1 工程概况

　　国家会展中心(天津)一期工程位于天津市津南区，建筑面积47.86万m²，主要由展厅、交通连廊、中央大厅组成。钢结构材质为Q355B，总用钢量约11万t。

　　中央大厅区域由树形分杈结构组成的屋盖、内部附属用房、东西两侧连桥组成，总重1.8万t。其中，整体平面为285.3m×141.3m，建筑高32.8m，由32个尺寸为30.3m×30.3m的树形分杈结构组成，分杈包含一级分杈、二级分杈及内部分杈，单个树形结构重280t。构件多为空间复杂构件，安装难度高，且均为高空作业，安全防护管理难度大，不易搭设安全平台。

　　2 钢结构安装防护分析

　　本工程树形分杈钢结构安装过程中将树形柱分3段安装，上部结构采用无支撑自平衡安装法，即分杈构件对称安装。安全风险如下。

　　1)树形柱占用空间大、质量大，吊装过程中易出现物的不安全状态，且第2,3节安装高度均>7m，属于高空作业，为重大风险点。

　　2)树形分杈构件均在高度≥17m的位置，2台80t汽车式起重机同时工作，存在高空吊装坠落、吊装机械碰撞等风险。

　　3)整个安装过程中的高空焊接作业均须按步骤进行，易发生人员触电、气瓶爆炸等焊接作业的安全风险。

　　3 钢结构安装防护技术

　　3.1 高空作业防护

　　本工程施工工艺复杂，高空作业多，最大作业高度34m，因此，高空作业安全防护为重点工作。为确保高空作业安全，现场组建专职安全防护班组，负责树形分杈结构高空安装作业所需的安全防护设施加工及安装。所有安全防护设施加工材料入场前及现场加工安装完成后均应经过验收，验收合格后方可投入使用。树形分杈高空安装作业所需的安全防护设施主要有定型钢爬梯、立杆式双道安全绳、接火斗、施工用吊笼、多种定型操作平台。

　　3.2 操作平台

　　3.2.1 十字箱形树形柱操作平台

　　树形分杈下部结构为十字箱形钢柱结构，如图1所示。

　　图1 树形分杈下部结构截面  

　　3.2.1. 1 平台设计

　　鉴于该异形结构的特殊性，常规钢结构安装定型操作平台固定困难，且安装后间隙较大，难以满足该结构安装及使用需求，同时会增大安全隐患。

　　采用槽钢设计操作平台底部框架，钢圆管设计护栏。根据平台不易安装的特点，将其分为两部分，方便现场安装，制作材料如表1所示。十字形树形分杈结构操作平台如图2所示。

　　表1 平台制作所需材料 

　　表1 平台制作所需材料

　　3.2.1. 2 平台模拟分析

　　1)荷载取值操作平台与十字柱采用销轴连接，边界约束如图3所示。因平台存在人员，恒荷载取结构自重及钢板等质量;施工活荷载如图4所示，均布荷载为2k N/m²。

　　图2 十字形树形分杈结构操作平台 

　　图3 边界约束  

　　图4 施工活荷载  

　　2)构件验算支点最大反力为4.2k N;构件最大应力为75.3MPa<215MPa，满足规范要求;最大位移为10.9mm<l/200=13.5mm，满足规范要求。

　　3)连接销轴验算操作平台与十字柱采用销轴连接，销轴直径50mm，材质为Q355B。截面验算如下:

　　4)连接耳板验算耳板材质为Q355B，连接方式为全熔透焊接，连接尺寸为20mm×150mm×200mm，剪力V_x=4.2×1.2=5k N。耳板截面验算如下:

　　5)焊缝验算焊缝尺寸h_e=16mm，焊缝受力V=5k N;有效面积A=26.88cm²。在V作用下，τ_f=5 000/2 688=1.86MPa≤175MPa。

　　综上，平台设计满足规范要求。

　　3.2.1. 3 平台安装

　　采用80t汽车式起重机进行操作平台对称部分的吊装和安装。在十字箱形树形柱上焊接平台定位卡板以支撑平台，利用销轴进行连接，完成平台的安装。

　　3.2.2 上部分杈结构操作平台

　　树形分杈上部为3层分杈结构，最大悬挑达15m，树形结构顶部截面为30.3m×30.3m，造型独特。安全设施须进行如下专项设计。

　　1)平台设计树形分杈结构属悬挑复杂结构，常规操作平台无法进行安装，为便于人员站位和操作，降低人员高处坠落风险，决定在定型操作平台的基础上专门设计对应的树形分杈结构操作平台，如图5所示。

　　图5 分杈结构操作平台  

　　2)平台安装平台设计完全契合树形分杈结构形式，便于拆装;平台与各钢梁间设计有充足的空间，便于人员施工;解决常规操作平台无法满足要求的难题，安装效果如图6所示。

　　图6 操作平台安装效果  

　　3.2.3 树形分杈顶部L形梁操作吊笼

　　树形分杈顶部圈梁为L形钢结构，截面如图7所示。焊接位置复杂，作业人员需在L形梁下部的斜面进行作业，大大增加了高空作业人员的作业难度及安全风险。

　　图7 树形分杈顶部圈梁截面  

　　1)吊笼设计常规悬挂式吊笼无法满足施工需求，也无法保证高空作业人员的安全。因此，专门设计制作对应的L形梁操作吊笼，如图8所示。

　　2)操作平台树形分杈顶部圈梁操作吊笼拆装方便，有操作人员专用通道，且吊笼内空间充足，便于人员施工，保证了高空作业人员的安全。安装效果如图9所示。

　　图8 树形分杈顶部圈梁操作吊笼  

　　图9 树形分杈顶部圈梁操作吊笼安装效果  

　　4 结语

　　针对不同部位的防护重点，设计专用的多类型操作平台、吊笼，并通过工程实践验证，专用操作平台均能多次重复使用，保证施工安全的同时节约了成本。