成都绿地中心T1塔楼巨型柱模架施工关键技术
绿地东村8号地块超高层项目位于成都市东部新城文化创意产业综合功能区内核心区,占地面积24 530m2,总建筑面积455 530m2,是集五星级酒店、CEO行政公馆、超甲级写字楼、公寓、商业、会议中心的超高层城市综合体。其中T1塔楼建筑高度达468m,采用巨型框架+核心筒的抗侧力结构体系。为形成立面建筑效果,巨型柱每层均为1根向外倾斜+1根向内倾斜形式交错布置,如图1所示。
1 巨型柱结构特点
1.1 截面特点
T1塔楼共101层,其中69层以下标准层高4.4m,以上标准层高3.9m。外围巨型框架由16根型钢混凝土巨型柱组成,巨型柱在每层为1根向外倾斜+1根向内倾斜形式交错布置。巨型柱截面随楼层升高逐渐减小,直径为2.8~1.2m,柱最大倾斜角度为里7°、外4°。
1.2 平面布置
随着建筑高度增加,巨型柱朝向核心筒及远离核心筒方向按一定角度倾斜,以形成建筑立面效果。根据巨型柱结构特点,分为11个区,分别为:(1)G~13层倾斜角度为3°;(2)13~26层倾斜角度为里3°、外2°;(3)26~38层倾斜角度为里4°、外1°;(4)38~50层倾斜角度为里4°、外1°;(5)50~61层倾斜角度为里4°、外1°;(6)61~70层倾斜角度为里4°、外1°;(7)70~77层倾斜角度为里5°、外2°;(8)77~84层倾斜角度为里6°、外2°;(9)84~91层倾斜角度为里7°、外1°;(10)91~98层倾斜角度为里6°、外1°;(11)98~101层倾斜角度为里7°、外4°。
2 巨型柱模架体系
2.1 系统布置
依据本工程巨型柱分布特点,针对每根巨型柱分别采用独立的液压自提升爬模系统。爬模典型平面布置如图2所示。
2.2 技术指标与施工流程
巨型柱模架从设计到拆除全过程流程如图3所示。
爬模主要技术指标为:(1)爬模覆盖层数为3层;(2)单次可同时爬升机位为4个;(3)液压爬升同步系统采用内置液压动力柜方式;(4)爬模防坠装置采用导轨内置防坠器;(5)模架锚固时竖向承载力为60kN,水平承载力为60kN;(6)活荷载限值为5kN/爬升机位;(7)油缸单次行程为0.3m;(8)爬模最大单次爬升高度为6.6m;(9)爬模最大前后倾角为±10°;(10)爬模最大左右倾角为±10°。
3 巨型柱模架施工关键技术
3.1 爬升顺序
考虑巨型柱立面收进规律与同步爬升施工精度要求,分4批次对巨型柱爬模进行爬升作业,并对爬升同步情况进行监控,当每批次爬升作业到位后,进行下一批次的爬升作业流程。爬升批次如图4所示。
3.2 标准层施工顺序
1)第N层巨型柱合模浇筑混凝土。
2)退模,同时第(N+1)层安装钢结构和钢筋。
3)准备爬升(新浇混凝土强度需≥10MPa),在新浇筑的楼板上安装楼板支撑,翻起各层平台的翻盖板和其他影响爬升的材料,安装液压爬升系统。
4)爬升爬架,直到导轨上预定的挂钩挂到(N+1)层楼板支撑的悬挂销上,合上各层翻盖板,安装其他临时防护。
5)合模,准备浇筑第(N+1)层巨型柱。拆除第(N-1)层楼板支撑。
3.3 变化楼层施工
1)转折层
巨型柱转折时,与楼板接触面的倾角发生改变,模板切角尺寸需适应此变化(见图5),因此每次转折时,均需更换巨型柱模板。在模架施工时,需严格控制模板切角尺寸精度。在定型模板采购前,首先统计确定巨型柱模板细部尺寸及底口切角角度。
当巨型柱转折时,结构楼板外立面也发生转折,爬架通过调节最下面一层的可调楼板支撑伸长量来改变模架竖向架体斜率,解决外立面转折引起的模架爬升受阻问题。
2)楼板边缘立面变化层
安装特殊支撑梁时,将与锚固支座连接的螺栓放在不同编号的孔中,以此来改变伸缩距离,使爬架可适应每层楼板边缘不同的立面位置。
3)巨型柱直径变化层
直径变化时,提前拼装好新直径的圆弧模板,施工至该楼层时,更换原模板。退模装置上与胶合板连接的支腿按图纸调整连接孔位。以巨型柱直径1.4m向直径1.2m变化为例,直径变化前后巨型柱模板与模架系统如图6所示。
3.4 楼板缺失层巨型柱模架施工
5~100层中,24,25,27,48,49,51,68M,69,70,71,72,73M,99层存在楼板缺失情况。楼板缺失层需从缺失层的下面一层搭设临时楼板为爬架提供支撑点。典型楼板缺失层如图7所示。
为搭设缺失楼板临时模板,首先进行脚手架搭设施工,搭设流程为:放线→放置纵向扫地杆→逐根竖立立杆→安装横向扫地杆→安装第1步大横杆→安装第1步小横杆→安装第2步大横杆→安装第2步小横杆→加设临时抛撑→安装第3步大横杆和小横杆→设置连墙钢筋→加设剪刀撑→铺脚手板→绑护身栏杆和挡脚板→立挂安全网。在脚手架搭设施工中,双排外脚手架选用48.3×3.6钢管,选用直角扣件、旋转扣件、对接扣件进行连接。上、下2根大横杆间设2道护身栏杆,小横杆间距0.5m,小横杆内侧边距结构外侧最小为0.1m,内立杆距结构外侧为0.3m。
3.5 非标层高楼层巨型柱模架施工
爬模模板按标准层高4.4m配置,模板标准节3.5m高;标准层高为3.9m时,模板标准节3.0m高;施工至非标层时,在标准节上增加散拼圆弧胶合板并利用钢带拉结。在无额外措施情况下,本项目所采用的爬架系统最大爬升层高达6.6m,满足本项目中所有非标层爬升。
3.6 巨型柱边缘与楼板边缘相对距离变化层施工
爬架定位依据楼板边缘线,巨型柱边缘与楼板边缘距离在每层均发生变化,退模齿条自身能适应模板前后移位约200mm,超过此距离时,需改变退模水平杆与H型钢梁连接孔位(见图8距离S),保证退模装置在模板合退模时能完全用齿轮调节。
3.7 巨型柱模板施工
1)每层混凝土浇筑前,胶合板必须刷脱模剂,刷过脱模剂的模板避免在太阳下长时间暴晒,影响脱模效果。避免多种脱模剂混用,造成混凝土表面颜色差异。
2)振捣时应避免振捣头与板面触碰,引起板面损坏。
3)拆模不要直接撬动模板,造成模板板面损坏。
4)拆模后,应及时清洁模板内表面。清洁时不应使用钢质工具铲,以免铲坏模板表面。
5)模板表面局部损伤后立即进行修补,修补材料可采用环氧树脂或腻子。先将模板损伤部位的松散结构用铁凿或砂轮机打磨干净,再将掺有固化剂的树脂或腻子填补伤疤处,待凝固后将表面打磨平整即可。
3.8 模架施工
为保证模架在装拆、爬升、混凝土浇筑过程中安全有效运行,提出以下施工措施。
1)材料进场前,先进行预拼装,检查合格后方可进场。
2)拼装完成后对照图纸复核间距、对角线等尺寸,检查连接螺栓是否完全到位,有拧紧扭矩要求的使用扭矩扳手复测。
3)定期检查螺栓连接情况,出现松动及时紧固。
4)施工过程中发现有变形的构件立即更换。
5)混凝土浇筑过程中防止振捣时碰到预埋件,造成预埋偏差。
6)防护屏局部有损坏时,从爬模内部切割掉损坏部分,更换新防护屏,利用铁丝固定至周边防护屏上。
7)每次动力柜液压油管拆卸后,立即盖上防护盖,防止灰尘进入。
3.9 模架施工安全控制点
1)锚固点承载螺栓是荷载效应组合集中传递的最后部件,其强度必须满足整个爬模装置施工安全要求。爬升时最大荷载为60kN/机位;锚固时最大荷载为60kN/机位;活荷载最大5kN/机位,同一个爬模单元上同时操作人员应≤10人且不应作为材料堆载平台。
2)液压油路必须自带防爆装置,以保证油管失效(爆管或停电)时,千斤顶不会迅速卸载,保证整个爬模装置缓慢回落,不会对锚固点产生巨大的瞬间冲击力,直接影响整个爬模装置安全。
3)整个液压油路中,各液压千斤顶进油口均配置油路爆管保护阀,防止爆管千斤顶卸载对锚固点产生突然强大冲击力,避免坠落风险。此装置不仅在油管爆裂时发挥作用,只要千斤顶在顶升过程中失去动力,如突然停电等,该阀门都会对机位的安全发挥作用。
4 结语
以成都绿地中心T1塔楼为工程背景,对外围巨型柱模架施工技术进行总结。本项目中液压自提升爬模系统以轻型化、模块化设计,现场装配式安装为设计思路,具有装拆速度快,施工效率高,施工质量好及适应性强等优势。特别是针对巨型柱斜柱、巨型柱变直径、巨型柱楼板缺失等施工难题提供了安全有效的解决办法。该成套巨型柱模架施工技术特别适用于超高层建筑巨型框架结构体系中的巨型柱施工,为快、好、省施工作业提供可靠方法。
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