移动悬挑操作平台在大悬挑空间建筑施工中的应用

杨沐霖 任澄宇 董俊杰 陈 鹏 王 聪

（中国建筑第八工程局有限公司总承包公司，上海200240）

中庭空间是建筑中由上、下楼层贯通而形成的一种共享空间。近年来，随着建筑物大规模化和综合化趋势的发展，出现了贯通数层，乃至数十层的大型中庭空间建筑。本工程存在多个中庭，侧帮部位施工存在困难，原有的固定式施工平台和升降平台存在明显缺点，难以满足现场实际施工需要，通过制作可周转使用的移动悬挑操作平台，能够在满足施工要求及安全的同时节约成本。在底部移动的轮子上设置锁止装置，从而实现施工时的固定和施工结束后的移动。

1 工程概况

本工程为上海马桥万达广场工程，是一栋商业购物中心，位于上海市闵行区马桥镇，西临富文路、东临富岩路、北临银秋路、南临银春路，总建筑面积13.33 万m2，地下两层、地上五层、局部六层。建筑内部中庭共有15 个，分布于内部中岛四周。

2 移动式悬挑操作平台设计

2.1 操作平台概述

悬挑平台采用梁板结构形式，以方管用焊接进行制作搭设，这种方法较为简便，平台台面满铺多层脚手板，用自钻螺钉与方钢檩条加以固定。操作平台的周边，按照临边作业的要求设置防护栏杆、挡脚板并配置登高扶梯，设三道横杆，栏杆里侧设置木质挡脚板，梯子采用角钢焊接。为增加操作平台的稳定性，防止结构倾覆，在平台结构的底部增加不少于600kg 的配重箱。在底部移动的轮子上设置锁止装置。

图1 悬挑操作平台效果图

2.2 模型建立

通过设计的悬挑操作平台的图纸，根据结构构件的材料和截面特性建立分析模型。计算采用Midas gen 有限元分析软件，作用于平台上的荷载分为永久荷载（恒荷载）和可变荷载（活荷载）。恒荷载包括架体的结构自重和构配件的自重，活荷载包括施工荷载（作业层上的人员、器具和材料等自重）和风荷载。根据结构的图纸和用途，该平台用于装修施工，平台面满铺木脚手板。参照规范《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》荷载取值，木脚手板荷载为0.35kN/m2，装修脚手架施工荷载取值为2.0kN/m2，鉴于操作平台放置于室内，所以不考虑风荷载。结构的强度与变形采用的荷载效应组合为：永久荷载+施工荷载；结构的稳定性，采用的荷载效应组合为：永久荷载+可变荷载。最终建立模型如下。

图2 结构计算模型

2.3 结构整体变形及受力结果

通过计算得出结构在荷载效应组合永久荷载+施工荷载下的受力及变形情况，计算结果如下：

图3 结构整体位移值（mm）

图4 结构所受应力值（Mpa）

由上可得：a.操作平台结构的最大位移变形为4.70mm，发生在平台的前端，参照《钢结构设计规范》GB50017-2017，钢梁的最大挠度变形为5.0mm。4.70mm 小于5.0mm，位移变形满足规范要求。b.操作平台结构的最大应力63.30Mpa，参照《钢结构设计规范》GB50017-2017，横梁的承受最大应力为235Mpa。63.30Mpa 小于235Mpa，应力满足规范要求。

2.4 抗倾覆分析

通过计算得出结构在荷载效应组合永久荷载+可变荷载下的抗倾覆情况，计算模型如下：

抗倾覆系数：∑M右/∑M左=1.32>1.25；满足要求。

2.5 焊缝强度验算

基本参数：

焊缝形式：四边围焊角焊缝，焊缝高度4mm；

受力分析：根据前面计算结果，60*40*4 的方钢立柱承受的轴力最大，值为N=-4.70kN(受压)。因为是桁架杆件，只承受轴力，且作用力垂直于焊缝长度方向。

校核依据：

σf= N/helw≤βf ff 11.2.2-1[GB50017-2017]

上式中：σf：按焊缝有效截面计算，垂直于焊缝长度方向的应力(MPa)；βf：正面角焊缝的强度设计值增大系数，取1.22；he：直角焊缝的计算厚度，he=0.7hf; hf为焊角尺寸；lw:角焊缝的计算长度，每条焊缝取实际长度减去2hf；ffw：角焊缝的强度设计值(MPa)；三级角焊缝：160MPa。

焊缝强度符合要求。

3 主要施工方法及制作工艺

加工准备→下料→总拼装→焊接→防锈漆涂装、编号→现场加载试验→验收→挂牌使用。

3.1 下料前，应对钢材表面进行质量检验，合格后方可投料使用，下料前必须看清、看懂图纸。严格按照施工图纸，确定图纸几何尺寸，预留气割损耗量及焊接收缩量。

3.2 拼装顺序按照：楔块垫高→立柱→主梁→次梁→轮子→落地→脚手板铺装→护栏安装

3.3 焊接材料E43 型焊条，其性能和质量必须符合国家和行业标准的规定。焊接前检查坡口，组装间隙是否符合要求，定位是否牢固，焊缝周围不得有油污、锈物等。立柱、主梁的接长采用等强对接焊缝，主次梁、主梁与立柱连接采用角焊缝，焊缝高度不小于4mm。

3.4 焊缝位置涂刷红丹防锈钢。

3.5 拼装完成，焊缝验收合格后，进行加载试验，在平台最边位置设200KG 的砂袋，检查平台身的稳定性。

3.6 操作平台必须实行挂牌制，挂牌设在醒目位置，挂牌上的内容必须限载内容，悬挑操作平台限载：总人员不得超过2人，每平米活荷载不得超过50KG/平米。

4 结论

综上，移动式悬挑操作平台具有构造简单、安装方便等优点，可以适用工程中悬挑作业的需要。通过有限元分析软件建立模型进行计算，可以证明该操作平台的设计合理，同时兼顾使用的安全性和制作的便捷性；同时，平台构件设计产品化，连接采用焊接和螺栓连接形式，可以现场制作使用并能多次周转；平台构件质量轻，可人工便捷移动搬用，降低了塔吊的工作压力。整个移动式悬挑操作平台的设计和施工安装，都充分体现了绿色施工节材的特点和要求。该操作平台具有广泛的应用前景。