深圳科技館(新館)施工升降機附著用通道平臺設計

張 銘，代廣信，申小東，邢 強，譚 怡，楊 劍

（中國建筑第二工程局有限公司 華南分公司，廣東 深圳 518048）

1 項目概況

深圳科技館（新館）項目位于深圳市光明區，占地面積66 000m2，總建筑面積134 500m2，項目為深圳市新一輪重點規劃建設的“新十大文化設施”之一，打造具有國際一流水平、代表城市形象彰顯深圳城市品位、突顯深圳科技和創新發展的國際頂級特大型公益性科學中心。設計的愿景是基于“優美和諧”理念，優雅的外表猶如一艘未來主義的船只；以圍合的動態曲線的幾何形狀與東部的城市環流路線相呼應，流暢的線條沿著科技館的南北立面逐漸拉長。項目概念模型如圖1 所示。

圖1 深圳科技館（新館）模型圖

2 施工升降機附著用通道平臺概況

科技館（新館）項目共布設2 臺施工升降機供現場施工，其中1 臺位于主體結構南側，由于主體結構特殊的建筑造型，考慮施工附墻方案時，以結構四層樓板面為參考，地上三層、五層和六層相對四層樓面回退的長度為747mm、2 023mm 和4 891mm。為保證升降機安裝過程中可使用廠家提供的標準附墻桿件和人材機的上下通行，根據使用需求，設計了Ⅰ～Ⅳ型附著用通道平臺，方案優化比選以Ⅳ型附著用通道平臺為例，提出不同的通道搭設方案，進行優化比選；Ⅳ型附著用通道平臺與主體結構的位置關系如圖2所示[1]。

圖2 Ⅳ型附著用通道平臺與主體結構的位置關系

附著用通道平臺從主體結構五層樓板面起步，由400×400×12×20（mm）H 型鋼(強度為Q355）、500×250×10×14(mm)H 型鋼(強度為Q355) 和500×200×10×14(mm)H 型鋼(強度為Q235) 組成，尺寸為5 041(5 209)×5 207×(8 500+3 650)(mm）。升降機導軌架中心點距平臺上下外側橫梁距離分別為1 900mm、3 500mm，根據升降機使用機械說明書的相關要求，結合通道平臺的結構類型，確定附墻桿件分別選用Ⅴ型附墻和Ⅱ型附墻桿件為升降機與通道平臺的連接。升降機附墻桿件類型及對連接結構產生最大的附著力如表1 所示。

表1 升降機附墻桿件類型及對結構最大附著力統計表

3 施工升降機附著用通道平臺方案

在位于主體結構南側的施工升降機和六層之間加設通道平臺，用于施工升降機在六層、六夾層樓板面的附墻施工與人材機的上下通行；然而，前文提及的通道平臺布設方案并非是最優的布設方案。因此，為了保證通道平臺同時滿足結構的安全性、現場施工的安全性、搭拆的經濟性和現場實用性的條件下，通過考慮升降機附墻桿件作用位置、附墻桿件連接結構的強度等級及平臺結構類型等因素，提出了4 種通道平臺的布設方案，經過優化比選，選擇一種最適合現場實際施工的通道平臺布設方案。

1）方案一 附墻桿件安裝于H 型鋼腹板位置，平臺水平梁材質為Q235。

2）方案二 附墻桿件安裝于H 型鋼翼緣位置，平臺水平梁材質為Q235。

3）方案三 附墻桿件安裝于H 型鋼翼緣位置，平臺水平梁材質為Q355。

方案一至方案三附墻桿件均使用Ⅴ、Ⅱ型附墻件，附著通道平面布置圖、有限元模型如圖3～圖5 所示，構件規格尺寸如表2 所示。

表2 方案一至方案三通道平臺構件信息表統計表

圖3 方案一至方案三附著用通道平臺平面布置圖

圖4 方案一有限元模型 圖5 方案二、三有限元模型

4）方案四 附著用通道平臺結構修改，修改方案一至方案三的平臺結構布置，延伸六夾層部分，與主體結構六層、六夾層鋼梁連接，附墻桿件均使用Ⅱ型附墻件，平臺構件材質均為Q355。構件規格尺寸如表3 所示，調整后的附著通道平面布置圖、有限元模型如圖6、圖7 所示。

表3 方案四通道平臺構件信息統計表

圖6 方案四附著用通道平臺平面布置圖

圖7 方案四有限元模型

4 附著用通道平臺方案比選優化

在通過對4 種施工升降機附著用通道平臺有限元分析模型的邊界條件和荷載輸入后，進行4 種方案平臺的位移和構件應力計算。將平臺自重記為恒荷載（DL），人材機等通過平臺鋼板產生的荷載記為活荷載1（LL1），附墻桿件作用在平臺鋼梁的附著力記為活荷載2（LL2）。根據規范可得：平臺在正常使用極限狀態和承載能力極限狀態兩種狀態下的荷載組合為[2-4]：正常使用極限狀態1.00DL+1.00LL1+1.00LL2；承載能力極限狀態1.30DL+1.50LL1+1.50LL2。

4 種通道平臺在兩種荷載組合作用下的平臺位移與構件應力如表4 所示。

表4 4種通道平臺方案在不同荷載組合下位移與應力

根據上述表格數據可知：4 種通道平臺構件的最大應力比、構件最大應力與位移在兩種荷載組合下均滿足限值。其中方案四的構件應力小于其他方案，平臺位移略大于其他方案，方案四上部結構設計為安全通道防護頂棚，4 種方案中安全性最好。但方案四用鋼量遠大于其他3 種方案，平臺材料購置、搭設與拆除的費用大于其他三種方案；根據表格數據與現場實際施工情況可知：四種方案均具有一定的安全性，方案一至三可滿足現場使用與通行安全，綜上可知：方案四不適用。方案一與方案二、三相比較構件應力比、最大應力大，平臺位移較小；方案一附墻桿件安裝于H 型鋼腹板上，在施工升降機使用過程中，升降機附墻桿件產生的附著反力作用于H 型鋼的弱軸上，因弱軸受力方向小于強軸，升降機附著桿件對H 型鋼腹板的拉壓作用，易對構件產生損壞，不利于平臺的穩定性，故方案一不適用。方案二與方案三構件最大應力與平臺位移一致，但由于兩種方案水平梁所用H 型鋼的強度不一致，導致構件的應力比不同；根據現場施工實際情況，Q355 型鋼材料緊缺，故方案三不適用。

綜上所述，施工升降機附著用通道平臺布置形式和構件材料選用方案二為現場實際使用。

5 結論

通過對4 種施工升降機附著用通道平臺布置方案進行比選優化。在方案比選中，除要考慮通道平臺自身的結構穩定性和使用的安全性外，還需結合施工現場的實際使用情況和通道平臺所需要的經濟費用進行綜合考慮。經過比選，得出一個既符合相關規范標準和法律法規的要求，又滿足現場實際施工需求、經濟性合理的最優方案。

Ⅳ型附著通道平臺按優化后的方案布置施工后，對通道平臺、施工升降機和主體結構進行定期觀測，在使用過程中，沒有出現明顯的質量問題和其他異常情況。實踐證明，優化后的方案在技術、施工和經濟方面是可行的。