1、某工程停機坪結構設計及施工措施方案優(yōu)化余佑鐘（福建三木集團股份有限公司，福州，350005）摘要：本文介紹了某超高層建筑頂部配套直升機停機坪的結構設計及施工優(yōu)化方案。停機坪結構邊緣局部超出主體結構，原設計結構施工需要自屋面板搭設高大模板支撐體系，超出主體結構部分支撐體系需要搭設懸挑腳手架支撐體系。通過設計方案優(yōu)化后，停機坪結構施工不再需要搭設高大模板支撐體系，只需操作及防護腳手架，大大降低了施工難度、減小安全風險，提高施工質(zhì)量，同時降低施工成本，取得了良好的經(jīng)濟及社會效益。關鍵詞：停機坪、設計、施工、優(yōu)化Structural Design and Optimization of Constru
2、ction Measures of a HelipadYu Youzhong(Fujian Sanmu group Co., Ltd. , Fuzhou, 350005)Abstract: Structural design and optimization of construction measures of a helipad on the top of a high-rise building are described in this paper. Helipad structure is locally beyond the edge of the main structure o
3、f the high-rise building. Then，tall template support system from the roof is needed in the original design program. And cantilevered scaffold support system is also needed for the local parts beyond the edge of the main structure. By optimizing the design, tall template support system is no longer n
4、ecessary and only simply operation and protective scaffolding are in need finally. The difficulty of construction and security risks are greatly reduced. Construction quality is improved. Construction costs are accordingly reduced and good economic and social benefits are achieved.Keywords: helipad,
5、 design, construction, optimization1. 工程概況本工程位于福州市晉安區(qū)，總建筑面積294535，地下室占地面積41110。地下室二層，由8棟超高層住宅及一棟2層商業(yè)裙樓組成，其中1#樓55層，建筑高度186.45m，在186.45m標高處為直升機停機坪結構；2、3#樓45層,建筑高度143.95.15m；5、6、7#樓48層，建筑高度154.80m；9#樓49層，建筑高度155.95m；主體結構采用剪力墻結構。2. 停機坪結構原設計方案2.1停機坪結構原設計概況停機坪結構設計時按輕型直升機荷載考慮，等效均布荷載按5KN/設計，豎向支撐結構為鋼筋混凝土剪力墻，
6、水平結構為鋼筋混凝土梁板結構，在懸挑鋼筋混凝土梁距結構3米處設置型鋼斜撐，型鋼斜撐與預埋在下層的預埋件通過高強螺栓連接。停機坪水平結構為為直徑26m懸挑鋼筋混凝土梁板結構，最大懸挑長度為7.3m，混凝土強度等級C30，板厚200mm，主梁截面尺寸為500mm800600mm（集中線荷載為15KN/20KN/）。停機坪結構在1-B軸以南及1-K軸以北部分外伸超出主體結構，超出主體結構做大距離為1-131-16軸交1-K1-M軸及西北角1-21-5軸交1-K1-M軸區(qū)域，伸出主體結構最大距離為5.8m，具體見圖1。圖1 停機坪結構超出主體結構范圍3停機坪結構原設計方案下的施工措施方案3.1停機坪結
7、構施工措施方案分析停機坪結構施工包括混凝土工程、鋼結構工程（型鋼斜撐），需要采用的施工措施方案為高大模板支撐體系。停機坪水平懸挑結構梁主梁線荷載為20KN/，周邊弧形梁線荷載為15KN/，施工時混凝土及鋼筋自重荷載較大。考慮屋面板的結構防水效果及懸挑支撐體系的鋼絲繩卸荷設置問題，停機坪超出主樓部分的懸挑支撐體系起始搭設標高不宜設置在屋面板處，設置在55層結構標高處。停機坪支撐體系搭設在屋面板區(qū)域的搭設高度為11m，懸挑支撐體系區(qū)域搭設高度為14.35m，屬于高大模板支撐體系，且懸挑外伸達5.8m。3.2停機坪模板支撐體系方案設計 停機坪模板支撐體系方案設計從兩個方面分析：一是扣件式鋼管腳手架支
8、撐體系方案設計；二是支撐體系懸挑結構方案設計。懸挑結構方案為停機坪方案重點，本文僅說明懸挑結構方案。3.2 3.2.2支撐體系懸挑結構方案由圖1可見停機坪結構各區(qū)域超出主體結構的最大距離為1400mm、3476mm、5884mm。根據(jù)現(xiàn)有施工技術，支撐體系懸挑結構方案可采用懸挑型鋼和懸挑鋼桁架，本工程懸挑長度較長，且為高大模板支撐體系，采用懸挑桁架結構。1、 懸挑桁架結構方案設計 懸挑桁架懸挑長度2.5m，采用型鋼I20懸挑梁+1道I16型鋼斜撐+1道反拉鋼絲繩的結構形式；當懸挑桁架懸挑長度2.5m時采用型鋼I20懸挑梁+2道I16型鋼斜撐+2道反拉鋼絲繩的結構形式，具體桁架設計如下：主懸挑梁
9、采用I20工字鋼，設置在55層結構板面上，錨固長度懸挑長度，錨固段通過預埋在55層樓板內(nèi)的A20圓鋼錨環(huán)固定。支撐型鋼與預埋54層結構的預埋件焊接，與懸挑型鋼在支撐體系弧形梁下外排立桿支撐點處焊接，焊縫等級為二級。反拉鋼絲繩為619直徑21.5mm的鋼絲繩，與懸挑工字鋼的拉結結點設置在型鋼梁最外端，與主體結構連接設置在56層板面預埋的A20預埋吊環(huán)上。懸挑桁架剖面見圖2、圖3。圖2 懸挑桁架方案一剖面圖圖3 懸挑桁架方案二剖面圖4停機坪結構設計及施工措施方案優(yōu)化4.1停機坪結構設計方案優(yōu)化由于在原停機坪結構設計下施工措施方案復雜，施工難度大，工期長，安全風險高，經(jīng)施工單位建議，建設單位會同設計
10、單位提出停機坪結構設計進行優(yōu)化。設計單位重新對停機坪結構進行設計，將原來的懸挑鋼筋混凝土結構優(yōu)化為型鋼懸挑梁+鋼筋桁架樓承板自承重結構，具體設計概況如下：懸挑鋼結構鋼材等級為Q345B，型鋼懸挑主梁最大懸挑長度7200mm，次梁最大跨度7390mm，型鋼梁截面尺寸有：H5503001620、H4002001220，主次梁及周邊弧形梁通過高強螺栓或焊接連接形成平面框架，同時在型鋼外挑3000mm處設置型鋼斜撐。鋼筋桁架樓承板板厚為200mm，混凝土等級C30，最大跨度為4200mm，鋼筋桁架采規(guī)格為TD6-170。4.2施工措施方案優(yōu)化停機坪結構設計方案優(yōu)化后成自承重結構后,施工措施方案可進行大
11、量優(yōu)化，取消停機坪高大模板支撐體系搭設，優(yōu)化為鋼管腳手架操作腳手架，做操作平臺及安全防護之用。 4.3操作腳手架懸挑結構設計在停機坪結構超出主體結構區(qū)域需要搭設懸挑腳手架，由于懸挑結構只需要承受腳手架自重及施工荷載，懸挑結構由原來的懸挑桁架優(yōu)化為懸挑工字鋼且，腳手架懸挑結構設計如下：1、腳手架懸挑結構設計在停機坪結構超出主體結構最大距離為1500mm，加上超出結構邊緣的800操作空間，型鋼懸挑結構懸挑長度2300，采用型鋼懸挑+2道反拉鋼絲繩結構。在停機坪結構超出主體結構最大距離達5800mm區(qū)域，懸挑結構最大懸挑長度6400mm。為減小懸挑長度，根據(jù)該區(qū)域主體結構的L形結構在設置支撐框架減小
12、懸挑長度，懸挑結構采用型鋼懸挑+2道支撐框架支撐+2道反拉鋼絲繩結構，將懸挑主梁懸挑長度控制在1500mm以內(nèi)。2、懸挑工字鋼設置及鋼絲繩反拉體系設置懸挑型鋼梁為支撐體系主要求受力構件，采用I18工字鋼，布置在55層板面位置，腳手架搭設高度14.35m。在懸挑型鋼梁下設置三排懸挑工字鋼，間距1000mm，弧形梁區(qū)域工字鋼間距為1.5m。懸挑工字鋼懸挑長度根據(jù)停機坪結構邊緣外加800mm確定，錨固長度1.5倍懸挑長度，錨固在預留在主體結構板面的圓鋼錨環(huán)內(nèi)，圓鋼錨環(huán)采用A20圓鋼。反拉鋼絲繩采用619直徑21.5鋼絲繩，鋼絲繩與主體結構拉結點設置在懸挑工字鋼端部及懸挑段中部，與主體結構連接設置在5
13、6層、屋面機房板面及構架梁上預埋的A20預埋吊環(huán)上。懸挑工字鋼平面圖見圖4、剖面圖見圖6、圖7。圖4 懸挑桁架平面布置圖 圖5 無支撐框架懸挑結構剖面圖圖6 有支撐框架懸挑結構剖面圖3、支撐框架結構在型鋼懸挑型鋼梁超出主體結構長度3400mm處，設置一道支撐框架，設置支撐框架后懸挑工字鋼最大懸挑長度為1300mm。在型鋼懸挑型鋼梁超出主體結構長度5800mm處設置兩道支撐框架，設置支撐框架后懸挑工字鋼最大懸挑長度為1500mm。支撐框架水平工字鋼采用I30工字鋼，在55層結構施工時預埋在55層板面上，斜撐工字鋼采用I18工字鋼，待腳手架拆除至55層板面時進行與水平支撐鋼梁焊接，與預埋在54層預
14、埋板焊接，焊縫等級二級。支撐框架見圖7。圖7 支撐框架立面圖5優(yōu)化后施工措施方案優(yōu)勢分析1、 施工難度降低停機坪結構優(yōu)化前停機坪施工措施方案為高大模板支撐體系，搭設最大高度達14.35m，施工工程量較大，存在一定施工難度。停機坪結構優(yōu)化后施工措施方案為操作腳手架，施工難度降低，主要體現(xiàn)在一下幾個方面：（1）操作腳手架搭設面積減小，僅搭設結構型鋼梁下部區(qū)域，且鋼管搭設密度變小，施工工程量減小。（2）懸挑結構由懸挑桁架優(yōu)化為懸挑型鋼形式，懸挑結構安裝、拆除施工難降低。2、 提高施工安全性高大模板支撐體系是屬于危險性較大分部分項工程，是建筑施工安全管理重點，對存在懸挑形式的高大模板支撐體系更是存在較
15、大安全風險。優(yōu)化后懸挑腳手架，很大程度上降低了施工安全管理難度，提高施工安全性。3、 加快施工進度原模板支撐體系鋼管較密、懸挑結構復雜，施工工程量大、且存在大量高空吊裝、焊接及切割施工，支撐體系搭設及拆除施工周期較長。懸挑結構支撐體系拆除需要待混凝土結構達到設計強度后方可進行拆除，影響需支撐體系拆除后進行施工屋面工程及外立面幕墻裝飾工程施工。優(yōu)化的腳手架施工工程僅為原方案的40%，施工進度較快，且結構施工完成即可進行腳手架拆除及后續(xù)施工，施工進度加快。4、 降低施工成本優(yōu)化后的施工措施方案在周轉(zhuǎn)材料投入如鋼管、扣件、工字鋼等方面僅為原方案40%，安裝、拆除工程量減小，顯著降低了施工人工費、材料
16、采購費及材料租賃費等費用，降低了施工成本。結語本工程停機坪結構設計及施工措施方案優(yōu)化實例表明在建筑工程設計及施工階段，通過設計單位與施工單位將先進的設計理念和施工技術相結合，在優(yōu)化結構設計方案基礎上進行施工方案優(yōu)化的設計-施工綜合應用技術，在降低施工難度、提高施工安全性、保證工程質(zhì)量及降低施工成本等方面可取得良好效果。參考文獻：1 朱國梁.高空大懸挑鋼筋混凝土結構的高支模施工工法J.深圳土木與建筑，2006（1）：53-56.2 北京鋼鐵設計研究總院.GB50017-2003 鋼結構設計規(guī)范S.北京：中國計劃出版社，2003.3 中國建筑科學研究院，江蘇南通二建集團有限公司.JGJ130-2011 建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范S.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.4 中國建筑科學研究院.GB50009-2012 建筑結構荷載規(guī)范S.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.5 豐艷琴，張凱華，馬純權，等. 大跨度懸挑混凝土結構支撐體系設計與施工J.施工技術，2013,14（7）：90-93. 作者簡介：余佑鐘（1973.9）就職福建三木集團股份有限公司，學歷：本科 職稱：工程師郵箱：1716448953聯(lián)系電話：13706956423
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