SKE50自动爬升模板体系在西安环球贸易中心塔楼核心筒施工中的应用
1 工程概况
西安环球贸易中心矩形核心筒平面最大尺寸为21.8m×21.4m, 最小尺寸为20.3m×19.9m。核心筒内4个大井筒包括2个9.4m×9.1m井筒和2个9.1m×9.1m井筒。随着高度增加, 4个井筒尺寸逐步变大为9.5m×9.3m。核心筒施工时采用自动液压大平台顶模及爬模结合的方式。爬模为SKE50液压自动爬升模板体系, 具有施工速度快、模块化安装、重复性使用的优势。
2 自动爬升模板体系组成
核心筒外墙施工过程中, SKE50爬升体系带动大模板共同均匀爬升。单个油缸通过控制调节器相互协调同步工作。液压油缸还配备防止油管破裂的安全防坠装置。SKE50液压自动爬架上、下5层工作平台采用固定扶梯相连, 在同一平面上, 平台间连成1条贯穿通道, +2, +1, 0层平台与井筒内部顶模大平台在同一平面并且贯通, 为施工提供操作空间和便利。同时, SKE50外侧架体可以安装穿孔钢板网及钢格栅等外侧防护形成全封闭的工作空间和整体和谐美观的外侧防护。
2.1 爬模体系
自动爬升模板体系各部分组成及各操作平台荷载限值如图1所示。爬模系统共包括5个工作层, 由平台及脚手架系统、模板系统、退模装置、锚固系统、液压动力系统、爬升架体、自动爬升机构、悬挂平台系统组成。爬模体系技术参数如表1所示。
2.2 自动爬升机构
爬模架体通过刚性悬挂靴与导轨连接, 通过上、下部提升装置及两者中间液压动力系统进行架体提升作业。组成部件主要包括刚性悬挂靴、爬升导轨、提升装置、液压千斤顶、导轨保护装置等。导轨保护装置目的为防止导轨突然坠落。
图1 SKE50液压爬模体系
Fig.1 SKE50 hydraulic automatic climbing formwork system
表1 SKE50爬模体系参数
Table 1 Parameters of SKE50 climbing formwork system
2.3 爬模锚固系统
爬模体系依靠锚固系统与结构主体连接, 锚固系统包括通用爬升锥、爬锥螺栓及悬挂靴。其中通用爬升锥包括密封套、止动埋件、深度标识等部件。核心筒外墙施工时, 通用爬升锥预先埋入剪力墙中, 爬模体系通过悬挂靴及爬锥螺栓与爬升锥连接。爬升时要求爬升锥所在位置的混凝土强度至少达10MPa。
3 自动爬升模板体系荷载工况
根据标准建筑物施工情况, 自动爬升器SKE50静力计算考虑3种不同工况。
1) 静止状态工况 即爬架锚固在构筑物上的状态。平台可堆放部分施工材料, 但材料不可集中堆放, 需均衡分布在各平台, 外架体可堆放材料6kN/机位。
2) 爬升状态工况 即平台爬升至下一浇筑层过程中的状态;所有平台不允许堆放施工材料, 可允许活荷载2kN/机位。
3) 暴风状态工况 即超过6级风停止作业状态;所有平台均无活荷载, 爬模采取额外加固措施, 且所有作业人员撤离爬模, 各层工作平台允许的施工活荷载为: (1) 钢筋绑扎平台 (+2层) ≤3.0kN/m2; (2) 混凝土浇筑平台 (+1层) ≤1.5kN/m2; (3) 模板操作平台 (0层) ≤1.5kN/m2; (4) 液压操作平台 (-1层) ≤0.75kN/m2; (5) 维修平台 (-2层) ≤0.75kN/m2。
4 爬升工作原理
SKE50爬模体系的液压爬升分2步进行:首先导轨爬升就位, 然后架体爬升就位。爬升前, 注意检查混凝土强度, 至少达10MPa才能爬升。爬升期间最大风速≤10.8m/s。爬升原理如图2所示。
图2 爬升原理
Fig.2 Climbing mechanism
5 爬模施工关键技术
5.1 核心筒缩墙位置爬模设置方法
核心筒外墙变截面处, 需针对缩墙对爬模系统进行处理。爬模系统在剪力墙变截面处爬升步骤及处理方法如下 (见图3) 。
1) 步骤1 退模, 安装爬升靴。
2) 步骤2 爬升导轨进入倾斜状态到上层爬升靴并锁定, 调整爬升架轴杆长度以调整工作平台至水平状态。
3) 步骤3 爬升模板且浇筑混凝土、绑扎上层钢筋。
4) 步骤4 退模, 安装爬升靴, 且向上爬升导轨使导轨进入竖直状态进入上层爬升靴, 调整可调轴杆使平台到水平状态, 爬升模板进入下一循环。
5.2 剪力墙内爬模爬锥定位及碰撞处理
本模架系统主要根据爬锥定位。各层爬锥预埋位置图纸进行技术交底时, 采用激光水平仪、铅垂线、水平尺、钢卷尺、墨斗线等工具进行定点放线, 主要步骤如下。
1) 参照结构标高线确定爬锥埋设标高。
图3 剪力墙变截面处爬升步骤
Fig.3 Climbing steps at the variable section of shear wall
2) 参照结构轴线确定爬锥水平点位, 依据定位图尺寸进行现场复核验收。
西安环球贸易中心外框架采用钢结构, 核心筒外墙采用钢板预埋件与外框架钢梁连接。爬模体系设计时, 对剪力墙内钢板预埋件分布进行统计, 尽量规避预埋件与爬锥的碰撞冲突。对于无法规避的位置, 采用钢板表面开孔或采用可焊接的埋锥板方式进行爬锥安装。个别楼层出现钢板墙或面积较大的箱形钢梁时, 采用植入式可焊接爬锥或钢板锥对爬模及顶模进行爬锥安装, 如图4所示。
5.3 爬模抗风措施
外侧爬模承担风荷载。台风过境时的抗风处理措施为:台风来临前将外墙模板合模, 并利用对拉螺杆将模板与墙体固定, 再将外侧爬模的上架体利用脚手架钢管或其他刚性连接措施将架体连接至钢模板及钢筋上, 使暴风产生的侧向力可传递至主体结构。
图4 爬锥与预埋件连接处理
Fig.4 Connection treatment of climbing cone and pre-embedded parts
6 结语
本文以西安环球贸易中心塔楼核心筒施工为背景, 对SKE50自动爬升模板体系进行详细介绍, 包括自动爬升模板体系的组成、爬模计算参数与设计荷载指标、爬升工作原理等;对爬升过程中爬锥预埋及碰撞规避措施进行介绍。该爬模体系为高层、超高层建筑混凝土结构快、好、省施工作业提供了可靠方法。
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