摘要：高层建筑连体结构是近年来发展起来的一种新型结构形式，一方面通过设置连体将不同的建筑物连在一起，使得其在功能上取得联系；另一方面由于连体结构独特的外形，带来建筑上独特的形体效果。但是由于连体结构需要协调两个建筑物之间的变形，受力复杂，故对于在施工上如何搭设施工平台也提出了很多难题，目前针对连体结构的施工方法不多，本文针结合工程实例对连体结构施工平台设计方案以及相关计算过程进行了分析探讨，供相似的工程观摩使用。
关键词：凯旋门式复杂连体结构；施工平台；设计
1.工程概况
本工程建筑物存在凯旋门结构，建筑高80米。东西单元之间的1-25层为挑空，26～31、屋面层有两侧梁板结构悬挑形成连体结构，该连接体跨度为6m，长度方向为8.375n。为了满足该连体结构26层以上的结构施工，在24层楼面架设钢梁组成钢架平台，26层以上的结构在此钢架平台上搭设支模排架、操作脚手架进行施工。
2.平台搭建安全方案设计
（16～17轴）/A～K轴纵向6000mm，采用9m长32a#工字钢作为排架底部支座，排架搭设采用钢管扣件的形式；（16～17轴）/K～M轴纵向8700mm，采用12m长40a#工字钢作为脚手架底座。与楼板采用后钻孔螺栓固定，两侧用直径18的钢丝绳拉锚。
为了方便今后的装修及拆除施工，该工字钢底座设置在24层楼面上。南北面外侧脚手架搭设高度为9m（第24～26层），至27层楼面处再挑型钢做悬挑脚手架。该排架使用至第24～26层装修完成为止，拆除时使用气焊隔断工字钢，从螺栓固定端人工抽出后使用人货梯转移出场。（见图1）
3.1恒荷载D
构件自重由程序自动计算。
3.2活荷载L
考虑24～25层（6.2m高）排架自重、26层结构自重、26层（3.1m高）排架自重、27层结构自重、施工荷载、平台底部硬隔离及安全网自重；12m高外脚手架自重。具体如下：
①250×570梁（边梁）排架立杆传递下来的竖向荷载：
N1=7.25KN（已包括24～25层排架、26层结构自重、施工荷载）
N2=1.2×（0.1×0.8+0.25×0.47）×0.71×25/2=2.10kN（27层的结构自重）
N3=1.2×（0.129×3.1+0.5×0.8×0.71）=0.82kN（26层模板及排架的自重）
N4=1.2×0.5×0.8×0.71=0.34kN（底部硬隔离及安全网自重）
N=N1+N2+N3+N4=10.51kN
②250×570梁（内部梁）排架立杆传递下来的竖向荷载：
N1=7.25KN（已包括24～25层排架、26层结构自重、施工荷载）
N2=1.2×（0.1×0.8+0.25×0.47/2）×0.71×25=2.96kN（27层的结构自重）
N3=1.2×（0.129×3.1+0.5×0.8×0.71）=0.82kN（26层模板及排架的自重）
N4=1.2×0.5×0.8×0.71=0.34kN（底部硬隔离及安全网自重）
N=N1+N2+N3+N4=11.37kN
③200×500双梁排架中间立杆传递下来的竖向荷载：
N1=8.84KN（已包括24～25层排架、26层结构自重、施工荷载）
N2=1.2×（0.5×0.1+0.4×0.4）×0.85×25=5.36kN（27层的结构自重）
N3=1.2×（0.129×3.1+0.5×0.5×0.85）=0.73kN（26层模板及排架的自重）
N4=1.2×0.5×0.5×0.85=0.26kN（底部硬隔离及安全网自重）
N=N1+N2+N3+N4=15.19kN
④100厚楼板排架立杆传递下来的竖向荷载：
N1=6.43KN（已包括24～25层排架、26层结构自重、施工荷载）
N2=1.2×0.1×0.71×0.85×25=1.81kN（27层的结构自重）
N3=1.2×（0.129×3.1+0.5×0.71×0.85）=0.84kN（26层模板及排架的自重）
N4=1.2×0.5×0.8×0.71=0.34kN（底部硬隔离及安全网自重）
N=N1+N2+N3=9.42kN
⑤北侧外脚手架立杆传递下来的竖向荷载：
N1=11.5KN（0.95m宽12m高外脚手架荷载）
N2=1.2×0.5×0.95×1.5=0.86kN（底部硬隔离及安全网自重）
N=N1+N2=12.4kN
⑥南侧外脚手架立杆传递下来的竖向荷载：
N1=6.54KN（0.5m宽12m高外脚手架荷载）
N2=1.2×0.5×0.5×1.2=0.36kN（底部硬隔离及安全网自重）
N=N1+N2=6.90kN
3.3风荷载W：
该工程所在地区基本风压ω0=0.25kN/m2
80米高度系数μz=1.95
阵风系数βgz=1.53
风载体型系数μs=0.8（迎风面），μs=0.5（背风面）
按最不利高度即24层结构面～26层结构面高度范围的水平力全都传到底部最外侧钢梁上，即H=3.1×2=6.2m。（外脚手架连墙杆不考虑作用，偏于安全）
迎风面：
Wk=βgz·μz·μs·ω0=1.53×1.95×0.8×0.25=0.60kN/m2
风荷载转换为水平线荷载：qw=H×Wk=6.2×0.60=3.72kN/m
背风面：
Wk=βgz·μz·μs·ω0=1.53×1.95×0.5×0.25=0.37kN/m2
风荷载转换为水平线荷载：qw=H×Wk=6.2×0.37=2.30kN/m
3.4荷载工况组合
①1.2D+L，用于查看内力，强度验算。（注：L计算时已考虑了荷载分项系数）
②D+0.83L，用于查看变形。（注：L计算时已考虑了荷载分项系数，此处扣除即1/1.2=0.83）
③1.2D+L+1.4W，用于查看内力，强度验算。
④D+0.83L+W，用于查看变形。（见图3）
3.5边界条件规定
钢梁位于主体结构边缘、楼层内锚环点为铰接支座，钢梁整根梁为连续梁。
钢丝绳为上端为铰接支座，下端与钢梁连接。
加强水平连杆Φ48×3.0钢管与钢梁为铰接连接。
4.安全计算结果
4.1钢丝绳强度验算
钢丝绳选择：纤维芯6×19类，d=18mm，抗拉强度1470MPa，最小破坏拉力146KN。
钢丝绳的轴力F取最大值进行计算，为F=16.6KN
[Fg]=αF/K
其中：[Fg]——钢丝绳的容许拉力（kN）；
Fg——钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN），查表得Fg=146KN；
α——钢丝绳之间的荷载不均匀系数，对6×19钢丝绳α=0.85；
K——钢丝绳使用安全系数。K=6。
得到：[Fg]=0.85×146/6=20.7KN>F=16.6KN。
∴钢丝绳满足要求。
4.2钢丝绳锚环强度验算
钢丝绳拉力取最大值F=16.6KN
钢丝绳上节点支座处的锚环采用20制作，根据《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；
则每个锚环的允许拉力为
F=16.6KN<[F]=31.4KN
∴钢丝绳锚环强度满足要求。
4.3钢梁锚环强度验算
锚环拉力取支座反力最大值F=50.05KN
钢丝绳上节点支座处的锚环采用2根20制作，根据《混凝土结构设计规范》10.9.8每个拉环按2个截面计算的吊环应力不应大于50N/mm2；
则每个锚环的允许拉力为：
F=50.05KN<2[F]=2×31.4=62.8KN
∴钢梁锚环强度满足要求。
4.4计算结果
钢架平台结构挠度（竖向位移）Dz=4.21mm＜ L/1000=5750/1000=5.75mm
钢架平台结构挠度（水平位移）Dy=2.33mm＜ L/1000=8450/1000=8.45mm
钢架平台构件最大应力σ=153.5N/mm2<[f]=215N/mm2
钢架平台构件的需求能力验算结果比最大0.69<1
钢丝绳及各锚环节点强度验算均满足要求
5.结语
高层连体结构在施工中使用了平台的方案，结构完成状况良好、安全。在这个工程的设计及实施过程中发现：
1）钢结构不仅仅适用于高层、超高层，在连体结构平台的骨架搭建中，也可以成为主体。
2）虽然用有限元软件对平台工况进行了计算，但是实际情况还是要考虑到未知的影响。
3）连体结构与两侧支座的连接是平台设计中最关键的问题，结构计算中要充分考虑其受力与构造，真正做到与之成为整体，以减少不可预见的扭转等受力。
参考文献
[1]齐煜，杨俭等.凯旋门式复杂连体的结构设计实例.建筑结构2010.10-1
[2]王波，李增国.高层钢-混凝土混合结构施工工艺探讨.四川建筑，2011.3
论文作者:邓龙辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第19期
论文发表时间:2017/12/15
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