超高层核心筒液压爬模及布料机一体化施工技术

作者:张三鹏 张文光 钟国兴
单位:中建海峡建设发展有限公司
摘要:杭州宝龙超高层项目异形核心筒工程采用液压爬模体系施工。详细介绍液压爬模爬升原理和施工流程,对爬模预埋件预埋方式进行改进;同时,将布料机与爬模系统有效结合在一起,对其工作原理,钢平台设计、验算、安装与拆卸等问题进行阐述,介绍爬模-布料机一体化施工技术。
关键词:高层建筑核心筒液压爬模布料机一体化施工技术
作者简介:张三鹏,工程师,E-mail:1529906941@qq.com。
基金: -页码-:77-79

1 工程概况

   杭州宝龙超高层项目位于杭州滨江高新区,为单栋八边形商务办公楼,地下2层,地上41层,总建筑面积达92 654m2,建筑高度达200m。

   该工程采用钢管混凝土框架-钢筋混凝土核心筒结构体系。核心筒为剪力墙结构,墙体最大厚度为600mm。首层高8.2m,标准层高4.2m。核心筒混凝土结构以1层顶板面采用常规木模板体系进行施工,2~41层采用液压爬模施工,水平结构采用常规木模板散支散拼的方式进行施工。核心筒结构和钢结构协调同步“不等步攀升”组织流水施工。

2 施工难点分析

   1)核心筒为八边形结构,且钢筋密集,导致墙柱转角施工难度大(见图1)。

   2)核心筒外墙最大厚度达600mm,墙高4.2m,使模板支撑和加固困难。

图1 核心筒平面

   图1 核心筒平面  

    

   3)核心筒整体高度达200m,且为异形变截面结构,增加模板垂直度控制难度。

   4)在泵送过程中,由于压力大,混凝土会产生泌水、离析和堵塞等问题,而且采用C60高强度混凝土,黏性大,泵送尤为困难。

3 爬模施工技术

3.1 液压爬模施工流程

   混凝土浇筑→绑扎钢筋→拆模后移→安装附墙装置→提升导轨→爬升架体→模板清理,涂刷脱模剂→预埋件固定→合模→浇筑混凝土。

3.2 液压爬模机位布置及爬升

   由于该工程爬模面积较大,为便于管理,将爬模平台进行分区施工,整体爬模系统分为15个区,共61榀爬模机位,可同时爬升,也可按施工进度流水作业,如图2所示。

图2 液压爬模平面布置

   图2 液压爬模平面布置   

    

   整个爬模系统架体高15m,操作平台6层,上部2层为钢筋、混凝土操作层,中间2层为模板操作层,下部2层为爬模操作层。将达到一定强度(>15MPa)的剪力墙作为承载体,利用自身液压顶升系统和上、下2个防坠爬升器分别提升导轨和架体(模板与架体相对固定),实现架体与导轨互爬;利用悬挂滚轮装置实现模板水平进退 [1,2,3]。操作简便灵活,爬升安全平稳,速度快,模板定位精度高,施工过程中无需其他起重设备。

3.3 预埋件安装

   1)待钢筋绑扎完毕后,利用记号笔在绑扎好的钢筋上找水平标高(本工程爬模预埋件的预埋标高为结构浇筑面下850mm),确定爬模中心线。然后进行分组,双预埋件为1组,间距为320mm,每个预埋件距中心点为(160±5)mm。

   2)在预埋件中线向下25 mm处连接1根主筋,电焊拉结1根14~18螺纹钢筋(长度400mm左右),焊接完成后将预埋件放置在水平钢筋上,每2个预埋件为1组。

   3)当预埋件放好后再利用水平尺进行校正,校正完成后对预埋件进行临时加固,在套管上方加焊1根,14~18螺纹钢筋(长400 mm左右),上、下夹着预埋套管,同时将任意1个预埋件两边加焊2根竖向同直径钢筋进行固定,确保加固焊接后不松动。

   4)预埋件放置完成后,由专业厂家技术人员进行爬模预埋件检查。

3.4 预埋件标准层施工

   标准层施工时,在钢模板上开设定位孔洞,将预埋件固定在钢模板上。爬升流程为:(1)第N次混凝土浇筑后爬模就位;(2)提升N层导轨至(N+1)层附墙装置;(3)爬模架体提升至(N+1)层附墙装置;(4)第(N+1)次混凝土浇筑后安装(N+2)层附墙装置;(5)提升(N+1)层导轨至(N+2)层;(6)将(N+1)层架体提升至(N+2)层。

4 液压爬模-布料机一体化施工技术

4.1 工作原理

   通过对液压爬模系统架体进行改造,将布料机、爬模架体、钢结构底座、下支座等有效结合在一起(见图3),布料机底座固定在改造后的液压爬模平台上,使布料机随液压爬模一起爬升,使超高层混凝土泵送高效、快速进行 [4,5]

图3 液压爬模-布料机一体化施工原理

   图3 液压爬模-布料机一体化施工原理  

    

4.2 布料机安装及布置

   首先在爬模系统上加固横梁,将布料机平台置于横梁上,然后通过塔式起重机将布料机置于平台上,利用高强螺栓将布料机与平台固定。

   布料机位置选择需要考虑2点 [6,7]:(1)布料机布料半径能覆盖全部浇筑范围;(2)布料机安装不能影响爬模爬升,且无须进行大面积甩项工作。布料机平面位置如图4所示。

图4 布料机平面位置

   图4 布料机平面位置  

    

4.3 布料机平台设计及受力验算

   结合现场爬模情况,平台截面尺寸为2 630mm×5 320mm,在平台下方短边方向设置2根型钢梁(型钢为Q345),长边方向设置3根型钢梁,保证平台安全性。布料机平台设计如图5所示。

图5 布料机平台设计

   图5 布料机平台设计

    

   项目采用HGY15布料机,自重为5.4t,平台自重3t,混凝土浇筑时冲击荷载取40kN,总荷载取124kN。通过有限元软件ABAQUS对布料机工作状况进行模拟计算,验证平台挠度、支座承载力是否合理。

   平台变形云图如图6所示,平台支座反力云图如图7所示。由图6可知,平台最大变形为1.2mm,最大变形位置为型钢梁之间;由图7可知,平台支座最大反力为142.6kN。通过查阅GB 50017—2017《钢结构设计标准》 [4]可知,1.2mm<l/400=5 320/400=13.3mm,满足要求;最大应力为26.8MPa,远小于型钢梁屈服荷载345MPa,满足要求。

图6 平台变形云图

   图6 平台变形云图   

    

图7 平台支座反力云图(单位:k N)

   图7 平台支座反力云图(单位:k N)  

    

4.4 爬升注意事项

   1)爬升前,检查布料机与工作平台之间的连接,确保螺栓无松动、脱落现象,禁止在平台上堆放其他无关材料,清理浇筑时残留的混凝土。

   2)爬升时,布料机禁止工作,且布料机机臂需折叠收起,并拆除泵送管。同时,需派专人观察每榀爬模架是否同步,若发现不同步,则需停止爬升并找出原因。

4.5 布料机拆卸

   待核心筒工程封顶后,需拆除布料机。拆除时,首先利用塔式起重机为布料机提供临时固定支撑,拆除布料机与平台之间的螺栓连接,然后利用塔式起重机将布料机吊至安全位置,最后进行平台与爬模系统拆除。

5 结语

   1)通过改进爬模系统预埋件预埋方案,保证爬模爬升工作顺利进行,同时将钢模板垂直度误差控制在规范允许范围内。

   2)通过设计布料机平台,将布料机底座与爬模系统有效结合在一起,操作简便、高效,减少布料机吊装工作量,节约成本,缩短工期,提高泵送效率且可重复用于其他类似项目。

    

参考文献[1]陈耀钢,徐鹤松,董年才.超高层建筑核心筒液压爬模施工技术[J].建筑机械化,2013,34(11):83-85,97.
[2]程志军,王永好,朱早孙,等.液压爬模顶升式混凝土液压布料机的研究与应用[J].施工技术,2017,46(S2):1345-1348.
[3]杨宏,郑志辉,李臣森,等.布料机平台基于爬模平台的一体化施工技术[J].科技创新导报,2017,14(13):28-29.
[4] 中冶京诚工程技术有限公司.钢结构设计标准:GB 50017—2017[S].北京:中国计划出版社,2017.
[5]杨艳超,高远,郑吉成,等.津湾广场分段爬升液压爬模施工技术[J].施工技术,2017,46(24):12-15,36.
[6]周永波,王晓冬,程广超,等.深圳湾壹号液压爬模施工难点及解决措施研究[J].施工技术,2017,46(22):82-84.
[7]吉卫星,韩大富,吴延,等.超高层泵送混凝土浇筑布料机选型与安置技术[J].施工技术,2017,46(15):49-53.
Integration Construction Technology of Hydraulic Climbing Formwork and Material Spreader for Core Tube of Super High-rise Building
ZHANG Sanpeng ZHANG Wenguang ZHONG Guoxing
(CSCEC Strait Construction and Development Co.,Ltd.)
Abstract: Hangzhou Baolong super high-rise project special-shaped core tube project adopts the hydraulic climbing formwork system construction. The climbing principle and construction process of hydraulic climbing formwork are introduced in detail. At the same time,combining the cloth machine with climbing system effectively together,its working principle,steel platform design,checking calculation,installation and disassembly and other issues are expounded,to achieve the climbing formwork and material spreader integration construction.
Keywords: tall buildings; core tube; hydraulic climbing formwork; material spreader; integration; construction
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