异形超高层结构大型施工设备布置选型研究
1 工程概况
重庆来福士项目由3层地下室、6层裙楼、8栋塔楼及连接4栋塔楼的3层空中连廊构成,是集商场、酒店、写字楼、高端住宅于一体的超大综合型项目。其中,T3N,T4N塔楼地上高度达356m,其余塔楼地上高度>200m。塔楼立面为弧形曲面,项目整体呈风帆造型,屹立于长江与嘉陵江交汇处,寓意“扬帆起航”。项目效果如图1所示。
2 大型施工设备选型布置难点
1)塔式起重机布置需综合考虑道路转换、卸车场地、材料堆场转换,因塔楼外框柱为斜柱,塔式起重机外附难度大,对塔式起重机的选型及布置要求高。此外,T4N核心筒先于外框施工,2台外附核心筒的塔式起重机下方用于循环使用附着钢基础影响外框进度,因而导致核心筒独立高度过大,结构安全存在隐患。
图1 建筑整体效果
2)东西侧结构柱为弧形斜柱,若布置施工电梯,部分楼层斜柱挡住施工电梯出口;南、北两侧里面为凹凸形式,若布置施工电梯需在各层搭设大量架体通道;核心筒井道尺寸小,若布置施工电梯,所有电梯均需定做,轿厢小,速度慢,运输效率低。此外,因涉及裙楼商业提前营业,施工电梯基础需由裙房楼层内转移至裙楼顶板之上,施工电梯的部署要求高。
3)T4N塔楼核心筒及巨柱采用液压爬模,核心筒在L43及L54层2次筒体结构截面内收,核心筒爬模需进行2次较大改造,工序复杂,对关键工期影响大。选择何种爬模形式,如何进行爬模改造的工序优化,对项目关键线路工期影响重大(见图2)。
图2 T4N塔楼工况
4)项目塔楼外防护采用全钢附着升降脚手架,因塔楼南、北两侧立面为弧形曲面,如何达到整体斜向爬升的要求,成为爬架设计的一大难点。
3 解决方案及关键技术
3.1 外附塔式起重机钢基础整体存储及爬升优化技术
项目在T4N塔楼周边裙楼屋面上设置4个钢屉架(见图3),每次塔式起重机爬升后,利用核心筒混凝土浇筑、塔机空闲时段,进行外附塔机最下面1道钢基础拆除,拆除后的钢基础通过塔式起重机整体吊装至钢屉架上进行存储;下一次塔式起重机爬升时,利用下一次核心筒混凝土浇筑、塔机空闲时,采用塔式起重机将置于钢屉架上的钢基础整体吊装至核心筒上安装就位。通过以上在钢屉架上临时中转储存的方式,将核心筒最下一道钢基础及时拆除,吊至钢屉架上临时存储,外框结构不再受塔吊钢基础的限制,为外框多提供一个爬升高度,约4层作业面,由此可加快外框进度,核心筒与外框常规高差可减小到14层,减小核心筒结构受力安全风险。同时,将塔吊爬升基础转换分2次塔式起重机空闲时间完成,不占用主体结构施工塔式起重机的使用时间,减小塔式起重机爬升对现场施工进度的影响。
图3 钢屉架现场实景
3.2 施工电梯选型布置及基础转换技术
施工电梯布置需从材料运输量、幕墙收口、结构形式、经济效益、裙楼移交、布置区域房间功能等多方面综合考虑。项目塔楼南、北面为凹凸曲面,布置施工电梯需搭设大量通道(见图4),且南北侧风帆幕墙施工难度大,后期收口进度慢,影响项目整体工期;因此,项目塔楼施工电梯布置在塔楼东、西侧。因东、西侧为弧形斜柱,部分楼层斜柱挡住施工电梯出口,故使施工电梯安装位置适当远离塔楼结构边,结构边与施工电梯门之间采用“三层一悬挑”的方式搭设通道,斜柱处设置转弯平台,确保施工电梯可达各楼层。
图4 施工电梯悬挑通道
考虑到裙楼区域提前移交,在电梯布置及基础设计阶段,提前考虑施工电梯基础转换,电梯安装时在屋面层设置基础转换定制标准节,后期直接在屋面层处设置钢梁基础,将施工电梯基础直接从S6层转至屋面层,避免基础转换时施工电梯的重新拆装,保障现场垂直运输需求,节省拆装费用(见图5)。
图5 施工电梯基础转换
3.3 爬模选型及改造优化技术
T4N塔楼核心筒采用“外爬内翻”(外围及内侧竖井采用液压爬模,核心筒楼板覆盖区域采用木模)的方式进行施工,核心筒内梁板水平结构及楼梯随剪力墙竖向结构同步施工(见图6)。此方案存在如下优点。
1)塔楼核心筒在L43及L54层2次结构内收时,核心筒爬模改造只需改造爬模外架,无须对筒内爬模进行改造,改造难度相对较小,大大减小爬模改造工期。
图6 外爬内翻爬模形式
2)水平结构与竖向结构同步施工,核心筒整体性更强,对核心筒结构受力安全有利,核心筒与外框高差允许值可变大。
3)避免后补水平结构工序,减少核心筒内水平施工缝,降低施工成本。
4)楼梯同步完成施工,若核心筒存在险情,具有逃生通道,更具安全性。
为减少爬模改造对工期的影响,需提前对爬模改造的工序进行分解,制定详细的工序穿插计划,在保证施工安全的前提下,考虑提前1层或提前2层结构开始进行爬模改造,提前拆除的爬模区域,采用木模的加固方式进行替代,爬模改造随多层结构施工同步进行。避免将爬架的拆除、整改、重新安装等工作均安排在核心筒截面变化楼层,导致爬模整改耗时太大,造成土建窝工,对工期造成较大影响。
3.4 弧形结构爬架斜爬技术
为确保塔楼全钢附着升降脚手架外立面全封闭,实现爬架的斜向爬升要求,项目采用以下2种处理方法。
1)可调长度挑臂附着根据异形建筑结构特点,外框结构内外倾斜,角度多变,采用可调节挑臂附着+标准附着体系,通过对附着脚手架每层提升前、后机位的挑臂与可调节加长件内外伸缩调节,达到架体斜向爬升的效果(见图7)。
图7 可调长度挑臂附着
2)三角铁件转换架支撑采用设置三角铁件转换架的方式确保整体提升架贴合塔楼曲线造型,实现整体提升架的曲线斜爬。三角铁件外顶利用千斤顶,内收使用手拉葫芦(见图8)。
4 结语
本文以来福士项目为依托,介绍了项目在塔吊、施工电梯、爬模、爬架等方面所作出的探索与研究,可为类似异形超高层结构施工的大型施工设备的选型与管控提供切实可行的参考价值。
图8 三角铁件支撑
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