尚鑫 梅群 王春意 韓佳慧 劉東升

摘 要：附著式升降平臺(tái)具有低成本、安拆使用簡(jiǎn)便、管理難度小等特點(diǎn)，建筑越高，其經(jīng)濟(jì)效益越明顯，因此這種平臺(tái)在高層建筑施工中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。結(jié)合某實(shí)際工程需要，本文設(shè)計(jì)了一種附著式升降平臺(tái)，并對(duì)其主要結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行力學(xué)分析。研究表明，該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足工程需要，并為類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了參考。

關(guān)鍵詞：附著式升降平臺(tái);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);力學(xué)分析

中圖分類號(hào)：TU731.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）05-0125-03

Abstract： The adhesive integral-lift platform has the characteristics of low cost， easy installation and use， and low management difficulty， the higher the building， the more obvious its economic benefits， so this platform is more and more widely used in the construction of high-rise buildings. According to the needs of an actual project， this paper designed an adhesive integral-lift platform and conducted mechanical analysis of its main structural components. The research shows that the structure design meets the engineering needs and provides a reference for the design of similar structures.

Keywords： adhesive integral-lift platform;structural design;mechanical analysis

洛陽(yáng)市中心某商業(yè)廣場(chǎng)新建1幢辦公建筑，總建筑面積約為11.5萬(wàn)m2，地下3層，地上51層，建筑總高度約為210 m。地下為車庫(kù)及設(shè)備用房，地上1～3層為裙房商業(yè)，層高為4.2 m，層高4～51層為辦公，層高為3.75 m。結(jié)合本建筑結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況以及工期、經(jīng)濟(jì)性等要求，項(xiàng)目部決定地上主體結(jié)構(gòu)施工采用整體附著式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)。

附著式升降平臺(tái)屬于技術(shù)革新和性能提高相結(jié)合的產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)外各建筑設(shè)備企業(yè)均具有一定的研發(fā)基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)目前尚未有相關(guān)行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。本文結(jié)合該實(shí)際工程結(jié)構(gòu)需求，依據(jù)已出臺(tái)的各類建筑規(guī)范[1-3]，合理地選擇結(jié)構(gòu)形式和材料，首先給出附著式升降平臺(tái)主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，然后對(duì)該平臺(tái)主要結(jié)構(gòu)部件的力學(xué)性能（強(qiáng)度、穩(wěn)定性等）進(jìn)行分析，研究結(jié)果可為類似結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。

1 附著式升降平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 豎向主框架

豎向主框架包括導(dǎo)軌部分及內(nèi)外立桿。導(dǎo)軌部分為焊接體結(jié)構(gòu)，由兩根6.3#槽鋼背靠背，中間放置一定數(shù)量的[Φ]25 mm防墜擋桿，通過(guò)焊接的方式連接，導(dǎo)軌兩端用8 mm鋼板焊接封閉（見(jiàn)圖1）。

內(nèi)外立桿采用尺寸為80 mm×40 mm×3 mm的方鋼，立桿上每隔100 mm留有[Φ]18 mm的螺栓孔，通過(guò)螺栓與橫桿、走道板等連接。內(nèi)外立桿間橫距為600 mm，同一種立桿按縱距2 m布置。導(dǎo)軌所在位置內(nèi)立桿與導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)通過(guò)焊接連接組成一整體結(jié)構(gòu)。

導(dǎo)軌所在位置內(nèi)外立桿之間布置有“之”字撐，該結(jié)構(gòu)由50 mm×30 mm×3 m方鋼焊接而成，加強(qiáng)了內(nèi)外立桿的聯(lián)系，提高了豎向框架的整體性。同時(shí)，立桿間布置有0.6 mm厚安全防護(hù)鋼網(wǎng)。

1.2 防滑走道板

防滑鋼走道板由50 mm×30 mm×3 mm的方鋼、30 mm×30 mm×3 mm的等邊角鋼及1.5 mm厚的花紋鋼板構(gòu)成，方鋼通過(guò)螺栓與內(nèi)外立桿連接，承擔(dān)框架橫桿的作用，沿建筑高度每隔2 m布置一層走道板。走道板根據(jù)需要設(shè)計(jì)成長(zhǎng)度分別為1、1.5、2、2.5、3、4 m的規(guī)格，根據(jù)建筑外輪廓可以調(diào)整使用，如圖2所示。

1.3 水平支撐桁架

升降平臺(tái)架體底部通過(guò)桁架片連接，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體安全性，上部結(jié)構(gòu)載荷及活載通過(guò)立桿傳遞到桁架片上。桁架片（見(jiàn)圖3）由50 mm×30 mm×3 mm的方鋼焊接而成，規(guī)格為2 m一組，通過(guò)螺栓與立桿連接。

1.4 附墻支座

附墻支座主要在使用和升降防墜落工況下起保護(hù)作用，在架體正常升降工況下主要起導(dǎo)向的作用。該支座用6.3#槽鋼及6 mm厚鋼板焊接成支撐鋼架，并配置防墜頂桿、復(fù)位彈簧等，防墜桿頂住防墜檔桿，有導(dǎo)向、防傾、防墜等安全作用。在上升、下降狀態(tài)時(shí)，沿架體高度布置3處附墻支座，每個(gè)支座裝置用2根穿墻螺栓與建筑結(jié)構(gòu)固定。

2 附著式升降平臺(tái)主要結(jié)構(gòu)分析

實(shí)際工程中，附著式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)要承受水平風(fēng)荷載及豎向荷載（自重荷載+施工荷載），通過(guò)豎直主框架傳遞給附墻支座再作用于建筑主體上。平臺(tái)結(jié)構(gòu)各部件的強(qiáng)度、焊縫強(qiáng)度以及整體穩(wěn)定性是該類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題[4-5]。因此，本文選取該附著式升降平臺(tái)6 m跨度架體為計(jì)算單元，取圖4所示部分為計(jì)算模型，分析其相關(guān)力學(xué)性能。架體高度為14 m，跨度為6 m，寬度為0.6 m，架體防護(hù)面積為84 m2。

2.1 荷載計(jì)算

附著式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)自重荷載（恒荷載[G]）根據(jù)結(jié)構(gòu)管材尺寸等可以直接計(jì)算出來(lái)，計(jì)算結(jié)果為[G]=28.7kN。施工人員、材料、機(jī)具等施工載荷（活荷載[Q]）的計(jì)算應(yīng)根據(jù)施工具體情況，按使用、升降及墜落三種工況來(lái)確定控制荷載標(biāo)準(zhǔn)值。三種工況下，活荷載的計(jì)算值分別為21.6、3.6、32.4kN。

風(fēng)荷載計(jì)算公式為：

依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017—2017），取恒荷載分項(xiàng)系數(shù)[γG]=1.2，活荷載分項(xiàng)系數(shù)[γQ]=1.4，使用工況荷載不均勻系數(shù)[γ1]=1.3，升降、墜落工況荷載不均勻系數(shù)[γ2]=2，各工況下荷載組合的效應(yīng)值用式（2）計(jì)算：

2.2 平臺(tái)架體穩(wěn)定性計(jì)算

在正常使用狀態(tài)下，主框架承受的垂向荷載作用在架體截面形心處，受力分析簡(jiǎn)圖如圖5所示。在使用工況且考慮風(fēng)荷載作用下，架體內(nèi)外立桿不僅要承受恒荷載和活荷載的作用，還要承受風(fēng)荷載產(chǎn)生的剪力和彎矩影響。

由受力分析圖可知，在使用工況下，架體上的荷載為84.1 kN，風(fēng)荷載產(chǎn)生的最大剪力值為11.88 kN，風(fēng)荷載產(chǎn)生的彎矩最大值為23.76 kN·m。架體的垂向荷載由內(nèi)、外兩根立桿承受，則單根立桿承受的荷載為[F]=84.1/2=42 kN。

立桿抗剪強(qiáng)度為：

立桿穩(wěn)定性計(jì)算公式為：

與《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017—2017）相比，立桿設(shè)計(jì)滿足使用要求。

2.3 防滑鋼走道板

防滑鋼走道板計(jì)算時(shí)簡(jiǎn)化為矩形管承受最大線荷載。6 m長(zhǎng)走道板自重為1 010.8 N。走道板上活荷載為2 000 N/mm2，則走道板上的線荷載[q]=1 010.8/0.6+2 000×0.6=2 884.7 N/m。

按三跨連續(xù)梁計(jì)算（見(jiàn)圖6）走道板強(qiáng)度，梁內(nèi)最大彎矩為：

走道板強(qiáng)度為：

最大撓度應(yīng)按式（7）計(jì)算：

所以，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度均滿足使用要求。

2.4 焊縫強(qiáng)度計(jì)算

本平臺(tái)部分結(jié)構(gòu)采用了直角焊接方式設(shè)計(jì)，因此焊縫的強(qiáng)度也需要特別注意?！朵摻Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50017—2017）規(guī)定：當(dāng)力平行于焊縫長(zhǎng)度方向時(shí)，直角角焊縫的強(qiáng)度應(yīng)按式（8）計(jì)算：

Q235鋼的角焊縫的抗拉、抗壓和抗剪強(qiáng)度為[fwf]=160 N/mm2。

按最不利情況計(jì)算（使用工況防墜落時(shí)），防墜檔桿的焊縫強(qiáng)度為：

附墻支座的焊縫強(qiáng)度為：

與抗剪強(qiáng)度相比，二者焊縫強(qiáng)度均滿足要求。

3 結(jié)論

本文根據(jù)實(shí)際工程需要，設(shè)計(jì)了一種附著式升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)，對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性等力學(xué)性能進(jìn)行分析。研究表明，所設(shè)計(jì)的升降平臺(tái)結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計(jì)要求，目前已經(jīng)在實(shí)際工程中使用。

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