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1、某工程停機(jī)坪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工措施方案優(yōu)化余佑鐘（福建三木集團(tuán)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(jī)停機(jī)坪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工優(yōu)化方案。停機(jī)坪結(jié)構(gòu)邊緣局部超出主體結(jié)構(gòu)，原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)施工需要自屋面板搭設(shè)高大模板支撐體系，超出主體結(jié)構(gòu)部分支撐體系需要搭設(shè)懸挑腳手架支撐體系。通過設(shè)計(jì)方案優(yōu)化后，停機(jī)坪結(jié)構(gòu)施工不再需要搭設(shè)高大模板支撐體系，只需操作及防護(hù)腳手架，大大降低了施工難度、減小安全風(fēng)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(jì)及社會效益。關(guān)鍵詞：停機(jī)坪、設(shè)計(jì)、施工、優(yōu)化Structural Design and Optimization of Constru2、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 o3、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 n4、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(biāo)高處為直升機(jī)停機(jī)坪結(jié)構(gòu)；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(jié)構(gòu)采用剪力墻結(jié)構(gòu)。2. 停機(jī)坪結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)方案2.1停機(jī)坪結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)概況停機(jī)坪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時按輕型直升機(jī)荷載考慮，等效均布荷載按5KN/設(shè)計(jì)，豎向支撐結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土剪力墻，6、水平結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，在懸挑鋼筋混凝土梁距結(jié)構(gòu)3米處設(shè)置型鋼斜撐，型鋼斜撐與預(yù)埋在下層的預(yù)埋件通過高強(qiáng)螺栓連接。停機(jī)坪水平結(jié)構(gòu)為為直徑26m懸挑鋼筋混凝土梁板結(jié)構(gòu)，最大懸挑長度為7.3m，混凝土強(qiáng)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(jī)坪結(jié)構(gòu)在1-B軸以南及1-K軸以北部分外伸超出主體結(jié)構(gòu)，超出主體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)最大距離為5.8m，具體見圖1。圖1 停機(jī)坪結(jié)構(gòu)超出主體結(jié)構(gòu)范圍3停機(jī)坪結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)方案下的施工措施方案3.1停機(jī)坪結(jié)7、構(gòu)施工措施方案分析停機(jī)坪結(jié)構(gòu)施工包括混凝土工程、鋼結(jié)構(gòu)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(jī)坪水平懸挑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)防水效果及懸挑支撐體系的鋼絲繩卸荷設(shè)置問題，停機(jī)坪超出主樓部分的懸挑支撐體系起始搭設(shè)標(biāo)高不宜設(shè)置在屋面板處，設(shè)置在55層結(jié)構(gòu)標(biāo)高處。停機(jī)坪支撐體系搭設(shè)在屋面板區(qū)域的搭設(shè)高度為11m，懸挑支撐體系區(qū)域搭設(shè)高度為14.35m，屬于高大模板支撐體系，且懸挑外伸達(dá)5.8m。3.2停機(jī)坪模板支撐體系方案設(shè)計(jì) 停機(jī)坪模板支撐體系方案設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)；二是支撐體系懸挑結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。懸挑結(jié)構(gòu)方案為停機(jī)坪方案重點(diǎn)，本文僅說明懸挑結(jié)構(gòu)方案。3.2 3.2.2支撐體系懸挑結(jié)構(gòu)方案由圖1可見停機(jī)坪結(jié)構(gòu)各區(qū)域超出主體結(jié)構(gòu)的最大距離為1400mm、3476mm、5884mm。根據(jù)現(xiàn)有施工技術(shù)，支撐體系懸挑結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。1、 懸挑桁架結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 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(jié)構(gòu)形式；當(dāng)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(jié)構(gòu)形式，具體桁架設(shè)計(jì)如下：主懸挑梁9、采用I20工字鋼，設(shè)置在55層結(jié)構(gòu)板面上，錨固長度懸挑長度，錨固段通過預(yù)埋在55層樓板內(nèi)的A20圓鋼錨環(huán)固定。支撐型鋼與預(yù)埋54層結(jié)構(gòu)的預(yù)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(diǎn)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(jié)結(jié)點(diǎn)設(shè)置在型鋼梁最外端，與主體結(jié)構(gòu)連接設(shè)置在56層板面預(yù)埋的A20預(yù)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(jī)坪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工措施方案優(yōu)化4.1停機(jī)坪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化由于在原停機(jī)坪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下施工措施方案復(fù)雜，施工難度大，工期長，安全風(fēng)險高，經(jīng)施工單位建議，建設(shè)單位會同設(shè)計(jì)10、單位提出停機(jī)坪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。設(shè)計(jì)單位重新對停機(jī)坪結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，將原來的懸挑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化為型鋼懸挑梁+鋼筋桁架樓承板自承重結(jié)構(gòu)，具體設(shè)計(jì)概況如下：懸挑鋼結(jié)構(gòu)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(qiáng)螺栓或焊接連接形成平面框架，同時在型鋼外挑3000mm處設(shè)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(jī)坪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化后成自承重結(jié)構(gòu)后,施工措施方案可進(jìn)行大11、量優(yōu)化，取消停機(jī)坪高大模板支撐體系搭設(shè)，優(yōu)化為鋼管腳手架操作腳手架，做操作平臺及安全防護(hù)之用。 4.3操作腳手架懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在停機(jī)坪結(jié)構(gòu)超出主體結(jié)構(gòu)區(qū)域需要搭設(shè)懸挑腳手架，由于懸挑結(jié)構(gòu)只需要承受腳手架自重及施工荷載，懸挑結(jié)構(gòu)由原來的懸挑桁架優(yōu)化為懸挑工字鋼且，腳手架懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：1、腳手架懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在停機(jī)坪結(jié)構(gòu)超出主體結(jié)構(gòu)最大距離為1500mm，加上超出結(jié)構(gòu)邊緣的800操作空間，型鋼懸挑結(jié)構(gòu)懸挑長度2300，采用型鋼懸挑+2道反拉鋼絲繩結(jié)構(gòu)。在停機(jī)坪結(jié)構(gòu)超出主體結(jié)構(gòu)最大距離達(dá)5800mm區(qū)域，懸挑結(jié)構(gòu)最大懸挑長度6400mm。為減小懸挑長度，根據(jù)該區(qū)域主體結(jié)構(gòu)的L形結(jié)構(gòu)在設(shè)置支撐框架減小12、懸挑長度，懸挑結(jié)構(gòu)采用型鋼懸挑+2道支撐框架支撐+2道反拉鋼絲繩結(jié)構(gòu)，將懸挑主梁懸挑長度控制在1500mm以內(nèi)。2、懸挑工字鋼設(shè)置及鋼絲繩反拉體系設(shè)置懸挑型鋼梁為支撐體系主要求受力構(gòu)件，采用I18工字鋼，布置在55層板面位置，腳手架搭設(shè)高度14.35m。在懸挑型鋼梁下設(shè)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(jī)坪結(jié)構(gòu)邊緣外加800mm確定，錨固長度1.5倍懸挑長度，錨固在預(yù)留在主體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)拉結(jié)點(diǎn)設(shè)置在懸挑工字鋼端部及懸挑段中部，與主體結(jié)構(gòu)連接設(shè)置在513、6層、屋面機(jī)房板面及構(gòu)架梁上預(yù)埋的A20預(yù)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(jié)構(gòu)剖面圖圖6 有支撐框架懸挑結(jié)構(gòu)剖面圖3、支撐框架結(jié)構(gòu)在型鋼懸挑型鋼梁超出主體結(jié)構(gòu)長度3400mm處，設(shè)置一道支撐框架，設(shè)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(jié)構(gòu)長度5800mm處設(shè)置兩道支撐框架，設(shè)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(jié)構(gòu)施工時預(yù)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(jìn)行與水平支撐鋼梁焊接，與預(yù)埋在54層預(yù)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(jī)坪結(jié)構(gòu)優(yōu)化前停機(jī)坪施工措施方案為高大模板支撐體系，搭設(shè)最大高度達(dá)14.35m，施工工程量較大，存在一定施工難度。停機(jī)坪結(jié)構(gòu)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(shè)面積減小，僅搭設(shè)結(jié)構(gòu)型鋼梁下部區(qū)域，且鋼管搭設(shè)密度變小，施工工程量減小。（2）懸挑結(jié)構(gòu)由懸挑桁架優(yōu)化為懸挑型鋼形式，懸挑結(jié)構(gòu)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(xiàng)工程，是建筑施工安全管理重點(diǎn)，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(fēng)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(jìn)度原模板支撐體系鋼管較密、懸挑結(jié)構(gòu)復(fù)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(shè)及拆除施工周期較長。懸挑結(jié)構(gòu)支撐體系拆除需要待混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可進(jìn)行拆除，影響需支撐體系拆除后進(jìn)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(jìn)度較快，且結(jié)構(gòu)施工完成即可進(jìn)行腳手架拆除及后續(xù)施工，施工進(jìn)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(fèi)、材料16、采購費(fèi)及材料租賃費(fèi)等費(fèi)用，降低了施工成本。結(jié)語本工程停機(jī)坪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工措施方案優(yōu)化實(shí)例表明在建筑工程設(shè)計(jì)及施工階段，通過設(shè)計(jì)單位與施工單位將先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和施工技術(shù)相結(jié)合，在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上進(jìn)行施工方案優(yōu)化的設(shè)計(jì)-施工綜合應(yīng)用技術(shù)，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(xiàn)：1 朱國梁.高空大懸挑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)研究總院.GB50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范S.北京：中國計(jì)劃出版社，2003.3 中國建筑科學(xué)研究院，江蘇南通二建集團(tuán)有限公司.JGJ130-2011 建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范S.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2011.4 中國建筑科學(xué)研究院.GB50009-2012 建筑結(jié)構(gòu)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(quán)，等. 大跨度懸挑混凝土結(jié)構(gòu)支撐體系設(shè)計(jì)與施工J.施工技術(shù)，2013,14（7）：90-93. 作者簡介：余佑鐘（1973.9）就職福建三木集團(tuán)股份有限公司，學(xué)歷：本科 職稱：工程師郵箱：1716448953聯(lián)系電話：13706956423