超高層核心筒模架施工體系選型與爬模設(shè)計優(yōu)化

喬會丹，張相平，王云鑫，曹江，關(guān)世超，周蕓蕓

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

星河雅寶高科創(chuàng)新園四A地塊位于深圳市龍崗區(qū)坂田街道，占地面積3.88×104m2，總建筑面積3.544×105m2，項目由5層地下室及4棟建筑組成，4-1棟為74層超高層塔樓，結(jié)構(gòu)高度為338.1 m，結(jié)構(gòu)形式為帶加強層的框架-核心筒結(jié)構(gòu)。4-1棟核心筒平面尺寸為26.15 m×27.4 m的矩形，核心筒標準層高為4.5 m，非標準層層高為7.5 m、6.05 m等。

2 總體施工部署

本工程4-1棟超高層結(jié)構(gòu)采用“不等高同步攀升施工”[1]工法施工，即核心筒結(jié)構(gòu)→外框鋼柱安裝→外框鋼梁安裝→外框鋼筋桁架樓承板鋪設(shè)→外框鋼筋綁扎→混凝土澆筑。

核心筒結(jié)構(gòu)施工是超高層結(jié)構(gòu)施工的最高點，其施工節(jié)奏的快慢將直接影響外框結(jié)構(gòu)的施工，對其施工節(jié)奏的管理是超高層施工的關(guān)鍵。

3 核心筒施工工藝比選

對于超過300 m的超高層建筑，目前常用的核心筒施工工藝有液壓整體頂升平臺、頂升鋼平臺、頂升模架系統(tǒng)、交替支撐式液壓爬升鋼平臺、爬模等工藝[2]，根據(jù)其工藝原理，大體可歸結(jié)為頂升模架系統(tǒng)和爬模體系。

本工程若采用頂升模架系統(tǒng)，將存在電梯前室及樓梯間甩項后施工、核心筒收縮模架體系拆改以及結(jié)構(gòu)受力等諸多問題；應(yīng)用爬模體系的最不利因素即高度低，提供的作業(yè)面少，不利于工期。因此，項目技術(shù)團隊針對本工程特點，對爬模體系進行了多方面的設(shè)計優(yōu)化，實現(xiàn)了不同工序在同一平面依次施工到豎向+平面同步施工的轉(zhuǎn)換。

4 爬模體系概況

4.1 爬模選型

本項目核心筒施工采用ACF125、PS50兩種爬模型號，核心筒內(nèi)外全爬，筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu)同步施工，筒內(nèi)水平結(jié)構(gòu)和部分爬模爬不到的豎向結(jié)構(gòu)，采用鋁合金模板體系進行施工。

4.2 爬模架體豎向設(shè)計

爬模架體主平臺凈寬2.8 m（局部4.3 m），液壓操作平臺寬2.8 m，吊平臺寬0.8 m。ACF125立面圖如圖1所示，PS50立面圖如圖2所示。

注：圖1、圖2中：①為鋼筋綁扎平臺一；②為鋼筋綁扎平臺二；③為過渡平臺；④為模板操作主平臺；⑤為液壓操作平臺；⑥為吊平臺

4.3 爬模架體平面設(shè)計

本工程爬模體系共設(shè)置62個機位，其中，核心筒外側(cè)30個，核心筒內(nèi)側(cè)共32個。每個爬模機位均設(shè)置一套液壓油缸和一套動力單元。井筒防護屏爬模單獨由泵站控制，共配置3套泵站，每套泵站最多可同時帶動4套液壓油缸提升。

5 爬模設(shè)計優(yōu)化

5.1 不同單元體之間連接節(jié)點

本工程核心筒南側(cè)3個電梯處外側(cè)為鋼結(jié)構(gòu)，所以，按外側(cè)剪力墻設(shè)計考慮，其余14個電梯井筒均為內(nèi)側(cè)電梯井筒，每個井筒設(shè)計1個獨立的爬模體系進行單獨爬升。其外側(cè)四面結(jié)合結(jié)構(gòu)剪力墻位置分別設(shè)計為3個獨立的單元進行安裝，四面共計12個單元，每組單元均獨立爬升。

5.2 可周轉(zhuǎn)式爬錐附墻連接件

針對水平雙爬錐預(yù)埋點其中一點或兩點均位于豎向內(nèi)凹管道處，本工程分別設(shè)計了可周轉(zhuǎn)重復(fù)使用的轉(zhuǎn)換支座。

5.2.1 雙爬錐

其一點位于豎向內(nèi)凹管道處，采用上下間距為390 mm的豎向雙預(yù)埋爬錐固定箱式轉(zhuǎn)換支座，水平掛座板一側(cè)角焊于箱式轉(zhuǎn)換支座上，另一側(cè)采用正常預(yù)埋于墻體內(nèi)的爬錐固定，豎向掛座焊接于水平掛座之上，爬模掛于豎向掛座上。箱式轉(zhuǎn)換支座由6塊Q325鋼板焊接而成，豎向側(cè)板寬168 mm，高550 mm，上端為130 mm高坡口。豎向背板寬150 mm，高550 mm，其上留有2個間距390 mm，半徑為22 mm的孔洞，豎向面板寬150 mm，高420 mm，下方開設(shè)一半徑50 mm孔洞。雙爬錐二維圖如圖3所示。

5.2.2 三爬錐

對于水平雙爬錐預(yù)埋點均處于核心筒墻體穿墻洞口處，特制一T形掛座豎向橫跨洞口，采用上部預(yù)埋1個爬錐，下部均勻預(yù)埋2個爬錐進行固定，豎向掛座焊接于T形掛座之上，爬模掛于豎向掛座之上?？紤]洞口處T形掛座整體結(jié)構(gòu)剛性，T形掛座由一塊T形鋼板及4條寬120 mm的槽鋼焊接而成。T形板下底寬550 mm，上頂寬300 mm，高1 125 mm，采用20 mm厚的Q235鋼板制成，上下爬錐螺栓孔與洞口邊的距離應(yīng)≥150 mm，以免墻體拉裂。三爬錐二維圖如圖4所示。

5.3 鋼筋超層綁扎平臺

鋼筋超層綁扎施工工藝原理為通過對爬模平臺高度及平臺布置進行優(yōu)化，增加作業(yè)面，將其鋼筋綁扎和模板施工的流水作業(yè)轉(zhuǎn)換為平行作業(yè)，使鋼筋工由模板施工及混凝土澆筑的等待時間優(yōu)化為僅混凝土澆筑的等待時間，從而減小核心筒結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵路線的工作個數(shù)，在提高鋼筋工施工效率的同時縮短了施工時間；即爬模爬升完成后進行3個工作面的平行作業(yè)。通過對勞動力進行調(diào)配，確保3個工作面的工作同時開始、同時完成。

5.4 爬模結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1）調(diào)整平臺高度。取消傳統(tǒng)架體的鋼筋平臺，將其模板平臺高度上調(diào)約1 m，使其位于后移模板頂部位置，對架體穩(wěn)定性進行計算，以確定模板平臺可上調(diào)的最大高度。將模板平臺改為過渡平臺，僅作為人員通行用。由于模板操作平臺抬高后，人員在合模過程中上部螺桿無法進行安裝，所以，在模板橫梁后側(cè)增加可移動操作平臺，可方便人員安裝螺桿、加固模板。模板加固平臺示意圖如圖5所示。

將上平臺抬高，使其位于N+1層（標準層）-1.8 m（普通人員身高）高度處（N為施工的任一樓層），滿足N+1層鋼筋超層幫扎時普通作業(yè)人員身高高度的需求，將其命名為鋼筋綁扎平臺一。

2）增加局部平臺。根據(jù)上述平臺高度調(diào)整后滿足了N+1層上部鋼筋綁扎的需求，還需增加下部鋼筋綁扎平臺方可滿足N+1層整層鋼筋綁扎。按照標準層4.5 m進行計算，除去上平臺預(yù)留1.8 m高度后剩2.7 m，除去平臺主次梁高度0.5 m剩余2.2 m，按照普通人員身高，需增加鋼筋綁扎平臺4.5 m-1.8 m-0.5 m-1.8 m=0.4 m，即懸挑鋼筋綁扎平臺可設(shè)置于N層標高+0.4 m的位置處。新增加平臺寬度與鋼筋間距應(yīng)＜0.5 m，避免鋼筋操作人員在鋼筋綁扎過程中出現(xiàn)安全事故。

3）調(diào)整鋼筋綁扎工藝。因第N層混凝土澆筑時，第N+1層墻柱豎向鋼筋已綁扎完成，為避免不影響第N層豎向結(jié)構(gòu)混凝土澆筑，需將第N+1層豎向箍筋上調(diào)500 mm進行綁扎固定，待第N層豎向結(jié)構(gòu)混凝土澆筑完成后，將其箍筋放下重新進行綁扎。

6 結(jié)語

本工程中，對爬架體系的優(yōu)化設(shè)計做法縮短了核心筒結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵線路的工序，使其結(jié)構(gòu)施工從每層施工時間需要6 d，縮短至每層4 d，充分發(fā)揮了超高層“不等高同步攀升施工”工法，確保核心筒結(jié)構(gòu)施工不影響外框施工的節(jié)奏。其中，鋼筋超層綁扎施工工藝使鋼筋工能夠連續(xù)作業(yè)，在鋼筋總量不變的情況下人員減少，充分調(diào)動了鋼筋工的積極性，解決了爬模在超高層核心筒水平結(jié)構(gòu)和豎向結(jié)構(gòu)同時施工的工期長、工作面少的問題，避免了趕工期而增加人員造成窩工問題。爬模施工工藝通過星河雅寶高科創(chuàng)新園項目實踐良好，為今后類似項目選用爬模施工工藝提供了參考。