高空大跨度混凝土结构支撑平台的施工

吴勇剑 朱宝君 代晓朋 张志国

1. 国家海洋局北海预报中心 山东 青岛 266061；2. 中建八局第二建设有限公司 山东 济南 250000

随着社会的发展，人们对建筑的需求早已不再是简单的满足使用功能，更多的是展示一个建筑物的鲜明个性，强调外观的视觉冲击，体现现代生活快节奏、简洁、实用、富有朝气的理念。烟台城发城市广场项目为烟台市政服务中心，因外立面建筑需要，在主入口两侧设置连廊（高度28.8 m，跨度8.4 m），拟采用悬空拼装钢结构操作平台施工技术，以加快施工进度，保证施工安全，使悬空部位下部施工不受影响[1-2]。项目借助以往类似高空混凝土结构的施工经验，大量结合BIM技术，顺利完成高空大跨度混凝土结构的施工，打造出具有烟台特色的创新型建筑，对高空大跨度屋面结构施工具有较好的借鉴意义。

1 工程概况

烟台城发城市广场项目总建筑面积约270 000 m2，建成后将承担烟台市政服务中心功能。市政服务中心北侧自车库顶板至屋面设立16根独立高度28.8 m的贯通柱，贯通柱直接与屋面梁板相连接，跨度8.4 m。该部位车库顶板设有地下1层至地下3层的下沉庭院，致使该区域模板支设高度达38 m。此区域采用高空大跨度混凝土结构悬臂柱钢平台支模体系施工。通过定型模板加固体系、贯通柱及靠近主体框架柱设置的钢梁，并在钢梁上设置钢管斜撑，保证贯通柱模板体系的稳定并调节贯通柱垂直度，确保悬空预埋件安装净空满足钢结构操作平台的安装要求。钢结构操作平台以两侧框柱及贯通柱为支座，在两侧柱标高27.895 m处埋设预埋件。支撑平台主梁间距8 400 mm，次钢梁间距1 200 mm，相互栓接，使单元吊装方便、安全。通过定型化滑轮组三角支架及平台四角固定滑轮卡具，解决了支撑钢平台难以拆除的问题，能够满足对高空大跨度屋面结构的施工要求，使结构体系与建筑造型的设想得到具体实现。该工艺操作简便，缩短工期，提高了安全系数，保证了安全生产（图1）。

图1 高空大跨度屋面结构实施效果图

2 施工特点与难点

2.1 高空大跨度支撑平台安装精度要求高

传统在地下室顶板上搭设落地式满堂支撑架施工悬空结构的方案，工期长、费用高且施工安全隐患多，难以保证施工质量。

本工程利用项目北侧悬臂贯通柱及南侧裙房混凝土框架柱作为钢平台主梁支撑点，钢结构操作平台以两侧框柱及贯通柱为支座，在两侧柱标高27.895 m处埋设预埋件。主钢梁间距8 400 mm，次钢梁间距1 200 mm，采用螺栓连接，组装成单元吊装支撑平台。主次梁上提前焊接好φ48.3 mm×3.6 mm钢管作为板底支撑，整体吊装方便安全。

2.2 支撑平台拆除难度大

单元支撑钢平台质量超过塔吊的吊重要求，无法采用塔吊进行拆除，同时，支撑钢平台距离已浇筑楼板结构较近，也不适合采用汽车吊进行拆除。

因此，本工程采用卷扬机多级转向滑轮组分段拆除单元支撑平台，即在已完成28.8 m屋面结构上架设卷扬机，通过定型化滑轮组三角支架及平台四角固定滑轮卡具，安全有效地拆除单元支撑平台。借助滑轮组的组合变换吊装点，解决了支撑钢平台难以拆除的问题，保证了拆除时的施工安全。

3 施工工艺流程及控制要点

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程为：工厂加工→地面预拼装→主梁吊装→次梁组合吊装→铺设木跳板操作平台→搭设钢管脚手架→铺设模板绑扎钢筋→浇筑混凝土→滑轮组组装→钢结构操作平台拆除。

3.2 钢结构平台设计

主梁构件长度为7.58 m，截面为440 mm×300 mm× 11 mm×18 mm的H型钢，构件单重965 kg；次梁构件长度为7.63 m，截面为346 mm×147 mm×6 mm×9 mm的H型钢，构件单重325 kg。主次梁安装形式为栓接（局部补强焊接）。连梁为小槽钢，连接形式为栓接。钢结构平台设计如图2～图4所示。

图2 钢结构平台设计平面

3.3 支撑钢平台单元吊装

先吊装中间平台单元，再依次吊装其余主次梁钢结构单元，如图5所示。

图3 预埋件连接大样

图4 次梁与连梁连接示意

图5 支撑平台单元吊装顺序

3.4 支撑钢平台拆除工艺

3.4.1 施工准备

1）在四层楼板架设活动脚手架2组，人员上至钢梁顶面，清除架管、杂物。

2）在钢梁上选取吊装点，在钢梁上翼板上相间30 cm沿重心位置镜像对称割2个直径5 cm的圆孔（用于拆卸时挂吊装卡环，阻遏吊装带滑动）。

3.4.2 卷扬机及定型化滑轮组三角支架安装

使用塔吊将卷扬机吊装至楼面，运至2个轴线中间位置，使用膨胀螺栓固定于楼板上。将定型化滑轮组三角支架架设至楼板预留吊点处，支架支撑处采用螺栓与结构楼板连接，固定牢固。定型化滑轮组三角支架如图6所示。

图6 定型化滑轮组三角支架

3.4.3 单元支撑钢平台拆除

将钢丝绳穿楼板后挂设在三角支架滑轮组上，采用钢扁担将支撑钢平台吊装带系紧，旋转单元四角固定滑轮，使四角固定滑轮顶紧结构柱表面，保证支撑钢平台平衡稳定（图7）。

图7 四角固定滑轮卡具

利用卷扬机提紧钢丝绳后，在钢结构单元四角拉设4道缆风绳，地面人员拽紧缆风绳，再拆除主梁与结构预埋件处的高强螺栓。然后慢慢起钩使拆除单元平稳下落。

3.4.4 支撑钢平台单元吊装顺序

首先起吊西侧第1单元，待钢结构单元稳定后，缓缓下放钢丝绳，下部人员拽紧缆风绳，将钢梁运至地面，依次吊装西侧第2单元、第3单元，如图8所示。之后将卷扬机调转方向，依次拆除东侧3跨钢结构平台单元，如图9所示。最后移动卷扬机及滑轮组支架，拆除中间跨钢结构平台单元，如图10所示。

图8 拆除西侧支撑平台单元

图9 拆除东侧支撑平台单元

4 质量控制措施

1）工程技术人员在工序开工前将支撑钢平台BIM模型完成，并根据BIM模型提取的数据绘出模板安装图，组织工人进行技术交底，施工过程中严格执行书面技术交底，质检员严格按技术交底检查验收。

2）定型化滑轮组三角支架地脚螺栓安装必须牢固。

图10 拆除中间支撑平台单元

3）支撑钢结构平台四角固定滑轮卡具的安装必须精确牢固，否则对平台稳定不利。

4）认真做好工序交接检，贯通柱预埋件埋设完成后，由施工员组织钢筋、木工班组长和质检员进行现场交接检，凡预埋件位置不符合要求的必须整改完成。

5）贯通柱施工完成后必须对位置及垂直度做好实测实量工作，按清水混凝土的要求，拼缝处粘贴海绵条，保证模板不漏浆，垂直度偏差符合规范要求。

6）加强施工工序质量管理，在钢筋绑扎过程中，班组做好自检，现场质检员应随时检查，发现问题及时纠正。

5 结语

本文结合烟台城发城市广场高空大跨度混凝土结构施工，通过BIM技术建模，形成支撑钢结构平台三维模型，从模型中提取特征点坐标和高程，为单元支撑钢平台的安装提供有效数据。通过定型化滑轮组三角支架及平台四角固定滑轮卡具，解决了支撑钢平台难以拆除的问题。本工艺的成功实施，既保证了施工质量，又降低了成本，社会和经济效益显著。