結(jié)構(gòu)為框架-核心筒結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)層高為4.4m，其中L軸到G軸之間的樓板在9、11、13層，19、21、23層內(nèi)縮約6.55m；G軸到D軸12到14軸之間的圓弧形樓板在8、10、12、14層，18、20、22、24層內(nèi)縮約為4.5m，層高達(dá)到8.8m為超高樓層部位，見圖1。

圖1

綜合考慮主樓結(jié)構(gòu)形式、施工工期、安全性和防火性等主體施工外防護(hù)采用整體式智能升降防護(hù)操作平臺，即整體集成外爬架。根據(jù)該工程情況及規(guī)范要求，外爬架布置情況如表1。

表1

整體集成外爬架主要由5部分組成：智能荷載控制系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、架體系統(tǒng)、附著支撐系統(tǒng)（含導(dǎo)向、防傾系統(tǒng)）、防墜系統(tǒng)。其中附著支撐系統(tǒng)中常規(guī)支座根據(jù)該工程具體情況（該工程主要為框架結(jié)構(gòu))，主要采用板式支座，支座內(nèi)有2個預(yù)埋點(diǎn)，預(yù)埋到主體結(jié)構(gòu)板上，支座懸挑尺寸為400mm，即架體距建筑外跳板為400mm，板式支座架體剖面如圖2所示。

在該工程圓弧拐角剪力墻位置，采用剪力墻支座，架體距墻尺寸為500mm，墻式支座架體剖面如圖3所示。

圖2 板式支座架體剖面圖

2 超高樓層爬架支座選型設(shè)計(jì)

圖3 墻式支座架體剖面圖

圖4 (a) 左視圖

超高樓層部位以上兩種普通支座形式無法滿足結(jié)構(gòu)施工外防護(hù)（整體式智能升降操作平臺）的附著、提升，因此我們提供一種整體集成外爬架支座成套裝置，該裝置由型鋼立柱、水平拉桿、斜向拉桿、剪刀撐桿件、水平桿、預(yù)埋螺栓、拉桿支座、成品墻式爬架支座及成品板式爬架支座等組成，呈門框狀，如圖4～圖7所示。

圖4 (b) 正視圖

圖4 (c) 俯視圖

圖4(d) 軸測圖

圖4 中：①H型鋼立柱；②H型鋼立柱預(yù)埋螺栓；③水平拉桿；④水平拉桿法蘭；⑤調(diào)節(jié)絲桿；⑥拉結(jié)支座；⑦拉結(jié)支座預(yù)埋螺栓；⑧斜向拉桿；⑨成品墻式爬架支座；⑩成品板式爬架支座；11○水平桿件；12○剪刀撐桿件。

型鋼立柱的特征是：寬翼緣H型鋼（寬翼350×350）厚度19mm及板材（鋼板10mm厚）焊接而成，型鋼立柱根部設(shè)置柱腳板，采用370mmT30高強(qiáng)螺栓與結(jié)構(gòu)樓板連接。其作用是作為墻式支座支撐固定點(diǎn)。

水平拉桿的特征是：Φ89×7的圓鋼，采用成品圓鋼滾壓套絲支座而成。與型鋼柱采用法蘭連接，桿件中間設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)絲桿。其作用是連接立柱與內(nèi)縮樓板結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)H型鋼立柱前后位置。

斜向拉桿其特征是：Φ89×7的圓鋼，采用成品圓鋼滾壓套絲支座而成。桿件中間設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)絲桿，采用T76X6螺栓與結(jié)構(gòu)樓板連接。其作用是連接H型鋼立柱與底層樓板結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)H型鋼立柱垂直度。

剪刀撐桿件及水平桿件其特征是：Φ89×7的圓鋼，采用成品圓鋼滾壓套絲支座而成。與型鋼柱采用法蘭連接，桿件中間設(shè)置調(diào)節(jié)絲桿。其作用是將兩側(cè)H型鋼立柱連接成靜定結(jié)構(gòu)，阻止發(fā)生平面變形。

成品墻式爬架支座其特征是：采用輕型熱軋12#工字鋼及【8、【14等材料組焊而成，采用2道T32高強(qiáng)螺栓與型鋼柱連接。其作用是作為無爬架附著點(diǎn)處的爬架支座。

錨固螺栓為370mmT30高強(qiáng)螺栓，錨固端焊接100mm×100mm×10mm鋼板，共設(shè)6道，錨固深度為220mm。

圖5 鋼結(jié)構(gòu)立柱樣圖

圖6 鋼結(jié)構(gòu)立柱預(yù)埋大樣

3 成套裝置計(jì)算

3.1 構(gòu)件強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（見表2～表5）

圖7 鋼結(jié)構(gòu)框架縱向連接示意

鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 表2

焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 表3

C 級普通螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 表4

B 級普通螺栓連接的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 表5

3.2 荷載取值（見表6）

荷載取值 表6

3.3 計(jì)算簡圖及內(nèi)力計(jì)算

根據(jù)爬架的安裝圖紙，結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖如圖8。

圖8 結(jié)構(gòu)計(jì)算簡圖

立桿承擔(dān)的彎矩M=65.66kN/m

3.4 構(gòu)件驗(yàn)算

3.4.1 φ89×7.0拉桿驗(yàn)算

3.4.2 立柱工字鋼HW250×250驗(yàn)算

②強(qiáng)度驗(yàn)算

③彎矩作用平面內(nèi)穩(wěn)定驗(yàn)算

④彎矩作用平面外穩(wěn)定驗(yàn)算

3.4.3 結(jié)構(gòu)焊口強(qiáng)度計(jì)算

本工程采用的鋼結(jié)構(gòu)焊接部分為H型鋼上端部焊接的700mm×350mm×10mm鋼板，為平焊，主要受壓；H型鋼下端部焊接的700mm×500mm×15mm鋼板，為角焊；所有焊口均滿焊，主要受彎。

根據(jù)受壓公式,經(jīng)計(jì)算可得σ=19.24N/mm2≤[σ]=164MPa，滿足要求。

根據(jù)受彎構(gòu)件公式，經(jīng)計(jì)算可得σ=17.18N/mm2≤[σ]=164MPa，滿足要求。

3.4.4 剛性斜拉桿焊口強(qiáng)度計(jì)算

根據(jù)受拉公式,經(jīng)計(jì)算可得σ=48.2N/mm2≤[σ]=164MPa，滿足要求。

3.4.5 連接螺栓強(qiáng)度計(jì)算

與鋼結(jié)構(gòu)連接所采用的螺栓為M20，材質(zhì)為Q235，連接采用的螺栓為4個。

σ=86.01N/mm2≤[σ]=170N/mm2，滿足要求。

通過以上計(jì)算，選用的拉桿、立柱能滿足均能滿足規(guī)范要求。

3.5 混凝土強(qiáng)度受力驗(yàn)算

圖9

取最大跨度計(jì)算單跨鋼結(jié)構(gòu)自重1710kg，一根鋼結(jié)構(gòu)柱自重約16.75kN，單榀操作平臺傳遞到鋼構(gòu)柱約47kN，總和受力約63.75kN。

3.5.1 混凝土抗拔驗(yàn)算

按錨固錐體破壞進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)錨板為矩形形錨板時，F(xiàn)=πh×(h×cosα+2r/sinα)×σF=135.35kN

按沖切強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，F(xiàn)=uh×[τ]=116.4kN

取上面兩種計(jì)算方法的較小值F=116.4。

該鋼構(gòu)柱共設(shè)6道預(yù)埋螺栓見圖9。

則混凝土的抗拔力為F=116.4kN×6=698.4kN>N=63.75kN,滿足要求。

3.5.2 混凝土的局部承壓驗(yàn)算

①錨板處混凝土的局部承壓驗(yàn)算。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，混凝土的局部承壓承載力計(jì)算如下：

Fl=1.35βcβlfc Aln=89.8kN>N=63.75kN,滿足要求。

②錐形接頭處混凝土的局部承壓驗(yàn)算。錐形接頭（L=140mm）受到受力螺栓傳來的剪切力V，其受力分布見圖10。

圖10

P=3.32kN<9.1kN（C15混凝土抗壓設(shè)計(jì)值），滿足要求。

4 安裝與拆除

4.1 實(shí)施步驟

樓板及框架柱預(yù)埋件隨結(jié)構(gòu)預(yù)埋→安裝H型鋼立柱→安裝斜向拉桿→安裝水平拉桿→安裝剪刀撐桿件→調(diào)節(jié)桿件絲桿以調(diào)整立柱垂直度→安裝成品墻式爬架支座。

4.2 安裝

①隨結(jié)構(gòu)預(yù)埋H型鋼立柱、斜向拉桿及水平拉桿的預(yù)埋螺栓，螺栓控制垂直度偏差不超過2mm。

②H型鋼立柱安裝于已成型的結(jié)構(gòu)樓板，采用預(yù)埋螺栓與結(jié)構(gòu)樓板固定，立柱安裝后安裝立柱螺絲，臨時固定。

③斜向拉桿一端連接H型鋼立柱，一端連接已成型樓板上的拉桿支座，拉桿支座采用預(yù)埋螺栓與結(jié)構(gòu)樓板固定。

④水平拉桿一端連接H型鋼立柱，一端連接已成型的縮進(jìn)結(jié)構(gòu)樓板，拉桿支座采用預(yù)埋螺栓與結(jié)構(gòu)樓板固定。

⑤剪刀撐桿件和水平桿分別連接與兩側(cè)H型鋼立柱，連接方式采用螺栓連接。

⑥調(diào)節(jié)水平拉桿及斜向拉桿調(diào)節(jié)絲桿長度，以矯正立柱垂直度。立柱垂直度矯正完畢后，立柱根部采用雙螺帽擰緊。

⑦H型鋼立柱底部設(shè)置預(yù)留孔，由成品板式爬架支座穿過，并固定。

⑧H型鋼立柱頂部設(shè)置鋼板，鋼板與H型鋼外側(cè)平齊，成品墻式爬架支座固定于立柱鋼板。

4.3 拆除

待最上層樓板內(nèi)縮層混凝土澆筑完成且達(dá)到C15后方可拆除鋼結(jié)構(gòu)，首先拆除樓板內(nèi)縮結(jié)構(gòu)中的最下層鋼結(jié)構(gòu)；拆除時按照“后裝先拆、先裝后拆”的原則，先逐一拆除橫向拉桿與鋼結(jié)構(gòu)柱之間的螺栓，拆除橫向拉結(jié)桿后，再拆除縱向拉桿和斜拉桿，然后在塔吊預(yù)緊的情況下拆除鋼結(jié)構(gòu)立柱與立柱連接板之間的螺栓，最終將整體的鋼結(jié)構(gòu)立柱起吊到待施工樓層。

4.4 周轉(zhuǎn)使用

因爬架覆蓋4個樓層，按3層頂板支撐施工設(shè)計(jì)，超高樓層部位會連續(xù)3層出現(xiàn)，因此配備3套此成套裝置滿足周轉(zhuǎn)使用。

5 結(jié) 語

主體結(jié)構(gòu)施工整體集成外爬架，作為一種新型附著升降腳手架，與普通懸挑架相比操作簡單，施工效率高，增強(qiáng)了安全性和防火性。隨著建筑業(yè)的發(fā)展，追求建筑美觀、建筑功能多樣化、外形設(shè)計(jì)復(fù)雜、高大空間的建筑逐漸增多，這對整體集成外爬架設(shè)計(jì)提出進(jìn)一步要求。特別是躍層的高大空間，常造成外爬架無附著點(diǎn)位的問題。該方案提供一種整體集成外爬架支座成套裝置，可有效解決跨層高大空間部位的外爬架附著固定的問題。操作簡單，安拆速度快，安全可靠，可周轉(zhuǎn)使用。

[1]GB50017-2003,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]GB50009-2012,建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[3]JGJ-202-2010,建筑施工工具式腳手架安全技術(shù)規(guī)范[S].

[4]GB50010-2010,混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].