济南普利中心工程核心筒液压爬升模架系统技术.pdf

济南普利中心工程核心筒液压爬升模架系统技术* 李增辉 上海建工集团股份有限公司 上海 2 0 0 0 8 0 摘要济南绿地普利中心项目模架系统既能单独爬升 ，也能整体爬升 ，能够有效解决高层建筑伸臂桁架层的施工难 题；同时采用架体倾斜爬升技术，解决了核心筒外墙多次收分的难题；此套模架系统提高了施工效率，施工安全系数 高，发展了我国自动爬升模架系统的技术装备水平。 关键词济南绿地普利中心 核心筒 爬升模架 整体爬升 液压动力 自动化控制 中圈分类号 T U 7 5 5 ．2 3 文献标识码B 文章编号1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 4 0 8 0 9 6 0 0 4 Hy d r a u l ic Cli mb i n g F or mwo r k Sy s t e m T e c h n o l o g y f o r C o r e - T u b e o f J i n a n S p l i t C e n t e r P r o j e c t L i Ze n g h u i Sh a n g h a i Co n s t r u c t io n Gr o u p Co ． ， L t d ． Sh a n g h a i 2 0 0 0 8 0 1 工程概况 济南 绿地普 利 中心项 目位于济南市 中区普 利街、共 青 团路及顺河高架桥 的三 角地带 ，地理 位置优越 ，东拥 泉城 路和 泉城广场 ，西揽人 民商场 与大观园 ，南邻趵突 泉 ，北依大明湖。总建筑面积2 0万m ，总高度3 0 1 ． 2 m， 主塔楼地上6 0层 ，地下3层 ，楼层状况为 1 F 一 5 F 及裙楼 公园的商业区 ，6 F ～3 0 F 的办公区 ，3 2 F ～5 6 F 的公寓区。 5 7 F～6 0 F 的星级会所。 主楼结构为钢混组合框筒结构体 系，核 心筒为混凝土 结构 ，外框柱为钢管填充混凝土柱，框架和楼面梁均为钢 结构 ，楼面采用压型钢板楼面。 核心筒结构平面形状是六边形 ，在六个转角处埋置有 劲性钢骨柱 ，分别和外伸钢梁及外框架柱刚接。 层数 为6 0层 ，结构层高 1 F 为6 m，25 F 为5 ． 4 m， 6 ～3 9 F 为4 ． 2 m， 3 0 F 为4 ． 8 m， 3 1 F 为5 ． 3 m， 3 1 MF 为 3 ． 1 4m ， 3 2～5 8 F 为3 ． 6m ， 5 9 F 为5 ． 4m， 6 0 F 为5 ． 6m。 其中3 1 MF 层为核心筒结构转换层 ，以此层为界 ，核心 筒 内部剪力墙平面布置发生了很大变化 ，见图1 。 2 主楼 施工模 架方案选择及应用思路 2 ． 1主楼核心简工程特点及难点 a 一 鸣谢本项研究工作得到了上海市科学技术委员会的大力资 助，资助课题名称为 上海高大结构建造工艺与装备工程技术 研究中心 ，编号为1 2 DZ 2 2 5 1 5 0 0 作者简介李增辉 1 9 7 8 一，男，本科，工程师。 通讯地址上海市虹口区东大名路6 6 6 号 2 0 0 0 8 0 。 收稿日期2 0 1 4 0 6 2 2 9 6 0 I 建 筑 施 工第 3 6 卷第 8 期 a 3 1 MF 以下 b 3 1 MF c 3 1 M F 以上 图1 主塔楼核心简典型平面 a 核心筒平面形状呈六边形，内筒剪力墙分别分割 布置对液压 内平 台的设计带来较大的难度 b 在核心筒六个转角处埋 置有劲性钢骨柱 ，外伸 钢梁 分别与钢 骨柱和 外框架柱刚接 ，此 处钢 梁需先行施 工 ，因此，外爬架爬升需要解决穿越钢梁的难题 C 内外剪力墙都发生截面收缩变化，这对爬升平台 和爬升工艺的设计 带来难题 ，剪力墙外墙厚度有较大收缩 变化，由1 0 0 0 mm收缩至5 0 0 mm，内芯剪力墙厚度分别有 6 0 0 mm、5 0 0 mm和4 0 0 mm三种 d 3 1 F 以下和3 2 F 以上核 心筒 内部竖 向结构布置发 生很大变化。内平 台要设计2套体 系，才能满足工程结构 施工全过程的要求 ； e 剪力墙的不规则布置和 变化形成多个尖角平面 形状，对竖向模板的设计和施工带来相当的难度； f 由于剪力墙结构形状 复杂多变 ，层高变化 多达 8 种 ，故模板的规格多、组拼施工难度大 g 3 1 MF 结构转换层的施工也是个难题。 2 ． 2 液压爬升模架系统应用主要技术思路 根据济南普利 中心的工程结构特点及总承包项 目部的 总体施 工步骤要求 ，根据相 关规范 、规程及法规 的要求 ， 综合 多方面的 因素考虑 ，确定 主楼核 心筒结构 地上部 分 采用多功能液压爬升模架系统技术进行施工。 主楼核 心筒原则上竖 向结构先行施工 ，水平结构滞后 施工 ，3 1 MF 以上局部水平结构与竖 向结构同步施工。滞后 的水平结构与外框楼面 同步施工。 济南普利 中心液压爬升模架系统分为外爬架和内平台 2种结构形式。外爬架应用于筒体外围的爬升施工，每组 有2个机位 ；内平台应用于筒体 内部施工 ，主要是4机位平 台。根据该建筑尺寸和液压爬升模架的设计参数 ，设置外 爬架9组 ，共1 8个爬升机位 ；4机位内平台5组 ，共2 O个 爬升机位，2 机位内平台6组 ，共1 2个机位 ，总计5 O个爬 升机位。3 1 F 以下和3 2 F 以上 ，机位平面布置见图2 、图3 。 图2 3 1 F 以下液压爬 架布置示意 图3 3 2 F 以上液压爬架布置示意 3 模架 系统的原理和构成n 矧 3 ． 1液压爬升模架系统原理及功能特点 模架系统采用液压为动力进行爬升 ，利用附墙 系统以 及承重机械系统作为支承载体及爬升构件。施工中的主要 架体结构可 以简单地分为绑筋操作架 ，模板操作架以及设 备操作架。 模架 系统设计思路宏观上分为单元式和整体式2种。 传统的人工碗扣式脚手架 即是单元式设计 ，其布置组合灵 活 ，适应性强 ，但是整体性较差。而项升钢平 台系统则采 用整体式设计思路 ，其优点是整体刚度好、承载能力强 ， 但是体型笨重 ，用钢量较大 ，如遇到外伸钢梁或者桁架 ， 需要重新解体再安装 ，并且也不能随着剪力墙 的收缩而伸 缩 变化 ，适应性差 。液压 爬升模架系统结合 了二者 的优 点 ，进行单元式设计 ，根据施工安全和效率的需要 ，可以 通过 自动控制技术 ，将液压爬升模板 系统的所有单元组合 成有机整体 ，实现单元柔性连接 ，整体 同步爬升。 3 ． 2 模板系统 模板 系统由钢大模和模板悬挂系统构成 ，主要满足模 板安装、校正 、拆除作业的施工 ，该系统通过滑轮移动装 置 ，可以自由调节 ，结构简单 ，可以轻松满足模板的安装 就位及纠偏工作。 济 南 普 利 中 心核 心筒 项 目 ，工 程 结 构 标 准 层 高 4 2 0 0 mm，因此 ，模板标准段高度采用4 3 5 0 mm，上部 与楼层标高平，底部下放1 5 0 mm。3 2 F 以上标准层高变为 3 6 0 0 mm，为最大限度增加模板的利用率 ，将模板分成 6 0 0 mm和3 7 ．5 0 mm两段，施工至3 2 F 以上后拆除上段。 模板面板采用5 mm钢板 ，肋采用8 轻型槽钢，围檩采 用1 0 普通槽钢 ，边框采用8 0 mm8 mm角钢与1 0 mm X 8 0 mm扁钢 ，以确保模板框 的刚度 ，方便模板上、下流水 段间的密贴安装，采用粘贴发泡泡沫粘带条的方法止浆。 3 ． 3操作平台系统 操作平 台系统 是指为绑扎钢筋 、模板 支护等施工操 作提供作业和堆载的平 台，并且可携带钢大模整体爬升的 架体系统。虽然操作平 台系统有多种结构形式 ，但其竖 向 功能区段的划分均类似 ，主要包括绑筋操作架、模板操作 架、设备操作架3 部分 图4 。 毽 垒 门 架 式 内 爬 架 作 架 _ 一 一 _ 。 I ．f _ _- r 弋 _ f I } 作架 -_ 。 。 。 一 ； l 一 一 I 一 墨 一 7 _ 一 I 一 图4 液压爬架操作平台 系统划分 a 绑筋操作架 主要用于钢筋绑扎和提供堆载平 台。共2层 ，每层高2 m。 b 模 板操作 架 用于模板 的安装 固定及拆 卸。 共3层 ，每层 高2 m。前 立杆 为双 拼8 槽钢 ，后立杆 为 H T 1 O 0 mm1 0 0 mm，模板悬挂梁 为1 6 工字钢 ，模板操 作架的横 向水平连杆 为1根 4 8 mm脚手管和1 根5 槽钢组 成 ，脚手管可根据需要进行伸缩。模板操作架项部的模板 悬挂梁安装有模板滑移悬挂装置 ，可进行模板 的立模 、拆 模操作。 多组绑筋 操作 片架和模板操作 片架 由纵 向水平连杆 脚手管 连接组成一个整体 ，连杆上铺设木隔板形成走 道平台，操作架前立杆在结构施工层区间设置了水平拉结 构造 ，作为安全保险措施与结构连接。后立杆 内侧每层加 设2 道脚手管安全栏杆 ，后立杆H 型钢翼缘内可安装钢丝网 片。 C】 设备操作架 用于液压设备的布置和爬升机构的 操作 ，结构 已施工层的安全围护以及附墙 装置的拆卸。设 备操作架每个架片高度为5 m。前立杆采用2根 4 8 mm钢 管组成 ，后立杆采用H T 1 O 0 mm X 1 0 0 mm型钢，走道横连 杆为2 根 4 8 mm钢管组成的组合连杆。各设备架片问水平 走道采用钢管扣件连接，背立面也采用钢管扣件连接形成 2 0 1 4 ．8 Bl l i 】 d j ng c。n s t nl c 廿o n l 9 6 1 安全栏杆。 3 ． 4 爬 升机械 系统 爬升机械 系统是系统 的爬升 、承重构件 。模架工作状 态 的传 力路径为 施工荷载／ 结构 自重／ 风荷载等一爬模架 体一承重构架系统一附墙构件系统一结构墙体。 爬升机械 系统 由附墙构件装置 、导 向装 置、承 重构 架装置、防坠装置4个子系统组成。其中附墙装置是爬架 同结构连接的机构 ，导 向装置、防坠装置是爬架的爬升机 构 ，承重构架装置是爬架传递架体荷载的机构。 3 ． 5 液压动力系统 液压动力系统是模架的动力机构 ，能够实现单元顶升 和 多机位整体顶升 ，系统由液压油缸、电动泵站及相关配 件有机联系形成一个动力模块。 3 ． 6 自动控制系统 自动控制 系统采用先进的计算机 闭环控制技术 ，系统 接 受操作人员的工作命令 ，对液压模架进行驱动和控制 ， 同时采集系统的工作状态 ，反馈给计算机 ，对控制进行修 正和调节，确保爬升作业的安全可靠。 图5 爬架控制 系统原理 控制系统采用计算机闭环控 制。系统接受操作人员的 指令 ，对液压爬模进行驱动和控制 ，同时采集液压爬模的 工作状态信息 ，反馈给计算机 ， 因此 ，系统由传感检测、运算控制、液压驱动三部分 组成核心回路 ，以操作控制进行人机交互 ，以安全控制提 供安全保障，从而形成一个完整的控制闭环。 3 ． 6 ． 1 控制方式 本系统控制方式有总控、单控等2种。 a总控 所有爬升单元在 总控操纵下统 一启停泵 站、同步作业。 b 单 控 各 爬升单元 在各 自操 纵下分 别启停 泵 站、分别作业 可以同时进行 。 3 ． 6 ． 2 作 业方式 本系统作业方式有6 种 a 总控爬模 所有单元同时进行同步的爬模爬升。 b 总控导轨 所有单元同时进行同步的导轨提升。 c总控单步 所有单元同时进行 同步的单步操作。 d 单控爬模 各单元独立进行爬模爬升。 e 单控导轨各单元独立进行导轨提升。 f 单控单步 各单元独立进行单步操作。 建筑施 工 第3 6 卷 第8 期 4液压爬升模架系统主要施工技术应用 4 ． 1核心筒标准层施工技术 济南普利 中心标； 隹层层高4 ． 2 m和3 ． 6 m，标准层共计 5 2层，占到施工中绝大部分，液压爬架的标准层施工流程 如下 流程一浇捣第～结构段结构混凝土 流程二养护第～结构段混凝土期间，绑扎第N I 段钢 筋 流程三 第～ 结构段 混凝土养护等强后 ，拆模 ；同时 安装模架附墙装置 ； 流程 四液压顶升导轨4 ．2 m 3 ． 6 m ，固定导轨 ； 拆除最下端附墙装置 ，以备下次使用 ； 流程五 液压项升模架系统4 ． 2 m 3 ． 6 m ，由～ 一 1 段 爬升至～ 段，并完成力系转换 ；4机位平台底部大梁支腿支 撑于核心筒墙体预留洞内，模架系统内外架体项部连接； 流程六 清理模板 ，安装爬架预埋螺杆 ，预留底部大 梁支腿支撑洞 ，测量定位校正立模 进入N I 段结构施工 流程 。 4 ． 2液压爬架非标准层爬升施工的处理 结构的3 5 F 为层高5 ． 4 m的非标准层，因此液压爬升模 架拟在第三框结构施工完毕后开始组装 ，在第三框结构墙 体上埋置安装固定螺栓。 4～5 F 总高度 为1 0 ．8 m，拟划分为3次爬升，每次爬升 高度 为3 ．6 m。 3 0 F 层高4 ． 8 m，3 1 F 层高5 ． 3 m，一次性爬升 ；模架施 工完3 1 F 层框后，模架停留在3 1 F 层框位置。 利用内爬架平台，增加斜拉杆加强后，作为3 1 MF 楼层 梁板施工的支撑架，来完成3 1 MF 水平结构施工。 3 1 MF 层框 ，以及3 2 F 、3 3 F 采用脚手架支撑完成施工。 在3 3 F 层框上重新组装内平台模架系统 ，3 4 F 层以上进 入标准层，层高3 ． 6 m，一次性爬升。5 9 F 层高5 ． 4 m，爬升 2次。6 0 F 无需爬升便可满足施工要求。 4 ． 3 核心筒结构施工阶段人员垂直交通设计 根据施工需求 ，在 内平 台底部下挂人员交通架，施工 人员从电梯通过内平 台下挂的人员交通架可抵达施工作业 层 。 考虑到施工 电梯 的安装高度限制及压型钢板楼板 作 业层滞后 因素 的影响 ，设计人员交通挂 架高1 2 m，跨越 3个层高，底部人员进出口与混凝土施工作业层相差6个层 高，满足电梯同楼层之间的交接。 4 ． 4 剪力墙截面变化的收分处理 核心筒剪力墙外墙厚度有较大收缩变化，由1 0 0 0 mm 收缩至5 0 0 mm，内芯剪力墙厚度分别有6 0 0 mm、5 0 0 mm 和4 0 0 mm三种。为此液压 自动模架模板 系统也要作相应的 变截面收分处理 ，具体收分的流程如下 流程一 第～结构段施工完成 ，进入收分段爬升工艺 墙体截面收分2 0 0mm为例 流程二 在第～ 结构段先安装厚1 o 0 mm连接支座板 ， 随后在其上安装附墙支座及 附墙靴 爬升导轨适 当高度 ， 在导轨底部内侧面安置5 0 手动式液压千斤顶 每组爬架 两机位同时安装 ； 流程三 顶升5 O k N 手动千斤项约7 0 mm，在顶升千斤 项同时，调节支撑腿螺杆顶紧墙体 ，使架体倾斜 ，然后导 轨爬升到位 ，固定导轨 ；架体沿导轨爬升到位 ，完成力系 转换 ；调节承重三角架可调支撑，使其支撑于墙体 ； 流程 四施工第～ 1 结构段 i养护等强，拆模 清理 ； 先后顶升导轨 、模架架体到位 ，此时架体仍为倾斜状态 ， 进入第f v 2 结构段施工流程； 流程五 施工第N 2 结构段 ；养护等强 ，拆模清理 ； 先后顶升导轨、模架架体 ； 流程六调节架体支撑腿螺杆 ，使模架架体 以及导轨 同墙面平行 ；调节承重三角架可调支撑 ，顶升架体 到位 ， 完成力系转换 至此全部完成墙体收分工艺。 4 ． 5 穿越外伸钢梁的爬升 在核心筒的每个短边上两端设置外伸钢梁，外爬架在 施工时，必须要避让这些钢梁。 外伸钢梁处于2个外爬架单元之间 ，当外伸钢梁碰到 外爬架时 ，只需依 次打开相邻外爬架之间的立面翻门，完 成外伸钢梁的依次穿越。立面示意见图6 。 图6 外爬架穿越外伸钢梁立面示意 比如爬架 附着于～框 ，施INI 框混凝 土 ，此时外伸 钢梁 处于爬架绑 筋操作架 ，打开此处外爬架单元之间的翻 门，在此处临时设置安全栏杆和安全网，爬架爬升时，只 需依次打开翻门 ，爬升到位做好围护，当在外伸钢梁碰撞 到外爬架的底平台前 ，打开底平台翻板 ，以便顺利通过。 4 ． 6 高空拆除施工技术 首先要清除临时施工设备及架体上的杂物 电焊机、 乙炔瓶等 ，防止在拆除过程中发生高空坠物 的事故 ，然 后按以下顺序逐一规范操作拆 除。 流程一 待第6 0 框结构混凝土养护等强后 ，拆模 由 塔机将模板运至地面 流程二 液压项升导轨5 m，利用塔机将导轨拔 出， 吊运至地面，导轨须一根一根 吊装 ； 流程三 将爬架的液压设备和油管等拆除 吊离架体 ； 流程四在塔机协助下解除模板操作架同承重桁架问 螺栓连接 ，并与绑筋操作架一起整体用塔机 吊运至地面 ； 流程五 利用塔 吊将爬架主平台及下挂脚手架整体 吊 起 ，保持不动 ；上人拆除附墙装置 待拆除附墙装置后 ， 将爬架主平台及下挂脚手架整体 吊运至地面解体。 5 结 语 通过对济南普 利中心项 目主楼核 心筒 的施工 ，综合 阐述 了液压 自动爬升模架系统的技术应用。在本次的应用 中，取得 了非常显著 的技术效果 ，大大提高 了施工效率 ， 使用中经历冬季施工，标准层施工仍可以达到4 ～ 5 d ／ 层 ； 在施工中，模架系统爬升速度快捷 ，作业环境安全可靠 ， 操作平 台堆载能力较大 ，满足了施工的很多需求 ；架体组 合灵活，可以小流水作业 ，外爬架通过翻板翻门的设置 ， 能够有效解决穿越核心筒外伸钢梁施工难题 采用架体倾 斜爬升 的施工技术，解决 了核 心筒外墙收分的施工 在内 平台底部下挂人员交通架 ，较好的解决 了施工 中的竖 向交 通问题 ；该模架系统重复利用构件多 ，降低 了工程投入 ， 取得非常好的经济效益。 济南普利中心核 心筒液压爬升模架施工技术 ，取得 了 非常成功的应用 ，完善了超高层混凝土核心筒施工技术 ， 所积累的经验与技术值得在我国超高层 同类工程施工中大 力推广。 9 0 0 0 [ 1 】 范庆国 ， 龚剑金 茂大厦主体结构施工 上 [J ] ． 上海建设科 技 ， 1 9 9 8 6 7 9 ． [ 2 ] 龚剑， 李鹏， 扶新立等上海环球金融中心核心筒结构施工中格构柱 支撑式整体 自 升钢平台 脚手模板 系统施工技术[ J ] ．建筑施工，2 0 0 6 1 2 9 5 3 - 9 5 8 ． 【 3 】 林锦胜， 吴欣之， 龚剑等． 广州新 电视塔结构施工关键技 术[ J 】 _ 建 筑施 工，2 o o 9 1 1 9 3 5 - 9 3 7 ． [ 4 ]扶新立． 广州新 电视塔核心筒整体 自升式钢平台安装施 工技 术 [ J 1 建筑施工， 2 0 0 9 8 6 5 6 6 5 9 【 5 】 黄字． 交替支撑 式整体液压爬升钢平台模架体 系在超高层结构 中的应用[ J ] ． 建筑知识 学术刊， 2 0 1 3 1 2 4 2 5 - 4 2 6 ． [ 6 ] 张明星， 吴险峰， 吴少平． 液压爬升模板技术在保利v 座大厦工程 中的应用[ J ] ． 施工技术,2 O l 1 3 6 6 - 6 8 ， 8 1 ． [ 7 】袁小聪， 赵聪明， 裴剑铃， 等． 苏拉马都跨海大桥 索塔液压爬升 架 模板设计与施工[ J ] ．公路， 2 0 1 1 3 1 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