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1、武汉绿地中心立面曲变巨柱爬模施工技术 李江华 魏晨康 王强 段吉锋 唐碧波 中建三局第二建设工程有限责任公司 摘 要： 武汉绿地中心主塔楼共有 12 根立面曲变巨柱, 巨柱整体造型由下至上先向核心筒外倾斜, 后向核心筒内倾斜;且自下而上巨柱尺寸逐渐变小, 同时, 巨型柱外沿还有 3001 100mm 宽度不等的楼板。针对这种异形大体积混凝土劲性柱的施工, 研发了适应这种巨柱施工的附板式可调节倾角液压爬模系统。主要介绍了这种液压爬模系统施工技术。关键词： 高层建筑; 巨型劲性柱; 倾角调节装置; 爬模系统; 施工技术; 作者简介：李江华, 项目经理, 高级工程师, E-mail:收稿日期：201
2、7-03-15Climbing Formwork Construction of Changeable Section Mega Column in Wuhan Greenland Center ProjectLI Jianghua WEI Chenkang WANG Qiang DUAN Jifeng TANG Bibo The Second Construction Co., Ltd.of China Construction Third Engineering Bureau; Abstract： The main tower in Wuhan Greenland Center has 1
3、2 super rigid columns. These columns inclines to outer of the core tube first, and then to inner of the core tube from bottom to top, and the section begin to small form bottom to top. At the outer columns, there are floor with 300 1100 mm width. During construction of these special shaped of stiffe
4、n columns, the adjustable tile angle hydraulic climbing system is developed. This paper mainly introduced construction technology of the climbing formwork system.Keyword： tall buildings; mega stiffen columns; tilt angle adjustable device; climbing formwork system; construction; Received： 2017-03-151
5、 工程概况武汉绿地中心项目地上 120 层, 建筑高度 636m, 结构形式为核心筒+巨型柱+伸臂桁架+环带桁架。外立面饰面为玻璃幕墙。巨型劲性柱共 12 根, SC1 和 SC2 (各 6 根) , 巨柱整体造型由下至上先向核心筒外倾斜, 后向核心筒内倾斜;且自下而上巨柱尺寸逐渐变小, 同时, 巨型柱外沿还有 3001 100mm 宽度不等的楼板 (见图 1) 。2 巨柱施工难度与其他超高层建筑外框钢管柱不同, 武汉绿地中心外框采用 12 根巨大的劲性钢骨柱, 作为外框支撑结构。单根巨柱截面面积约为 13.1m, 最大边长约为4.7m。如此大的劲性柱, 不论是钢筋绑扎、模板合模还是混凝土浇筑
6、, 甚至是临边作业都存在很多困难, 而对于武汉绿地中心 636m 的高度而言, 这种困难更是凸显。常规的附墙式爬模系统无法适用于本项目, 需要研发一种新的爬模系统倾角可调节附板式爬升模架系统进行施工。图 1 武汉绿地中心 Fig.1 Wuhan Greenland Center 下载原图3 爬模系统选择项目部为克服巨柱施工困难, 与多家国内外知名爬模单位一起协商讨论如何解决巨柱施工难题。不同单位也给出了自己的建议解决方案。最终, 项目部综合技术、经济、工期等指标考虑, 采用了北京某公司设计的附板式倾角可调节液压爬模系统。该爬模系统大胆转变思维, 与常规的爬模将受力传递至竖向结构不同, 其将受力
7、传递至水平楼板及钢梁上。因此, 它不受限于外框竖向巨柱结构施工进度, 虽然该爬模是为巨柱施工使用, 但却借助楼板和钢梁卸荷, 使得爬模的爬升不占用巨柱施工工期关键线路。4 附板式爬模研发过程4.1 爬模附着受力选型项目部开始考虑 3 种爬升附着形式, 分别为附墙式、抓握式和附板式, 并分析其优缺点。1) 附墙式受力体系附着点在巨柱表面, 爬模受力传递至巨柱混凝土表面。爬升时, 会被巨柱外侧突出构件阻挡, 巨柱外侧突出构件需要后期施工, 存在安全隐患并且零星工程单价较高, 不经济;设计的挂架层数为 4 层, 属于常规爬模受力体系, 同等荷载情况下, 需承受 4 层挂架的自重及少量材料荷载。该种受
8、力体系, 当巨柱施工进度放缓时, 为不影响爬模爬升, 对应楼板也无法先行施工 (若先施工, 会阻断爬升空间, 挡住爬模导轨爬升) , 从而导致外框与核心筒层差过大, 不满足设计要求, 存在不均匀沉降风险 (见图 2a) 。2) 抓握式受力体系将爬模附着支架制作成抓握导轨, 抓握住巨柱钢骨翼缘, 然后架体下挂至混凝土施工层。该种受力附着点在钢骨顶端, 人员操作不便, 常规检查危险性大。钢骨顶端至巨柱施工楼层, 共计 6 层。同等荷载情况下, 需承受 6 层挂架的自重 (见图 2b) 。3) 附板式受力体系爬模将受力通过附板构件传递至楼板及楼板底部钢梁上, 此时附着点在施工层楼板, 人员操作及常规
9、检查均可在已经完成浇筑的混凝土楼板上进行, 安全隐患小。挂架层数也为 4 层。同等荷载情况下, 需承受 4 层挂架的自重及少量材料荷载。此种受力形式, 巨柱施工快慢并不影响楼板施工速度, 而楼板施工相对于巨柱简单快捷, 确保楼板施工进度, 从而确保核心筒与外框结构层差在设计允许范围内, 减小不均匀沉降风险 (见图 2c) 。4.2 爬模倾角调节装置设计由于巨柱外立面造型为先外倾后内收, 爬模导轨会出现一部分在外倾段, 一部分在内收段, 此时需要将常规固定式附着装置进行改造。为实现爬模系统前倾后仰的爬升姿态变化, 使附着装置实现随导轨进行倾角调节, 将原有固定式附着装置改进为可调节倾角装置。附着
10、装置焊接在附板支座端部的面板上, 附板支座与固定套间 2 个斜面接触, 锁紧螺栓后, 导轨穿入固定套后无法旋转。倾角调节装置采用销轴作为旋转部分, 爬模架体导轨所插入的固定套通过围绕销轴, 实现角度调节。该装置可以实现角度的连续渐变, 从而适应巨柱角度的渐变形式, 最大调节约 2cm/1。同时, 销轴作为连接爬模架体与附板支座的构件, 销轴的粗细及加工质量均直接影响到爬模的安全 (见图 3) 。项目部设计的销轴直径大, 连接更加可靠, 受力更大, 对于爬模使用更加安全。图 2 3 种爬模形式 Fig.2 Three kinds of climbing types 下载原图图 3 销轴式倾角调节
11、装置 Fig.3 Pin tilt angle adjustable device 下载原图4.3 爬模整体设计解决了受力选型和倾角调节装置设计后, 爬模还整体设计了 2 层钢筋操作层, 1 层支模层及 1 层混凝土养护层, 符合巨柱施工流水要求 (见图 4) 。同时, 考虑到浇筑巨柱混凝土时, 可能出现的漏浆风险, 爬模系统还设计了人性化的接浆斗, 用于浇筑混凝土时对于漏浆风险的管控。爬模的安全防护措施考虑周全, 在爬模顶部设置了防砸棚, 确保工人在操作时不会受到高空坠物打击;在爬模操作平台处还设置了可翻转的走道板, 方便人员施工, 同时避免高空坠落风险。图 4 爬模操作平台设计 Fig.4
12、 Climbing operation platform design 下载原图5 附板式爬模施工方法5.1 总体工艺流程 (见图 5) 5.2 爬模安装安装流程:模板预留支座套管地面预拼装附板装置安装主承力架体系吊装搭设铺设平台竖向支撑体系整体吊装竖向支撑体系平台搭设及铺设安装外防护钢网完善平台防护、定型楼梯, 安装液压电控装置并调试 (见图 6) 。1) 楼板预埋、安装附板支架绑扎楼板钢筋的同时, 预埋爬架所需的预埋件, 当混凝土强度达到 15MPa 后, 在预埋位置处安装附板装置。图 5 爬模施工总体工艺流程 Fig.5 The total construction process fl
13、ow 下载原图2) 组装及吊装 (1) 绑扎楼板钢筋的同时预埋附板支座的预埋套管, 当浇筑完混凝土拆模后, 在预埋套管处安装附板装置; (2) 出厂前将主承力架、导轨及上下爬升箱组装一起, 现场用塔式起重机吊至附板装置内, 并插上防倾插板; (3) 当主承力架组装完毕后, 组装两主承力架之间的连接钢梁, 用 U 形螺栓连接两附板点间的钢梁, 安装连接及悬挑箱梁; (4) 铺主平台脚手板及钢板; (5) 在地面将上支撑体系组装完毕, 整体对其进行吊装; (6) 铺上 2 层绑扎钢筋用平台的脚手板; (7) 铺液压爬模下 2 层平台的脚手板并安装定型楼梯; (8) 安装液压爬升系统, 拼装吊装钢板
14、网。图 6 爬模安装流程 Fig.6 Climbing formwork installation flow 下载原图图 7 爬升流程 Fig.7 Climbing flow 下载原图3) 巨柱钢筋绑扎、合模及混凝土浇筑及养护待爬模系统安装调试验收完毕后, 巨柱外侧利用爬模系统, 另外三侧利用操作架依次施工巨型柱钢筋、模板、混凝土, 并及时做好巨型柱大体积混凝土养护工作。5.3 爬模使用及爬升阶段施工流程:附板支座周转安装固定拆模、合模爬升 (见图 7) 。1) 拆模板与导轨的爬升当上层巨柱混凝土强度达到脱模要求后, 可将模板后移或吊走模板。此时利用下挂式运输条形重构件的装置将附板支座运输至吊
15、装孔洞, 再利用定滑轮和卷扬机将附板支座周转至上层, 利用转运装置运至指定位置就位。在预埋孔处安装穿板螺栓和附板装置, 操作液压升降装置, 将导轨爬升到上一个楼层位置。2) 架体的爬升当导轨爬升到位后, 再操作液压升降装置将架体爬升到上一个楼层位置, 然后再移动支承架将模板安装就位, 并浇筑巨柱混凝土。3) 架体的防护架体爬升到位后, 对相邻两架体 100mm 的空隙用翻板进行封闭。4) 爬模爬升中, 若遇到环带桁架层, 附板支座被环带桁架所阻挡, 需要提前在环带桁架上方焊接钢丝绳拉节耳板, 作为附板支座的拉节点。附板支座在安装就位时, 需要采用水平尺进行抄平, 若附板支座前后端高差过大, 需
16、要在附板支座底部铺设钢板垫平。在遇到附板支座由于幕墙边梁原因, 前段悬挑过大时, 需要在幕墙边梁上焊接支撑垫块, 用于支撑附板支座前段, 垫块具体形式可以根据现场需要设计。在遇到过风楼层时, 由于楼板不到边缘, 附板支座安全需要提前考虑钢梁焊接及加固措施, 避免因为附板支座无附着点而影响爬升。5.4 爬模拆除阶段爬模拆除步骤: (1) 清理架体杂物, 拆除架体上的脚手板和踢脚板, 将架体分割为 24 个机位的独立单元, 将两独立单元间机位架体的连接解除; (2) 用塔式起重机吊住支模体系, 拔出调节支腿和高低调节螺栓上的销轴, 将支模体系吊离主承力架至地面分解; (3) 用液压油缸将导轨提升出来, 然后用塔式起重机吊离作业面; (4) 拆除上、下爬升箱、液压电控系统和爬模架下 2 层附板支座并吊离作业面; (5) 将主承力架及挂架体系整体吊至地面进行分解。以上拆除的爬模架各零部件要统一堆放, 统一管理。6 效益分析1) 工期利用液压式附板爬
