装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台施工工法研究

余新乐YU Xin-le；江世堂JIANG Shi-tang；程卓CHENG Zhuo；籍梦JI Meng；杨攀YANG Pan；陈祖旭CHEN Zu-xu；董瑞DONG Rui

（武汉建工集团股份有限公司，武汉 430056）

0 引言

为了提高装配式建筑的施工速度，通常装配式建筑的楼梯均采用预制楼梯。但装配式建筑的预制剪刀梯吊装难以与楼层结构面同步施工，导致楼梯间存在洞口临边安全隐患，本层楼梯间模板施工无操作台和无上下楼通道。因此，有必要研制一种装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台，以提高装配式建筑剪刀式楼梯间的施工安全和施工速度。目前，装配式建筑楼梯间多功能平台的研究成果较多，但同时具备能支模、洞口临边防护和上下作业面的装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台研究较少。

本文结合装配式建筑的预制剪刀梯吊装难以与楼层结构面同步施工的特点，武汉建工集团股份有限公司热电厂宿舍片地块项目部成立课题小组，开展了装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台施工技术研究，总结出一种新型装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台施工工法，阐释了该施工工法特点及其操作要点。该工法在热电厂宿舍片地块一标段项目成功应用，有效解决作业人员在装配式建筑剪刀式楼梯间处支模、洞口临边防护和上下作业面的难题。

1 工法特点

1.1 制作简单

本工法只有操作台处的镀锌压型钢跳板采用燕尾钉固定，其他均为焊接，且可整体在现场加工棚完成生产后再直接吊入楼梯间投入使用。

1.2 使用功能丰富

该多功能平台设置两层支模操作台，便于整个作业层区域的楼梯间处墙柱和预制楼梯牛腿梁的支模作业；高于作业层混凝土面上方设置有两道水平防护，间距60cm 一道，距离楼梯间长度方向墙柱和宽度方向预制楼梯牛腿梁各30cm，确保作业人员开展临边作业的安全；中间位置布置有上下作业面的楼梯，为作业人员提供了上下作业面的通道；8 根可伸缩横杆端部的底部均焊接有8cm 高的垫块，确保平台在使用过程中与预制楼梯无接触。

1.3 使用安全性高

该多功能平台的操作台设置有两道水平防护，间距60cm 一道[1]，确保操作人员支模的安全；底层的两边操作台中间设置有翻板和挂板，提高作业人员上下作业面的通行安全性；操作台采用镀锌压型钢跳板，有效拦截铝模的销钉销片和混凝土等杂物，大大降低了在楼梯间上下人时被掉下的杂物击中的可能性。

1.4 人工投入成本低

该多功能平台二次搭设耗时0 分钟，二次吊装10 分钟，二次移出10 分钟，吊装和移出只需要塔吊各起吊1次，1 名操作工人配合塔吊即可，且循环使用次数越高，成本越低。

1.5 施工作业效率高

该工法实施后，楼梯间处可同时提供人员上下楼通道和多工种施工作业平台，相对常规施工工法，可使每个单元每层泥工封堵墙脚和柱脚节省1 个工，木工安装和拆卸楼梯间模板节省0.4 个工，钢筋工绑扎楼梯间墙柱钢筋节省0.1 个工。

依据《河北省土地整治项目管理办法》，对责任主体灭失的矿山废弃地进行修复绿化时，对适宜复垦的矿山废弃地，实施土地复垦工程。复垦新增的耕地可用于耕地占补平衡，增加的建设用地指标可调整到异地使用。此外，指标流转的收益可用于矿山环境恢复治理。在此过程中，将工矿废弃地复垦与耕地占补平衡、土地转用、项目资金整合等多方面政策结合，适用了相关政策和支持政策，整合了资金和力量，有效推进了示范区建设进程。

1.6 可周转使用

该多功能平台一次加工成型后，可施工装配式建筑的预制楼梯采用剪刀梯的楼梯间，若楼梯间长宽净空尺寸比本楼梯间大，可通过增加操作台副板实现周转使用。若楼梯间层高净空尺寸比本楼梯间大或小，可通过增加临边防护实现周转使用。

2 适用范围

适用于装配式建筑剪刀式楼梯间的施工。

3 工艺原理

3.1 平台工作原理

本工法利用已完成施工的楼梯间牛腿梁为载荷体，用8 根可伸缩方管挑起平台的自重和施工荷载，装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台主要由三大功能（能支模、能防护和能上下作业面）组成，BIM 模型示意图如图1 所示，功能一（能支模）由相互焊接的若干根方管和镀锌压型钢跳板通过燕尾钉固定组成，相互焊接的若干根方管组成功能二（能防护），功能三（能上下作业面）由两根角铁和花纹钢板相互焊接组成，最上层踏步的花纹钢板通过合页与方管固定。三大功能通过相互焊接构成装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台。

图1 BIM 模型示意图

3.2 平台受力验算

在装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台初步设计完成后，为了准确了解平台在施工过程中的受力情况，采用有限元建模，并对其进行合理简化。在最不利条件为活荷载作用情况下，对多功能平台的截面应力比、最大位移、支座最大反力等进行计算，计算结果满足安全和稳定性要求[2]。

4 工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

工艺流程如图2。

图2 工艺流程

4.2 操作要点

4.2.1 设计

①使用功能的舒适性设计上，两层支模操作台距离楼梯间四周混凝土墙面为30cm，便于支模和多功能平台吊装；两层支模操作台宽度为40cm，二层支模操作台距离底层支模操作台净高为2m[3]，最高一层踏步平面的标高与作业完成面的混凝土标高一致，满足作业人员正常通行；②在使用功能的预制楼梯保护性设计上，8 根可伸缩横杆端部的底部均焊接有8cm 高的垫片，底层两边操作台中间翻板的端部焊接有直径25 的钢筋头，确保平台在使用过程中不接触预制楼梯；③使用功能的安全性设计上，洞口临边和操作台临边均设置两道间距为60cm 的水平杆防护，踏步正下方处的二层操作台的镀锌压型钢跳板满铺至踏步，确保平台使用过程的防护安全；对平台的截面应力比、最大位移、支座最大反力等进行验算，确保该平台结构安全可行。

4.2.2 生产

①按图施工，避免平台使用的舒适性受影响；②采取燕尾钉固定的镀锌压型钢跳板无松动，采取焊接连接的焊缝饱满。

4.2.3 吊装、使用和移出过程

①平台的可伸缩横杆在吊装、使用和移出过程均要用插销锁定，避免可伸缩横杆移动；②平台起吊前，镀锌压型钢跳板上的销钉销片和混凝土等杂物必须先清理干净，避免起吊过程杂物掉落。

5 材料与设备

5.1 材料

一个装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台所需主要材料见表1。

表1 一个装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台所需主要材料

5.2 设备

主要设备见表2。

表2 主要设备

6 质量控制

本工法的质量控制主要涉及临边防护、各焊接点的焊接位置和焊接质量。

6.1 必须遵循的有关标准

《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ 80-2016；

《钢结构设计标准》GB50017-2017；

《钢结构焊接规范》GB 50661-2011；

《钢结构工程施工质量验收规范》GB 50205-2020。

6.2 生产过程质量控制

方管、角铁、花纹钢板和镀锌压型钢跳板完成下料后，管理人员先根据图纸对各部分尺寸进行检查，避免因下料不满足设计要求造成现场生产间断和原材料浪费；平台焊接过程，及时对照图纸要求检查操作台和防护的净空尺寸，且全数检查各焊接点的焊接质量，确保平台焊接一次成活。

7 安全措施

本工法的安全措施主要包括装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台本身的安全措施和使用该多功能平台期间的安全措施。

7.1 本身的安全措施

各部分方管截面的大小选择需经过设计计算，焊缝连接需满足验收规范要求；定期对平台进行防腐防锈。

7.2 使用期间的安全措施

平台每次起吊前，平台上的销钉销片和混凝土等杂物必须先清理干净；平台的吊装、使用和移出过程均应确保可移动伸缩横杆处于锁止状态；超过5 级大风时静止该平台的起吊作业。

8 环保措施

提倡绿色施工，尽量使用施工现场的废旧材料，如使用临时建筑的残料余料；平台生产在施工现场的钢筋加工棚内作业，作业人员进行平台焊接时应佩戴安全帽和手持防护面罩。

9 效益分析

9.1 经济效益

本施工工法与施工现场用“钢管+热镀锌压型钢跳板”搭设的常规施工工法相比，在使用安全性和减少人工投入方面均有较大提高，具体表现在：①平台力的传递途径是直接传递给楼梯间牛腿梁，平台整体高度和有效宽度得到优化，平台发生侧翻可能性大大降低；操作台的踏板采用满铺并用燕尾钉固定，有效避免操作台踏板出现踩空情况；②平台无需二次搭设，二次吊装和二次移出均只需1名操作工人用时10 分钟即可完成，且无需额外搭设上下作业面楼梯架，就能实现三大功能（能支模、能临边防护和能上下作业面）；③该工法在楼梯间处就可提供人员上下楼通道和多工种施工作业平台，相对常规施工工法，每个单元每层泥工封堵墙脚和柱脚可节省1 个工，木工安装和拆卸楼梯间模板可节省0.4 个工，钢筋工绑扎楼梯间墙柱钢筋可节省0.1 个工；④平台适用装配式建筑的预制楼梯采用剪刀梯的楼梯间，当装配式建筑剪刀式楼梯间的长宽高净空尺寸比本楼梯间大，可通过在多功能平台操作台上增加翻板和调整多功能平台的防护实现周转使用。

9.2 社会效益

本工法使装配式建筑剪刀式楼梯间的临边安全得到显著提高，提供了多工种操作台和上下作业面通道，有效减少了人工投入，得到了工程参建主体的一致认可，并有望在全国大范围内得到推广应用。

10 应用实例

新建居住、公园绿地、复合公共停车场库及供应设施项目一标段（热电厂宿舍片地块一标段项目）。

本项目位于武汉市武昌区积玉桥，和平大道与新河后街交汇处。计划开工日期为2020 年11 月10 日，计划竣工日期为2023 年7 月27 日，施工总工期989 日历天。

2#楼（33 层）为装配式建筑，建筑面积29815.5m2，装配率50.63%，分两个单元，都为预制剪刀梯，楼梯间长宽高净空尺寸为4820mm×2600mm×2900mm，两个单元的楼梯间均应用了装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台施工工法（见图3 和图4），因装配式建筑剪刀式楼梯间多功能平台无需二次搭设，平台吊装和移出时间大大缩短，且提升了泥工、木工和钢筋工的施工效率，经核算，相对常规施工工法，两个单元可节省费用87865.84 元（不考虑周转使用），经济效益见表3。

表3 经济效益对比表

图3 一单元使用效果

图4 二单元使用效果

11 结语

本施工工法与传统施工工法相比，有效解决作业人员在装配式建筑剪刀式楼梯间处支模、洞口临边防护和上下作业面的难题，有望在全国大范围内得到推广应用。