為了提高裝配式建筑的施工進(jìn)度，通常選用預(yù)制樓梯作為裝配式建筑的樓梯。但裝配式建筑的預(yù)制剪刀梯吊裝與樓層結(jié)構(gòu)面施工不同步，導(dǎo)致樓梯間存在洞口臨邊安全隱患，本層樓梯間支模無(wú)操作臺(tái)和樓梯間無(wú)上下樓通道。因此，有必要發(fā)明一種裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺(tái)，以提高裝配式建筑剪刀式樓梯間施工的安全和進(jìn)度。

目前，有較多的裝配式建筑樓梯間多功能平臺(tái)研究成果，但在裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺(tái)的研究成果中，較少具備同時(shí)能支模、洞口臨邊防護(hù)和上下作業(yè)面。結(jié)合裝配式建筑的預(yù)制剪刀梯吊裝與樓層結(jié)構(gòu)面施工不同步的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺(tái)，有效解決了作業(yè)人員在樓梯間處支模、洞口臨邊防護(hù)和上下作業(yè)面的難題。

1?多功能平臺(tái)使用功能和技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1?多功能平臺(tái)使用功能要求

現(xiàn)有裝配式建筑剪刀式樓梯間采用“鋼管+熱鍍鋅壓型鋼跳板”的搭設(shè)作法，為每層預(yù)制剪刀梯安裝后搭設(shè)樓梯間模板操作腳手架及臨邊防護(hù)腳手架，待需進(jìn)行預(yù)制剪刀梯吊裝時(shí)進(jìn)行該操作腳手架及臨邊防護(hù)的拆除工作，且操作工人上下作業(yè)面還需搭設(shè)樓梯架。

現(xiàn)有搭設(shè)作法安全性低，使用功能少，且重復(fù)浪費(fèi)人工。因此，該多功能平臺(tái)的使用功能要求和功能特點(diǎn)體現(xiàn)在以下幾方面。

（1）樓梯間處支模沒有操作面，滿足樓梯間處墻、柱和預(yù)制剪刀梯鋼托座梁的安全支模。

（2）預(yù)制剪刀梯吊裝前樓梯間為臨邊洞口，滿足作業(yè)層臨邊防護(hù)的要求。

（3）預(yù)制剪刀梯吊裝前，為作業(yè)人員提供從樓梯間上下作業(yè)面的安全通道。

（4）吊裝和移出簡(jiǎn)便，且無(wú)需二次搭設(shè)。

1.2?多功能平臺(tái)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)該多功能平臺(tái)的使用功能要求和功能特點(diǎn)，若平臺(tái)的傳力途徑采用樓梯踏步直接承載，平臺(tái)高度較高，平臺(tái)使用過(guò)程晃動(dòng)較大，因此考慮采用樓梯鋼托座梁直接承載，通過(guò)8根可伸縮橫桿將平臺(tái)的力直接傳遞給樓梯鋼托座梁，同時(shí)因平臺(tái)整體高度降低而提升了施工人員在平臺(tái)上開展施工作業(yè)時(shí)的安全性。8根可伸縮橫桿設(shè)置有鎖止裝置，避免可伸縮橫桿移動(dòng)，進(jìn)一步提高平臺(tái)在吊裝、使用和移出過(guò)程的安全性。多功能平臺(tái)安裝流程如下。（1）將該裝配式建筑樓梯間多功能平臺(tái)吊裝至裝配式建筑剪刀式樓梯間內(nèi)。（2）取下銷釘，將8根可伸縮橫桿均調(diào)整至鋼托座梁處，插入銷釘固定好可伸縮橫桿，放置該裝配式建筑樓梯間多功能平臺(tái)。（3）于兩層操作平臺(tái)上搭設(shè)樓梯間墻柱和樓梯鋼托座梁模板，澆筑混凝土后，拆卸樓梯間模板，得到樓梯間墻面。（4）將該裝配式建筑樓梯間多功能平臺(tái)吊起懸空作業(yè)層樓梯間內(nèi)，把8根可伸縮橫桿收至最里處，插入銷釘固定，移出該裝配式建筑樓梯間多功能平臺(tái)。（5）將預(yù)制樓梯吊裝于裝配式建筑剪刀式樓梯間內(nèi)。（6）重復(fù)步驟1至步驟5，以繼續(xù)完成現(xiàn)場(chǎng)施工。

為有效攔截鋁模的銷釘、銷片和混凝土等雜物掉落傷人，兩層支模操作臺(tái)的踏板均采用熱鍍鋅壓型鋼跳板，底層兩邊支模操作臺(tái)中間的兩側(cè)采用花紋鋼板設(shè)置翻板。為了提高支模時(shí)作業(yè)人員的安全，底層支模操作臺(tái)和2層支模操作臺(tái)均設(shè)置有2道水平防護(hù)。兩邊操作臺(tái)中間設(shè)置有上下作業(yè)面的樓梯架，以滿足作業(yè)人員上下作業(yè)面的需要。

操作臺(tái)在高于樓層作業(yè)面處設(shè)置有洞口臨邊防護(hù)，保障作業(yè)人員開展臨邊作業(yè)時(shí)的安全。多功能平臺(tái)主要采取焊接，因此，在結(jié)構(gòu)上可分為：底層8根可伸縮橫桿、鎖止裝置、底層支模操作臺(tái)、2層支模操作臺(tái)、支模操作臺(tái)防護(hù)、上下作業(yè)面樓梯和洞口臨邊防護(hù)7部分。基于以上分析，多功能平臺(tái)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

圖1?裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺(tái)設(shè)計(jì)方案

1.3?確定技術(shù)參數(shù)

多功能平臺(tái)的外部長(zhǎng)度和寬度應(yīng)滿足支模所需的操作空間和防止作業(yè)人員墜落的要求，高度應(yīng)滿足作業(yè)層洞口臨邊防護(hù)的要求。確定多功能平臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)如下。

（1）在使用功能的舒適性方面，樓梯間四周混凝土墻面距離完成吊裝的平臺(tái)為300?mm，便于搭設(shè)樓梯間模板和平臺(tái)吊裝；操作臺(tái)寬度為 400?mm，底層操作臺(tái)距離2層操作臺(tái)凈高為2?m，樓板作業(yè)完成面的頂部混凝土標(biāo)高與最高一層踏步平面的標(biāo)高一致，滿足作業(yè)人員正常通行。

（2）在使用功能的預(yù)制樓梯保護(hù)性方面，可伸縮橫桿端部的底部均焊接有高80?mm的墊片，底層可伸縮橫桿中間的翻板端部焊接有直徑25?mm的鋼筋頭，以免平臺(tái)在使用過(guò)程中與預(yù)制樓梯接觸。

（3）在使用功能的安全性方面，操作臺(tái)臨邊和洞口臨邊均設(shè)置2道間距為600?mm的水平桿防護(hù)，踏步正下方的2層操作臺(tái)鍍鋅壓型鋼跳板按水平方向滿鋪至踏步，避免平臺(tái)在使用過(guò)程中掉落鋁模銷釘、銷片和混凝土等雜物。

1.4?主要材料選用

為保證多功能平臺(tái)的安全系數(shù)，底層操作臺(tái)選用4?mm×100?mm×100?mm的鍍鋅方管，可伸縮橫桿選用4?mm×80?mm×80?mm的鍍鋅方管，2層操作臺(tái)選用1.5?mm×40?mm×60?mm的鍍鋅方管，8根臨邊立桿選用2?mm×40?mm×60?mm的鍍鋅方管，洞口臨邊防護(hù)的水平桿采用1.5?mm×40?mm×60?mm的鍍鋅方管，兩層操作臺(tái)防護(hù)采用1?mm×40?mm×40?mm的鍍鋅方管，上下作業(yè)面的樓梯梁選用6?mm×70?mm×70?mm的角鐵，上下作業(yè)面踏板采用厚3?mm的花紋鋼板，兩端翻板選用厚度為8?mm的花紋鋼板。

2?多功能平臺(tái)穩(wěn)定性有限元分析

為確保多功能平臺(tái)研制的技術(shù)可行性，有必要在裝配式建筑剪刀梯樓梯間多功能平臺(tái)設(shè)計(jì)階段模擬其應(yīng)力分布與變形，在此基礎(chǔ)上，完成負(fù)載下的穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)分析。

為了解平臺(tái)在使用過(guò)程中的承載情況，對(duì)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，并采用有限元建模。在最不利條件為可變荷載作用情況下（在板單元上加載 3?kN/㎡的可變荷載以及在立桿上加1?kN的風(fēng)荷載）對(duì)多功能平臺(tái)截面應(yīng)力比、最大位移、支座最大反力等進(jìn)行計(jì)算。由豎向位移、水平位移和支座反力變化圖可知，最大豎向位移2.2?mm，最大水平位移1?mm，最大支座反力17?kN，計(jì)算結(jié)果滿足安全和穩(wěn)定性的要求。多功能平臺(tái)穩(wěn)定性和剛度較好，能滿足安全施工需要。

3?應(yīng)用情況

該裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺(tái)在新建居住、公園綠地、復(fù)合公共停車場(chǎng)庫(kù)及供應(yīng)設(shè)施項(xiàng)目一標(biāo)段（熱電廠宿舍片地塊一標(biāo)段項(xiàng)目）進(jìn)行了試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。該項(xiàng)目位于湖北省武漢市武昌區(qū)、新河后街與和平大道交匯處。2號(hào)樓為裝配式建筑，共兩個(gè)單元，建筑面積有29?815.5㎡，裝配率50.63?%，均采用預(yù)制剪刀梯構(gòu)件，樓梯間長(zhǎng)×寬×高的凈空尺寸為4?820?mm×2?600?mm×2?900?mm，因裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺(tái)同時(shí)設(shè)計(jì)有多工種操作臺(tái)、臨邊防護(hù)和上下作業(yè)面功能，且功能間采用焊接工藝進(jìn)行連接，解決了作業(yè)人員在剪刀式樓梯間處的洞口臨邊防護(hù)、支模、鋼筋綁扎和上下作業(yè)面的問(wèn)題。

該多功能平臺(tái)使用安全性高，無(wú)需二次搭設(shè)，大幅縮短了該多功能平臺(tái)的吊裝和移出時(shí)間，提升了泥工班組、木工班組和鋼筋工班組的施工效率，經(jīng)商務(wù)測(cè)算，相比“鋼管+熱鍍鋅壓型鋼跳板”的搭設(shè)作法，該多功能平臺(tái)在兩個(gè)單元同時(shí)使用（不考慮周轉(zhuǎn)使用）可節(jié)約87?865.84元。

4?結(jié)論

運(yùn)用有限元建模分析，驗(yàn)證了裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺(tái)的技術(shù)可行性，對(duì)于確保研制裝配式建筑剪刀式樓梯間多功能平臺(tái)模型的安全可靠至關(guān)重要。該多功能平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了“一物多用”，具有雙層支模操作臺(tái)，能提高支模作業(yè)人員的施工安全和施工速度；設(shè)置了上下作業(yè)面的樓梯架，為作業(yè)人員提供了上下作業(yè)面的安全通道；樓梯間高于作業(yè)面處布置了洞口臨邊防護(hù)，避免作業(yè)人員發(fā)生墜落事故。

該多功能平臺(tái)無(wú)需二次搭設(shè)，大幅縮短了吊裝和移出時(shí)間，有效減少了人工投入，提高了裝配式建筑剪刀式樓梯間施工的安全和速度，且已在裝配式建筑剪刀式樓梯間成功應(yīng)用，提升了企業(yè)在裝配式建筑領(lǐng)域的施工技術(shù)水平，有望在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。

摘自《建筑技術(shù)》2023年4月，余新樂(lè)， 江世堂， 李文斌， 王 帥， 楊 攀， 籍 夢(mèng)

（責(zé)任編輯：何雯麗）