高层建筑电动施工升降平台技术报告

技术研究试验报告第一章：前言1.1立项背景景在高层建筑施工工过程中，常常常会遇到高高大空间的装装修施工。常常规施工方法法处理类似中中庭装修问题题往往采用满满堂红式脚手手架作为操作作平台，人工工、物料投入入较大，经济济性较差且施施工过程中安安全性较差，而而电动施工升升降平台恰恰恰解决了这些些问题，如：：在经济性方方面，电动施施工升降平台台采用了较为为简便的现场场组装方式，相相较于常规的的满堂红脚手手架在人工消消耗方面有了了极大的降低低；在施工安安全性方面，电电动施工升降降平台不论是是从现场安装装施工过程还还是从平台使使用过程都较较于满堂红脚脚手架在人员员安全性上都都占有较强的的优势。在施施工工期方面面，电动施工工升降平台将将大大减少了了施工前期投投入的时间。电电动施工平台台在高层建筑筑施工的使用用体现了安全全经济的机械械化操作为建建筑行业带来来的便利。基于上述背景，公公司技术专家家与项目技术术骨干组成技技术攻关小组组，针对工程程中的关键技技术展开技术术研究与实施施，为该工程程施工提供理理论保障和技技术支持，确确保工程顺利利进行。1.2工程概况况大厦工程为综合合体建筑，面面向亮马河黄黄金水道，拥拥有开阔的绿绿化草坪。划划分为酒店、写写字楼、公寓寓等四栋单体体，整体定位位于高档楼盘盘，主要服务务对象为使馆馆区的外交人人员和高级商商务职员。大厦酒店工程位位于，属世界界顶级星级酒酒店。本工程程主体为框架架剪力墙结构构，6-19层为标准层层，标准层层层高均为3.3m，1层层高6.9m、2-4层层高4.5m、20-23层层高3.8m。建筑总标标高均为98.1m。本工程中庭是从从第五层楼面面至顶部的长长14.9米，宽21米，高约80米的采光天天井，各层临临边结构柱子子外侧进行干干挂石材施工工，其中北立立面核心筒外外墙设计为大大型木制作造造型板，中庭庭屋面为大型型采光天窗。传传统的做法是是采用满堂红红式脚手架体体系，从五层层楼面一直搭搭设至顶层采采光天窗处，解解决施工问题题。但是该做做法耗费人工工、材料巨大大经济性较差差，通过计算算后满堂红体体系的卸荷脚脚手架需一直直搭设至地下下三层底板完完成荷载传递递，且地下室室装修施工已已经完毕无法法进行卸荷，经经多次研究考考虑后采用钢钢管扣件桁架架平台体系方方案解决施工工问题。1.3项目关键键技术和难点点1、解决大高大大空间中庭内内部无施工操操作面的难题题，采用了钢钢管扣件桁架架平台体系完完成中庭式结结构的装饰施施工内容。2、解决大高大大空间中庭搭搭设满堂红式式脚手架对原原有结构增加加了大量的荷荷载卸荷困难难的难题，采采用钢管、扣扣件制成桁架架平台，型式式简单轻巧，大大大地降低了了脚手架的使使用量，施工工的造价大大大降低。3、增加钢管扣扣件桁架平台台的稳定性，采采用了在制作作主、次梁桁桁架时在弦杆杆接长部位内内穿无缝钢管管，加强连接接处的刚度，并并在桁架平台台与提升设备备连接处设置置角钢形成铰铰接，增加桁桁架平台在提提升过程中的的稳定性，通通过钢丝绳及及花篮螺栓来来调节钢丝绳绳的紧固程度度，保证了钢钢管扣件桁架架平台提升到到位后施工过过程中的稳定定性。4、钢管扣件桁桁架平台体系系，由电动升升降平台和钢钢管桁架平台台组成。钢管管扣件桁架平平台包括一列列平行设置的的主梁桁架和和若干行平行行设置的次梁梁桁架，两者者纵横交错插插接形成网格格状骨架以及及其上密铺有有平台板，主主梁桁架和次次梁桁架等高高，两者相交交处通过直角角扣件连接。施施工中先组装装钢管扣件桁桁架平台，然然后再由专业业厂家组装电电动升降平台台，钢管桁架架平台的主梁梁桁架与电动动施工升降平平台梁的交点点处通过设置置一对角钢形形成铰接连接接，由电动升升降平台将钢钢管扣件桁架架平台提升到到施工作业高高度，并采用用钢丝绳与建建筑结构拉接接固定，形成成钢管扣件桁桁架平台体系系。第二章：研究的的思路与技术术路线钢管扣件桁架平平台体系施工工技术由中建建一局集团第第三建筑有限限公司研发，遵循以下思路：1）在周密策划划的基础上，以以全面系统研研发为主旨，针针对课题重点点和关键技术术，在施工全全过程进行系系统的技术验验证及总结；；2）集思广益，优优化设计，降降低施工成本本；3）积极开发和和推广应用新新工艺、新技技术和新材料料；4）完善管理制制度，明确管管理职责，强强化管理的执执行力度；5）通过研发工工法、专利技技术，推广普普及施工技术术成果。在研究方法上，以以大厦工程为载载体，采用从从工程实际到到理论研究，通通过计算及模模拟实验等研研究，再到工工程实践的验验证，最终形形成了一套较较完整和全面面的钢管扣件件桁架平台体体系应用技术术。对今后的的类似工程施施工起到指导导作用，确保保本套技术达达到国内领先先水平及国际际先进水平。2.1项目研究究的过程根据工程特点，解解决中庭结构构的传统的做做法是采用满满堂红式脚手手架体系，但但是该做法耗耗费人工、材材料巨大经济济性较差，通通过计算后满满堂红体系的的卸荷脚手架架需一直搭设设至地下三层层底板完成荷荷载传递，且且地下室装修修施工已经完完毕无法进行行卸荷，经多多次研究考虑虑后采用钢管管扣件桁架平平台体系方案案解决施工问问题。结合工程特点确确定钢管扣件件桁架平台的的选型及安装装方式，质量量控制措施及及标准，同时时针对桁架平平台在提升过过程中的稳定定性及提升到到指定高度后后的稳定性等等问题进行了了专项研究，总总结形成了钢钢管扣件桁架架平台体系施施工技术,编制了《高高大空间中庭庭钢管扣件桁桁架平台体系系施工工法》，并并对《高大空空间用附着式式电动施工平平台施工技术术》进行了科科技查新，成成功申报了实实用新型专利利《钢管扣件件桁架平台体体系》、发明明专利《钢管管扣件桁架平平台体系及其其施工方法》。2.2项目研究究的主要内容容为了全面的研究究钢管扣件桁桁架平台施工工的技术特点点和难点，本本项目组人员员查阅相关文文献、规范技技术要求，通通过设计和施施工技术创新新，并进行了了施工试验，确确定了钢管扣扣件桁架平台台的固定形式式、方法及提提升设备的合合理选择，保保证了工程的的安全和质量量。结合项目目情况，具体体主要内容如如下：钢管扣件桁架平平台体系利用用现场取材方方便的钢管、扣扣件制作成钢钢管扣件桁架架平台体系，同同时配以适当当的提升设备备，提升到指指定的施工高高度，解决了了中庭内部中中空无施工作作业面的难题题，为中庭式式结构的装修修施工开辟了了一条新的道道路。首先，以确保结结构施工安全全便利为前提提，简化钢管管扣件桁架施施工平台体系系为目的，将将桁架平台设设计分为主梁梁、次梁，尤尤其妥善处理理桁架主、次次梁节点焊接接处理以及桁桁架次梁扣件件连接节点。其次，根据如下下工况计算模模型，设计平平台支撑体系系。非施工状状态下，平台台是采用钢管管和钢管扣件件搭设而成的的一个桁架结结构，取一片片主梁验算其其仅承担桁架架平台自身自自重荷载工况况下的受力状状态，并且对对承载桁架施施工平台的楼楼板进行承载载能力验算；；施工状态下下，桁架架体体通过12道斜拉钢钢丝绳卸荷到到结构上，钢钢丝绳采用环环抱结构梁的的方法进行锚锚固，此时桁桁架架体两端端脱离电动施施工平台横梁梁，完全由112道斜拉钢钢丝绳进行卸卸荷，取一道道最不利受力力的钢丝绳进进行验算，该该状态下，取取一片桁架主主梁，验算其其承受施工活活荷载工况下下的受力状态态。最终可达达到合理布置置钢管桁架、简简化平台支撑撑体系的目的的。再次，根据该技技术成果的施施工特点，制制定合理的施施工流程，并并采用针对性性措施进行施施工，桁架平平台搭设完成成后要先后进进行桁架平台台静载试验和和桁架平台提提升试验，确确保桁架平台台整体结构可可靠。第三章：钢管扣扣件桁架平台台体系的研究究3.1钢管扣件件桁架平台在对待高大空间间顶部装修、翻翻新及维修等等相关施工内内容时，常规规处理方案为为搭设满堂红红式脚手架,,提供上部操操作平台。采采用满堂红式式脚手架人工工、物料投入入较大,经济性较差差且施工过程程中安全性较较差。工程人人员想到采用用桁架结构形形式来替代满满堂红脚手架架，因为桁架架结构具有如如下特点：各各杆件受力均均以单向拉、压压为主，通过过对上下弦杆杆和腹杆的合合理布置，可可适应结构内内部的弯矩和和剪力分布。由由于水平方向向的拉、压内内力实现了自自身平衡，整整个结构不对对支座产生水水平推力。结结构布置灵活活，应用范围围非常广。桁桁架梁和实腹腹梁（即我们们一般所见的的梁)相比，在抗抗弯方面，由由于将受拉与与受压的截面面集中布置在在上下两端，增增大了内力臂臂，使得以同同样的材料用用量，实现了了更大的抗弯弯强度。在抗抗剪方面，通过合理理布置腹杆，能能够将剪力逐逐步传递给支支座。这样无无论是抗弯还还是抗剪，桁桁架结构都能能够使材料强强度得到充分分发挥，从而而适用于各种种跨度的建筑筑屋盖结构。更更重要的意义义还在于，它它将横弯作用用下的实腹梁梁内部复杂的的应力状态转转化为桁架杆杆件内简单的的拉压应力状状态，使我们们能够直观地地了解力的分分布和传递，便便于结构的变变化和组合。然而，常见桁架架结构多为钢钢结构，构件件之间为焊接接连接，其造造价较高，加加工周期长，焊接连接要要求较高，重重复利用率较较低的缺点。因此，我们想到利用现场取材方便的钢管、扣件制作成钢管扣件桁架。钢管扣件桁架平平台体系包括括一列平行设设置的主梁桁桁架和若干行行平行设置的的次梁桁架，两两者纵横交错错插接形成网网格状骨架以以及其上密铺铺有平台板，主主梁桁架和次次梁桁架等高高，两者相交交处通过直角角扣件连接。钢管扣件桁桁架平台主次次梁节点处无无需焊接，在确保施工平平台安全性的的同时降低了了连接要求，具具有搭拆方便便，可重复利利用等优点。同时，钢管扣扣件桁架平台台可与电动平平台组合使用用，广泛应用用于工程施工工中的操作平平台。1－主梁桁架、2－次梁桁架架、3－平台板、A－主梁桁架节节点、B－次梁桁架架节点、C－主、次梁梁连接节点、D－桁架次梁扣扣件连接节点点钢管扣件桁架平平台的组成3.2附着式电电动施工平台台附着式电动施施工升降平台台可分为：平平台轨道及底底座、施工平平台、机械升升降机三大部部分。现场施施工时，将定定型的平台轨轨道及基座固固定于承重结结构构件之上上，利用机械械升降机与施施工平台将施施工人员提升升至施工操作作面上。电动施工升降平平台由专业设设备厂家现场场进行组装，选选用双柱式电电动施工升降降平台，有利利于后期桁架架平台的提升升，电动施工工升降平台如如图：双柱式平台安装装完成图示3.3钢管扣件件桁架平台体体系钢管扣件桁架平平台体系，由由电动升降平平台和钢管扣扣件桁架平台台组成。钢管管扣件桁架平平台包括一列列平行设置的的主梁桁架和和若干行平行行设置的次梁梁桁架，两者者纵横交错插插接形成网格格状骨架，其其上密铺有平平台板，主梁梁桁架和次梁梁桁架等高，两两者相交处通通过直角扣件件连接。施工工中先组装钢钢管扣件桁架架平台，然后后再由专业厂厂家组装电动动升降平台，钢钢管扣件桁架架平台的主梁梁桁架与电动动施工升降平平台梁的交点点处通过设置置一对角钢形形成铰接连接接，由电动升升降平台将钢钢管扣件桁架架平台提升到到施工作业高高度，并采用用钢丝绳与建建筑结构拉接接固定，形成成钢管扣件桁桁架平台体系系。钢管扣件桁架平平台体系，由由电动升降平平台和钢管桁桁架平台组成成，如图：1－主梁桁架、7－密目安全全网、8－电动平台台钢管扣件桁架平平台体系使用用示意3.4钢管扣件件桁架平台体体系的提升1.桁架平台提提升实验合格格后方可正式式进行提升，现现场提升过程程中要有现场场指挥、安全全主管、技术术主管在现场场监督，若出出现异常情况况应马上停止止提升，确认认问题解决后后，方可继续续提升。2.桁架平台提提升的同步控控制方法：①同一侧的两两台机组设备备本身有同步步调平装置，通通过电机的行行程开关来保保证同一侧的的两台机组同同步提升，如如果同一侧的的两边电机高高低差大于100mm，高边的电电机会自动停停止，待低边边的电机上升升到位后再提提升。②两侧对面的的平台通过设设置调平水管管的方法，通通过操作人员员的观察来调调节提升时同同步性，具体体方法是：在在每侧电动平平台上，设置置一根注满水水的U型透明水管管，U型水管两边边做好刻度标标记，操作人人员在提升时时观察U型水管两边边做好的刻度度标记，当水水面超过刻度度值时，操作作人员及时调调整。3.桁平台提升升过程需分段段进行，每提提升10-15米进行一次次检查，须确确保桁架平台台及电动施工工升降平台无无异常状况后后方可继续提提升。4.提升过程中中操作人员需需系好安全绳绳，安全绳必必须与建筑结结构牢固连接接，且安全绳绳要有足够长长度，确保操操作人员可以以通过安全绳绳逃生。5.钢管扣件桁桁架平台体系系的固定钢管扣件桁架平平台提升到位位后，通过12道斜拉钢丝丝绳卸荷到建建筑结构上，钢钢丝绳采用环环抱结构梁的的方法进行锚锚固，此时桁桁架平台两端端脱离电动施施工平台横梁梁，完全由12道斜拉钢丝丝绳进行卸荷荷、固定如图图：钢管扣件桁架平平台体系卸荷荷固定示意第四章：钢管扣扣件桁架平台台体系的安全全性能验证4.1桁架受力力验算（一）非施工状状态下该操作平台如上上图所示，它它是采用钢管管和钢管扣件件搭设而成的的一个桁架结结构，在非施施工状态下，取取一片主梁进进行验算，受受力简图如下下：F和q计算如下下：主梁铺设间距为为1.5m，共12排，次梁铺铺设间距为1.6m，共8排脚手板重量按00.35KKN/m2，φ48×3..5钢管自重取0.03884KN//m，(1)、次梁和和立杆自重主梁铺设的间距距为1.5m，其上承受受了次梁和立立杆的自重，立立杆长度5.0m，所以F1＝(1.55m×2根＋5.0m××1根)×0.00384KKN/m＝0.3KKN(2)、钢管扣扣件自重每个点4个直角角扣件、2个旋转扣件件，所以有F2＝4×0..0132＋2×0.00146＝0.0822所以作用于每个个节点的集中中荷载为：F＝F1＋F2＝0.38KN(3)、主梁自自重主梁斜支撑杆采采用的是φ22螺纹钢，焊焊接在上下弦弦杆上，自重重为0.0299KN/m，长度取2.1m，共9根，主梁上上下弦杆采用用的是φ48钢管，焊接接重量取0.18KKN，即(14.4×22×0.03384)+((2.1×99×0.0229)+0..18＝1.83KN转换成线荷载qq＝1.83//14.4==0.13KKN/m桁架内力计算：：由以上受力简图图和F值可求得该该桁架的节点点受力图为:桁架各杆件所受受的轴力图为为：由上图可知，上上弦杆所受的的最大压力为为Nmax==8.37KN，以此作为为验算对象，该该上弦杆采用用的是Φ48×3..2钢管，φ48×3..2钢管截面特特性如下：A=4.5cmm2ix=115.87mmm1、长细比计算算：<，查表得稳定定系数Φ=0.6332、杆身稳定计计算：所以该压杆稳定定性满足要求求！桁架挠度计算：：把该主梁简化为为简支梁，如如下图所示，该主梁截面如下下图所示：对Φ48×3..2钢管，IX＝A＝4.5cmm2对于该组合截面面：惯性距I＝(11.335＋4.5×4402)×22＝144222.7cmm4a)、在均布荷荷载q作用下挠度度计算：b)、在集中力力F作用下挠度度计算：集中力F均分为为9跨，即n＝9，所以：总的挠度为：22.45＋3.5＝6mm＜l/500＝28mm满足要求！（二）施工状态态下桁架架体体在施工状态态下，通过12道斜拉钢丝丝绳卸荷到结结构上，钢丝丝绳采用环抱抱结构梁的方方法进行锚固固，此时桁架架架体两端脱脱离电动施工工平台横梁，完完全由12道斜拉钢丝丝绳进行卸荷荷。钢丝绳验算钢丝绳拉结如下下图所示：钢丝绳拉结示意意图受力简图为：使用工况况下，在桁架架平台上搭设设了上层工人人操作平台，该该操作平台由由钢管扣件搭搭设，立杆上上加了4道横杆和纵纵杆，这些荷荷载通过立杆杆传递到主梁梁上，施工活活荷载取1KN//m2，荷载统计计如下：后搭钢管架自重重：(11.55m×12＋16.6mm×8)××4×0.00384＝41.6KN施工活荷载：111.5×116.6×11＝190.99KN脚手板自重：111.5×116.6×00.35＝66.8KN由前面统计可知知桁架平台自自重为：60KN所以每根钢丝绳绳承受的竖向向荷载为：(41.6+1190.9++66.8++60)/112＝29.9KN钢丝绳与大横杆杆之间的夹角角为60°，所以钢丝丝绳所受的拉拉力为：F拉＝29.99/sin660°＝34.5KN选Φ15.5、6×19，公称抗拉拉强度=19611N/mm22的钢丝绳进进行卸荷，该该钢丝绳的钢钢破断拉力为为175KN，在实际施施工过程中，每每根钢丝绳缠缠2道进行卸荷荷，即每道钢钢丝绳为双倍倍破断力，即即350KN。为了安全考虑，乘乘于8倍的安全系系数，即8×F拉＝276KKN＜350KKN所以所选钢丝绳绳的破断拉力力满足要求。2、桁架平台主主梁验算由于在施施工状态下，桁桁架平台卸荷荷到12根钢丝绳上上，此时桁架架架体两端脱脱离电动施工工平台横梁，完完全由12根钢丝绳承承担架体的荷荷载，取一片片桁架进行计计算，受力简简图如下所示示：在施工状态下的的荷载统计如如下：施工活荷载：111.5×116.6×11＝190.99KN脚手板自重：111.5×116.6×00.35＝66.8KN立杆杆上加了4道横杆和纵纵杆，这些荷荷载通过立杆杆传递到主梁梁上，后加加钢管架自重重：(11.55m×12＋16.6mm×8)××4×0.00384＝41.6KN，共有12×8＝＝96个节点承受受这些荷载，每每个节点为(190..9＋66.8＋41.6))/96＝3.1KKN加上架体次梁、立立杆、钢管扣扣件自重荷载载后，集中力力F＝0.3＋3.1＝3.4KKN均布荷载q＝00.13KKN/m通过计算可得架架体内力图为为：节点受力图：各杆件的轴力图图：由上图可知上弦弦杆受轴向压压力最大值为为Nmax＝9.68KN，立杆所受受轴向压力最最大值为Nmax＝11.666KN，斜杆所受受压力值最大大为Nmax＝8.07KN，它们都为为受压杆，分分别以它们作作为验算对象象，验算其稳稳定性。上弦杆：采用的是Φ488×3.2钢管，φ48×3..2钢管截面特特性如下：A=4.5cmm2ix=115.87mmm(1)、长细比比计算：<，查表得稳定定系数Φ=0.633(2)、杆身稳稳定计算：满足要求！立杆：采用的是Φ488×3.2钢管，φ48×3..2钢管截面特特性如下：A=4.5cmm2ix=115.87mmm(1)、长细比比计算：<，查表得稳定定系数Φ=0.8994(2)、杆身稳稳定计算：满足要求！斜杆：采用的是Φ222圆钢，φ22圆钢截面特特性如下：A=3.8ccm2ix==0.55ccm(1)、长细比比计算：有效受受压长度取1200mmm<，查表得稳定定系数Φ=0.177(2)、杆身稳稳定计算：满足要求！3、顶板强度验验算斜拉钢丝绳卸荷荷到顶板结构构上，其竖向向拉力对顶板板有弯矩的作作用，现对其其强度验算如如下：(1)、计算单单元顶板可看成是一一块悬挑板，取取宽度1m的板带作为为计算单元。(2)、荷载计计算悬挑板厚度0..2m，宽度1.2m，混凝土重重度qk=25KKN/m3。悬挑板自重：q1=γ0qkkbh=1..2×25××（1×0.2）＝6KN/mm钢丝绳竖向拉力力：F=29.9KN(3)、受力简简图及弯矩计计算弯矩计算：计算悬挑板B点点处的弯矩值值：由悬挑板自重产产生的弯矩：：M1=EQ6×1..22×0..5=4.332KN·m由斜拉钢丝绳竖竖向拉力产生生的弯矩：M2=29.99×1.2==35.8KKN·m所以挑板B点处处的弯矩值：：M=M1++M2=44.32+335.8=440.2KKN·m(4)、悬挑板板所能承受的的极限弯矩Mu由结构图查得，板板厚度200mm，板混凝土土强度等级按按照C30进行验算，板板配筋直径为为14mm，间距为200mm的三级钢筋筋。查混凝土土结构计算手手册得；fcm=114.3N//mm2，fy=3360N/mmm2h0=200--15=1885mmAS=770mmm2ξ=Asfy//(bh0fcm)==770×3360/（1000××185×114.3）＝0.1055αs=ξ(1--0.5ξ)=0.0099Mu=αsbh02ffcm=00.099××1000××1852××14.3＝48.455KN·m＞M=40..2KN·m顶板结构强度满满足要求。4、楼板承载能能力验算由于在在使用工况下下，桁架平台台已经完全卸卸荷到结构上上，所以在非非施工状态下下，当桁架基基础平台搭设设完毕时，对对楼板的承载载最为不利，此此时楼板承受受电动施工平平台自重和桁桁架基础平台台的自重，以以此作为验算算对象。(1)、荷载统统计：立柱每节自重：：49.8Kg，共58节，总重G1=499.8×588=28888.4Kg==28.9kN驱动器底座：5580KG==5.8KKN横梁：1.5mm横梁共6节，每节重重量1.67KKN，1.0m横梁共6节，每节1.18KKN总重：(1.667×6＋1.18××6)/2＝8.55KN桁架基础平台自自重：60KN，共由4个机位承担担所以每个机位处处楼板所承受受的荷载为：：28.9＋5.8＋8.55＋(60/44)＝58.255KN(2)、楼板板承载能力验验算：作用到楼板的荷荷载为：58.255KN/100m2＝5.8KKN/m2楼板底部搭设碗碗扣架进行支支撑，并且机机位下部有梁梁支撑，所以以共有2层楼板+梁来承受这这些荷载，楼楼板满足承载载要求。4.2静载试验验及桁架平台台提升试验1．桁架平台在在五层楼面搭搭设完成以后后，要求做静静载实验：按按