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user: 3. 超高层钢结构安装现场安全防护技术 针对超高层钢结构安装现场存在大量临边洞口作业、高处作业及吊装作业的特点，本工程安全防护分为临边洞口安全防护与钢结构安装作业安全防护两大部分。针对本工程实际情况，分别研究了每个部分的安全防护对策及措施，以消除物或环境的不安全状态，确保施工安全。 3.1. 临边洞口安全 针对在超高层钢结构钢柱、钢梁安装及压型钢板安装过程中形成的临边洞口本工程主要采用了下挂式水平安全网、立杆式双道安全绳、抱箍式双道安全绳、水平外挑网等防护设施。 3.1.1. 高工效下挂式安全网 本项目存在大量压型钢板作业，为方便安全铺设压型钢板，所有水平安全网铺设全部采用下挂式。过去行业内水平安全网大都采用可拆卸的夹具式水平安全网，该形式水平安全网的夹具在使用时需重复安装与拆卸，耗费大量人工。针对这一问题，本项目改用更加经济的挂钩式水平安全网，如图2，在深化设计阶段便在所有钢梁腹板(腹板高度大于800 mm的钢梁)或下翼缘板(腹板高度小于800 mm的钢梁)上设计了安全网挂钩代替一般的安全网挂设夹具。安全网挂钩统一采用8#圆钢制作，以不大于750 mm的间距布置，在钢构件制作时一并焊接(焊缝必须满焊)在腹板或下翼缘板上，这样便可以完全满足《安全 图1. 工程效果图 图2. 水平安全网临边铺设实例图 网》(GB5727-2009)的挂设要求。因安全网挂钩在制作厂内随构件一起制作，进场后不需人工制作挂钩，因此此项改进不但降低了现场安装成本，而且极大提高了现场安全网铺设效率，有利于工期的控制。在楼层钢梁吊装就位后，在钢梁上预先设置好生命线，然后按区域及时挂设好安全网以保证后续工序施工安全，挂设好的安全网按楼层应及时组织验收并在本层压型钢板施工完成后从下方拆除。 3.1.2. 高安全系数立杆式安全绳、水平外挑网 项目现场绝大多数钢梁都是工字型钢梁，只有极少数的箱型钢梁 [ 2 ] 。因此采用立杆式双道安全绳为工人在钢梁上作业提供保障，如图3。立杆式双道安全绳在钢梁吊装前已在地面上安装就位。具体安装要求如下：1) 立杆由规格为Φ48 × 3.5 mm的钢管、直径为6 mm的圆钢及底座组成；2) 立杆与底座之间除焊接固定以外，另对称设置四道加劲板；3) 连续两道立杆间距最大跨度L不应大于8 m，钢梁长度大于8 m时应分段设置；4) 钢丝绳直径不小于9 mm，上、下两道钢丝绳距离梁面分别为1200 mm及600 mm；5) 钢丝绳左端用规格为M8的花篮螺栓调节钢丝绳的松弛度；6) 钢丝绳两端分别用D = 9 mm的 图3. 立杆式双道安全绳示意图 绳卡固定，绳卡数量不少于3个，绳卡间距保持在10 mm左右，最后一个绳卡距绳头的长度不小于140 mm；7) 夹具采用两个M16的螺栓与钢梁翼缘板固定牢固；8) 立杆式双道安全绳设置完成经验收合格后方可起吊钢梁。 当楼层面临边区域或外框施工垂直高度达到10 m时，项目部在楼层临边外围设置了水平外挑网，如图4，以消除或减少物体打击或高空坠落事故 [ 3 ] 。安装外挑网时先在地面按3 × 6 m的规格用脚手架钢管拼成框架，将外挑网固定在脚手架钢管上后形成整体网片，在即将安装外挑网的楼层外围预先以3米的间距等距离预埋好长度约300 mm的钢管作为外挑网固定下夹具，在上一楼层钢梁翼缘板上预先焊上类似吊耳的上挂具即可吊装外挑网网片并以一定角度用卸扣连接钢丝绳后与上挂具固定安装。本安装方法采用钢管预埋扣件连接代替下夹具连接，以固定焊接挂耳卸扣连接代替上夹具连接，不仅方便安装拆卸而且极大的提高了安全系数。 3.2. 钢结构安装作业 针对钢结构安装作业本项目主要制作了垂直登高挂梯(钢挂梯)、吊篮、操作平台、水平通道、钢斜梯、屯料平台、钢丝绳及吊耳来保障施工安全。 3.2.1. 垂直登高挂梯 垂直登高挂梯用于钢柱吊装、校正过程中施工人员登高之用。项目部结合实际情况设计制作了适合绝大多数钢柱的垂直登高挂梯挂设器，如图5，为垂直登高挂梯的挂设提供了极大的便利和安全保证。在吊装前，钢挂梯应与防坠器材同时安装就位，并经检查确认后方可起吊，作业人员登高必须通过钢挂梯上下，攀爬过程中应面向爬梯，安全带挂钩应挂在防坠器上，手中不得持物，严禁以钢柱栓钉为支撑攀爬钢柱 [ 2 ] 。 3.2.2. 吊篮 吊篮是为了便于梁侧临时作业点施工，钢梁节点高强螺栓紧固、焊接时为人员提供可靠的工作平台，给作业人员提供有效操作空间的临时设施。项目部根据钢梁腹板高度设计制作了高度不同的吊篮，如图6。吊篮主要由圆钢、扁铁、角钢焊接而成，挂件使用60 × 8 mm扁钢制作，中间用Φ14 mm圆钢连接固定， 图4. 水平外挑网实例图 图5. 垂直登高挂梯示意图 图6. 吊篮示意图 挂件长度根据钢梁翼缘板宽度调整制作，吊篮使用Φ12圆钢焊接而成，接口部位搭接长度不小于20 mm。操作平台涂刷成红白相间的颜色，吊篮护栏不低于1.2 m，吊篮底部尺寸一般为960 × 1200 mm，各焊接部位焊接牢固可靠，无虚焊、脱焊。吊篮使用过程中，必须挂防坠绳，提供多重安全保障，使用吊篮作业时，作业人员安全带必须系挂在梁上方的生命线上，严禁将安全带系挂在吊笼上，使用吊篮施工时，严禁两人及以上同时共用一个吊笼进行作业，吊篮制作完成后必须经验收合格后，方可投入使用 [ 4 ] 。 3.2.3. 可调式操作平台 本操作平台适用于最长边不大于1200 mm的方形柱及直径不大于1200 mm圆管柱的安装及焊接等作业过程，超过本规格钢柱安装、焊接操作平台应根据实际另行设计。操作平台底部尺寸及材料规格可随钢柱作相应调整。操作平台侧面防护高度不宜低于1.5 m，并设置钢网片及踢脚板，踢脚板高度不得低于200 mm，倾斜度为45˚，刷红白相间的油漆。安装时，操作平台的“U”型口面向外框内侧，横板未固定时严禁松脱吊钩。因结构不同致使操作平台下发支撑点不稳定的情况下，应对操作平台进行辅助性的加固，确保安全稳固。操作平台应在该部位作业前安装到位，并由项目部组织验收并悬挂验收合格牌后方可投入使用。项目部应定期对操作平台的使用情况及稳定性进行检查，使用过程中，严禁依靠平台侧面防护，避免遭受外力撞击，操作平台应在本节点所有钢结构施工工序完成后拆除，如图7。 3.2.4. 水平安全通道 本项目现场水平安全通道主要采用钢制组装通道，如图8，用于设置楼层内环形通道以供人员、小型器具转移。通道单元长度以3 m为宜，宽度以800 mm为宜，横向受力横杆间距不宜大于1 m，可用钢跳板作支撑。通道长度可根据钢梁间距做小幅调整，但不应超过4 m。钢筋网片网眼直径不应大于10 mm，通过焊接与通道方管支撑连接。通道防护栏杆材料规格25 × 25 × 2 mm方管，防护栏杆立杆间距不应大于2 m，上、下横杆距离通道面垂直距离分别为1200 mm及600 mm，防护栏杆底部设置高度不低于200 mm的铁片踢脚板。水平通道之间应通过钢网片端部连接钢板，采用M10螺栓进行连接。 图7. 可调式操作平台示意图 图8. 钢制组装通道示意图 3.2.5. 钢斜梯 钢斜梯主要用于为楼层间人员、工具转移提供安全通道。钢斜梯与水平间的夹角以75˚为宜，单梯段的垂直高度不应大于6 m，斜梯内侧净宽度为800 mm为宜[ 5 ] 。斜梯梯梁及踏板分别由12槽钢及120 × 800 × 4 mm的钢板组成。梯梁与踏板通过M10的螺栓进行连接，踏板垂直间距250 mm。斜梯两侧应设置防护栏杆规格为Φ48 × 3.5 mm，防护栏杆立杆高度以1.2 m为宜，立杆间距以2 m为宜，上、下两道横杆距梯梁分别为1.2 m和0.6 m，刷长度为400 mm红白相间油漆。转换平台宜采用厚度为4 mm的花纹钢板，利用M10的螺栓紧固，侧面宜用3 mm钢板设置高度不低于200 mm的踢脚板。斜梯顶端部位及防护立杆底部通过夹具与钢梁固定，如图9。 3.2.6. 屯料平台 屯料平台主要用于放置临时施工用小型机具、气瓶、材料等。规格为长6 m，宽2.2 m，护栏高1.2 m，一面留出2 m宽出口。采用钢板及角钢焊接而成，两端设置高度1.8 m的防护棚，两端分别存放乙炔/丙 图9. 钢斜梯示意图 烷与氧气/二氧化碳气瓶，空瓶可以放在屯料平台中间用气瓶吊笼吊走。如果在钢结构每个作业层设置一个屯料平台，可以将所有气瓶集中放置在屯料平台内，极大的保证了气瓶安全使用及存放，如图10。 3.2.7. 关于操作平台及水平通道的验算 1) 可调式操作平台验算，平台底板示意如图11 采用Midas/Gen对操作平台的强度、刚度以及稳定性进行验算。本次计算取施工平台最不利工况进行计算：平台底部无钢梁或牛腿支撑，与钢柱四面共8处连接点均为铰接，平台调节至最大(钢柱直径1.5 m)，平台护栏为1.2 m高角钢钢网片组成，护栏与平台底板铰接，操作平台材质均为Q235B钢。考虑平台自重及施工荷载，施工荷载取2.0 kN/m 2 均布于平台底板。荷载组合方式如表1，角底板及直角板尺寸如图12。 计算得出钢平台的应力和位移结果如图13。 最不利工况下，平台最大竖向位移9.1 mm，位移值较小，满足施工条件。最大应力163 MP < 215 MP，最大应力比0.79 < 1.0，满足强度要求。综上所述，钢平台验算结果满足施工要求。 2) 水平通道验算 同样采用Midas/Gen对安全通道的强度、稳定、位移进行验算。施工通道选择最大标准跨如图14。 本次计算取安全通道最不利工况进行。考虑安全通道自重、栏杆恒载及人行活荷载，栏杆恒载取集中力0.2 kN作用于节点处，人行活荷载取2.0 kN/m 2 均布通道板。构件截面尺寸(单位mm)：外围4根主梁B100 × 4，支撑L50 × 5，材料均为Q235B钢。主梁与楼层间梁铰接。荷载组合方式与计算操作平台时相同。计算得出钢平台的应力和位移结果如图15。 图10. 屯料平台示意图 图11. 平台底板示意图 图12. 角底板及直角板尺寸详图 (a) 最大竖向位移9.1 mm 图13. 操作平台应力及位移图 图14. 施工通道平面图 (a) 最大竖向位移9.8 mm 图15. 水平通道竖向位移及应力图 Table 1 Load combination 计算内容 质量 强度计算 1.2*恒载 + 1.4*活载 刚度(变形)验算 1.0*恒载 + 1.0*活载 表1. 荷载组合方式 综上分析可知，平台最大竖向位移9.8 mm，由于为临时行安全通道，可放宽其位移的要求。最大应力比0.37 < 1.0，满足强度要求。综上所述，安全通道验算结果满足施工要求。