北京城建北方众邦装饰工程有限公司 北京 100016
摘要：随着社会经济、文化的不断发展，建筑艺术愈加多元，建筑造型愈加丰富，高大异型空间结构造型愈加常见，对于此类结构顶棚装饰工程施工用作业平台，受结构承载力、搭设周期及成本等因素的影响难以实现。既经济合理又安全可靠的作业平台是高大异型空间结构顶棚装饰的迫切需要。北京城建北方众邦装饰工程有限公司基于城奥大厦双曲面穹顶装修工程需要，研制出应用于高大异型空间结构装饰用索道吊挂式移动操作平台，其由索道系统、滑车系统、吊索系统、吊篮系统、安全系统五个子系统组成，通过现场制作、拼接及吊装技术的应用，成功解决此类空闲形式装饰施工操作平台搭设的难题，为工程顺利履约提供技术保障。
关键词：高大异型空间；索道ropeway；吊挂式ropeway；装饰用操作平台；Decorative operating platform
1立项背景
随着建筑工程建造技术的不断提升，建筑造型越来越丰富多彩，出现了双曲面空间等多种高大异型结构，对此类空间结构的顶棚装饰工程，传统的作业平台采用满堂脚手架，但许多情况下由于受现场条件满堂脚手架无法搭设，比如穹顶结构形式异型、楼板结构承载力不足；再者搭设满堂脚手架不经济、搭设周期长等问题凸显。如何满足既经济合理又能缩短工期的高大异型空间操作平台搭设是摆在我们施工人员面前的一个难题。
由北京城建北方众邦装饰工程有限公司承建的城奥大厦二期精装修工程，其中第18层为内外两层玻璃幕顶构成的双曲面空间结构，即内外双壳玻璃穹顶。为实现经济合理、安全稳定的施工作业平台搭设，公司积极进行施工技术创新和探索，创造性地研制出索道吊挂式移动操作平台。图1城奥大厦18层装饰效果图
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图1城奥大厦18层装饰效果图
Fig.1 Decoration renderings of the 18th floor of Chengao Mansion
2 工程难点分析
2.1局部条件复杂
公共展览区局部空间为内外双层双曲面玻璃穹顶，外穹顶为建筑物屋顶，内穹顶为建筑天井顶部，造型随建筑屋面呈不规则双曲面。对外穹顶结构梁柱进行装饰需用的操作平台，下部玻璃穹顶不具备搭设脚手架需求，上部双曲面穹顶，无工具式升降平台需要的空间条件。图2现场条件
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图2 现场条件
Fig.2 Field conditions
2.2装饰工序多，连续性强
屋面环梁、Y型柱装饰设计为GRG包封，面层涂饰，其他施工工序为基层钢骨架安装、GRG安装、GRG嵌缝、基层找补、打磨、喷涂等。如果采用扣件式钢管吊架，连墙件等部位要架体拆除后方可施工，不利于装饰连续作业，不能满足装饰整体观感质量，且安全可靠性差。
2.3运输条件差
公共展览区位于大厦十八、十九层以下已完成装饰工程施工，建筑外幕墙全部完成，因此材料运输，人员通行只能使用大厦内部电梯，经现场勘查测量，建筑内电梯轿厢最大尺寸为1850*2085*2700mm，因此运输材料长度不能大于3m。
3 索道吊挂式移动操作平台设计
3.1设计思路
钢管脚手架设有搭设条件，工具式升降平台没有空间条件。吊挂式脚手架又不能完满实现装饰效果需要，必须另辟蹊径。经现场勘查，沿着可行性稍强的吊挂式脚手架方案进行分析、深化，需设计出既满足屋顶结构梁、柱装饰，又脱离装饰部位的操作平台方能满足工程施工需求，又在外立面装饰用吊篮的启发下，开发设计了本系统。
3.2系统组成
索道吊挂式移动操作平台，是采用钢丝绳作为主要受力索道，配以轮式滑车和钢丝绳吊索将操作平台吊挂在结构梁上，吊篮系统作为施工人员主要施工操作平台，具体由以下五个系统构成。图3索道吊挂式移动操作平台示意图
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图3 索道吊挂式移动操作平台示意图
Fig.3 Schematic diagram of ropeway hanging mobile operating platform
3.2.1索道系统：由3道长度不同、相互独立平行的φ26钢丝绳组成，安装时先将钢丝绳一端缠绕固定在外穹顶的拱钢梁上，穿过中部拉钩，在另一端利用手动葫芦进行张拉，张拉力为20KN，锁固牢靠，防止松弛。[1]图4索道平面布置图
3.2.2滑动系统：由6个钢索滑车组成和两个手拉葫芦组成，每个滑车的定额承载力为19.6KN。滑车钢轮凹槽骑在索道上，下端与吊索连接；滑动时，通过手动葫芦拽拉吊篮进行移动。图5滑车侧面图
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图4 索道平面布置图
Fig.4 Ropeway layout
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图5 滑车侧面图
Fig.5 Side view of pulley
3.2.3吊索系统：由6φ16的钢丝绳与吊环组成，吊索上端与滑车连接，下端与吊环连接，将吊篮吊挂在索道下方。图6吊索连接构
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图6 吊索连接构
Fig.6 Sling connection structure
3.2.4吊篮系统：由方管钢焊接成的单元式桁架现场拼装组成的吊篮，每个单元长3m，单元与单元之间通过M12螺栓连接成整体[2]。图7 吊篮系统平面图、图8 吊篮系统立面图
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图7 吊篮系统平面图
Fig.7.Basket system plan
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图8 吊篮系统立面图
Fig.8 Elevation of hanging basket system
3.2.5安全系统：由2道φ11的钢丝绳单独与现有钢梁固定，以供作业人员吊挂安全绳。平台四周设置高度1.5m高护身栏[3]；底部焊接钢结构台阶，高度300mm，踏步面宽度250mm，便于施工人员站立。
4 技术特点
索道吊挂式移动操作平台施工技术本着解决高大异形空间装饰装修作业平台的难题，以分析现场条件入手，大胆设想，沿着可行性较强的吊挂脚手架方案进行分析优化，又在外立面装饰用吊篮的启发下，研发出了索道吊挂式移动操作平台，并结合使用需求，进行技术研究及应用，其特点如下：
4.1操作平台具有空中移动，为下部空间提供施工的条件。在高大空间结构中，充分利用主体结构的承载力，创造性地通过索道、滑车、吊索和吊篮的有效组合，构建出可移动的操作平台，施工人员可站在吊篮上作业。通过滑车、吊索系统控制吊篮移动，可满足移动平台区域内任意位置的施工需求，提供方便快捷的操作平台。
有利于优化施工工序，地面作业提前插入，避免传统落地式脚手架要等到架体完全拆除后进行地面作业。提高施工效率，缩短工期。图9操作平台使用照片
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图9操作平台使用照片
Figure 9.Photos of operating platform
4.2单元组拼，安拆方便，可周转使用。采用镀锌方钢管现场焊接成若干段单元式桁架；在吊装过程中逐个将其拼装成整体吊篮，拼装时相邻两段间用螺栓连接，现场组装十分方便；施工完毕可现场拆卸成多个体积较小的单元模块，通过货运电梯运离施工场地。操作平台安装使用的材料属于常见材料，易于加工，便于运输，可周转使用。
4.3操作简便。通过手拉倒链操纵滑车实现移动平台在索道上的移动；作业人员在地面上就可以完成整套系统的操作任务。
4.4保证各工序施工完整，防止质量通病。操作平台吊挂于装饰装修作业面以外的结构上，与装饰工作面无交叉，保证装饰装修工程工序的完整性和连续性，避免装修面层二次修补，防止装饰装修质量通病。
5效益分析
5.1经济效益
5.1.1成本对比
本工程若采用搭设脚手架作为操作平台，架体约4356m³（平均高度约6米，长度约33米，宽度约22米），成本约35.65万元，如表6-1所示；使用本技术发生成本约19万元，如表6-2所示，占比仅53%，其在成本上的优势是十分明显的。
表5-1 满堂红脚手架费用分析表
|
项目
|
用途
|
工程量
|
单价
|
总价/万元
|
|
拆/安内穹顶玻璃和金属装饰板
|
架体基础
|
726㎡
|
40元/㎡
|
2.90
|
|
满堂脚手架搭拆人工费
|
架体搭设
|
4356m³
|
67.5元/m³
|
29.40
|
|
钢管租赁费
|
架体搭设
|
9000m/60d
|
0.022元/（m·d）
|
1.18
|
|
扣件租赁费
|
架体搭设
|
26000个/60d
|
0.007元/（个·d）
|
1.09
|
|
脚手板租赁费
|
作业平台
|
990块/60d
|
0.2元/（块·d）
|
1.08
|
|
合计
|
-
|
-
|
-
|
35.65
|
表5-2 技术实施费用分析表
|
项目
|
用途
|
内容
|
总价/万元
|
|
材料/设备费
|
作业平台
|
索道钢丝绳、吊索钢丝绳、手拉倒链、索道滑车的相关部件
|
6.5
|
|
制作/安装
|
作业平台
|
操作平台系统现场组装
|
8.5
|
|
拆除费
|
作业平台
|
-
|
3
|
|
维护费
|
作业平台
|
-
|
1
|
|
合计
|
-
|
-
|
19
|
5.1.2工效对比
采用满堂红脚手架方案工期需要35.6天，如表6-3所示。使用本技术工期仅需14.7天，如表6-4所示，且对比两种方案所需劳动力资源存在很大差别，满堂红脚手架施工需要劳动力70人左右，而此技术仅需39人，大大减少了劳动力资源，提高了经济效益。
表5-3 满堂红脚手架搭设工效分析表
|
项目
|
规格
|
数量
|
劳动力（人）
|
工效
|
工期（d）
|
|
拆/安内穹顶玻璃
|
|
726㎡
|
10
|
10㎡/d
|
14
|
|
材料运输
|
-
|
-
|
10
|
-
|
5
|
|
立杆及剪刀撑
|
3m/根
|
1800根
|
15
|
30根/d
|
4
|
|
横杆
|
3m/根
|
1180根
|
15
|
30根/d
|
2.6
|
|
拆除
|
-
|
4356m³
|
10
|
-
|
5
|
|
楼板加固
|
-
|
726㎡
|
10
|
-
|
5
|
|
合计
|
-
|
-
|
70
|
-
|
35.6
|
表5-4 技术实施工效分析表
|
项目
|
规格
|
数量
|
劳动力（人）
|
工效
|
工期（d）
|
|
索道钢丝绳安装
|
Φ26（6*19+1）
|
115m
|
3
|
20m/d
|
1.9
|
|
吊索钢丝绳安装
|
Φ17（6*19+1）
|
45m
|
3
|
20m/d
|
0.8
|
|
钢丝绳固定
|
Φ11
|
95m
|
3
|
20m/d
|
1.6
|
|
索道滑车安装
|
5t
|
12个
|
3
|
4个/d
|
1
|
|
手拉倒链
|
2t
|
6个
|
3
|
1个/d
|
2
|
|
吊篮制作
|
50*70*4
|
572.8m
|
5
|
28m/d
|
2
|
|
吊篮安装
|
单元桁架
|
12组
|
3
|
10组/d
|
0.4
|
|
吊篮现场组装就位
|
18m*2.6m*1.5m
|
2个
|
8
|
0.125个/d
|
2
|
|
拆除
|
-
|
-
|
8
|
|
3
|
|
合计
|
|
|
39
|
|
14.7
|
参考文献：
[1]一般用途钢丝绳.GB/T 20118-2006
[2]钢结构设计标准规范.GB50017-2017
[3]建筑施工高处作业安全技术规范.JGJ80-2016