1 工程概况

　　七彩云南第壹城项目位于昆明市，地处二类场地、8度抗震设防烈度地区。总建筑面积8.47万m²，地下3层，地上40层。建筑高度165.750m，为钢-混凝土混合结构，外轮廓尺寸渐变。外墙厚1.2m，内侧下部墙厚0.4m，待地上12层结构施工全部完成后即可开始安装爬模，预埋件需在11层浇筑时进行预埋，然后再进行液压爬模施工。

　　2 有限元分析

　　2.1 模型建立

　　本工程核心筒外墙外侧采用单面液压爬模，其中设置22个ZPM100爬升机位;工程核心筒外墙内侧及内墙均采用单面液压爬模，由于筒内需考虑支撑跨度，设置15组ZPM100爬模和9组改装ZPM100爬模。通过顶升系统带动整个爬升平台进行爬升，所以整个爬模系统得以在核心筒作业面实现相对封闭、安全并可独立向上进行施工的操作空间。爬模架爬升可分段、分块或整体爬升。

　　在爬模正常工作状态下，系统所需承受的一大部分竖向作用力被承重横梁及爬模头分担，分散至爬模埋件系统;水平方向地震荷载作用则由承重挂钩及下部附墙撑来共同承受。进行爬升作业时，承重挂钩及下部撑腿可利用限位装置沿导轨进行滑移，以此实现共同承受全部水平荷载;竖向荷载则利用防坠爬升器及导轨来实现传递至爬模埋件系统的效果。外侧面爬模主要是单面附着至核心筒墙体部分，液压控制平台的1个三脚架为其主要承重部分，然而筒内爬模属于抬梁式，主平台下部均通过抬梁达到支承于两侧墙体的效果。

　　外侧爬模架体最大宽度为2.8m(主平台)，高17m，架体平面布置间距最大为单跨3.9m，外架计算以整个架体建立模型。采用MIDAS/Gen建立有限元模型，整体结构共292个结点、400个单元及16种不同截面类型，其中结构构件选用一般梁单元。

　　荷载包括爬模自重、模板及每层平台板自重、施工过程活荷载、地震荷载。其中爬模架体自重可由软件自动考虑，而模拟过程中的模板自重、每层平台板自重及施工过程中的活荷载可转换为线荷载作用于各层平台梁。

　　施工阶段包括绑扎钢筋、浇筑混凝土，选取(1),(2),(3),(4)平台进行计算;爬升阶段包括导轨爬升、模板及架体爬升，选取(4),(5)平台进行计算。

　　1)模板自重取65kg/m²，由于分配到每个机位模板最大尺寸为4.65m×3.9m，所以模板自重为11.6kN。

　　2)平台梁自重如表1所示。

　　表1 平台梁自重  

　　3)平台板自重如表2所示。

　　表2 平台板自重  

　　4)钢板网由角钢组合框与网板组成，自重为9.9kg/m²，即0.099kN/m²。则作用在架体上的线荷载为0.099×3.9=0.39kN/m。

　　5)施工活荷载取值如表3所示。

　　表3 施工活荷载  

　　6)针对模型，分别施加8,8.5度x方向及y方向地震波，以此研究爬模预埋系统处于不同工况下的地震响应。试验采用1940年美国加州地震记录的EL-Centro波。

　　2.2 边界条件

　　1)施工状态下，将三脚架上节点及上部挂钩处简化为固定支座，再将下节点支撑简化为铰支座。

　　2)爬升状态下，将导轨上节点及挂钩相互连接简化为固定支座，其中导轨下节点支撑简化为可活动铰支座，爬模及导轨相互连接可简化为固定支座，三脚架下节点支撑可简化为活动铰支座。

　　2.3 计算结果分析

　　由计算结果可知，未加载地震波的预埋件支座最大轴力为93.2kN，加载8度地震时程的预埋件支座最大轴力为367.7kN，加载8.5度地震时程的预埋件支座最大轴力为517.1kN。

　　根据GB 50017—2017《钢结构设计标准》的锚栓强度取值，本工程考虑采用Q235钢。结合两种地震时程下预埋件支座反力情况，经过计算得出:M36螺栓反力为284.86kN>93.2kN,M42螺栓反力为387.73kN>367.7kN,M50螺栓反力为549.5k N>517.1k N。

　　在不加载地震波的情况下，Q235钢、M36螺栓即可满足要求。在8度抗震情况下，爬模预埋螺栓强度需达M42(Q235钢);在8.5度抗震情况下，爬模预埋螺栓强度需大于M50。

　　3 预埋系统施工技术应用问题分析

　　3.1 埋件系统混凝土强度

　　剪力墙混凝土进行浇筑时采用泵管，可直接浇筑，但由于其墙体较厚，需分层浇筑，且每层厚度一般≤1m，在核心筒的平台上设置布料机，并对接高压泵管，利用泵送混凝土完成核心筒墙体浇筑。鉴于混凝土脱模强度实际仅有1.2MPa(冬季4.0MPa)，因此拆模后应及时涂刷养护剂。混凝土实际强度>15MPa，方可实现爬升。

　　3.2 预埋件定位偏差

　　爬模系统说明书规定，高强螺栓竖向允许偏差为1cm，水平向允许偏差为3cm。当偏差<3cm时可利用埋件挂座上的长圆孔进行调整，使连接板上孔位实现对正，如水平偏差超出允许范围，爬升导轨进行提升后则无法伸入到上层挂靴内，爬升导轨无法固定，爬模无法爬升。埋件系统如图1所示。

　　图1 埋件系统  

　　在施工中，若偏差超过允许范围，处理方案为:在规定的爬锥位置通过水钻在墙上钻取45mm穿墙圆孔，然后放入42钢管，并在钢管周围使用较高强度灌浆料进行灌注以达到密实效果。利用通长且已提高了1个强度等级的高强螺栓代替原高强螺栓并安装，将悬挂梁固定至剪力墙上，以此作为爬模系统的1个悬挂点。

　　3.3 拆模后高强螺栓不垂直于混凝土面

　　爬模系统说明书规定，高强螺栓轴线必须与混凝土面成直角，最大偏差为2°。若拆模后发现爬锥倾斜角度过大，将导致在安装悬挂梁时无法完全拧入高强螺栓，易使螺栓脱出相对应的爬锥。如安装螺栓配对的螺母和悬挂梁之间存在缝隙，当悬挂梁承受荷载时，会使安装螺栓螺母出现局部受力情况，造成螺栓断裂。以上因素将导致爬模坠落风险增大。

　　剪力墙进行合模时，爬锥及止动埋件可固定至木模板上，当钢筋和爬锥位置冲突时，应调整钢筋角度，安装预埋件，如图2所示。

　　图2 钢筋和爬锥冲突的处理措施  

　　模板反复使用也会使模板用于固定爬锥的位置变得十分薄弱，浇筑混凝土时，模板发生变形也是爬锥出现倾斜的一个重要原因。为避免爬锥倾斜，需在剪力墙模板封闭前，密切注意并及时调整爬锥四周钢筋，以防止钢筋出现碰撞爬锥的现象。在需反复使用的模板上安装爬锥时，模板两侧增加4mm厚薄钢板垫片，对模板进行加固。

　　3.4 预埋系统与洞口冲突

　　单榀爬模架通过预埋件与墙体连接时，高强螺栓是重要受力构件，因此应避开洞口布置。当预埋件无法避开机电专业等预留洞口时，在预留洞口设计型钢柱，通过型钢桁架安装受力螺栓，达到传力目的。在爬模下架体部分，附墙撑可能出现在洞口的情况，采用[20内侧抵住附墙支撑，槽钢外侧用膨胀螺栓固定于洞口两侧墙体上。

　　4 结语

　　在爬模预埋系统构架选型上，应根据具体的爬模参数进行计算选型，不可盲目沿用相关参数，该项目在不加载地震波情况下，Q235钢、M36螺栓即可满足要求。在8度抗震情况下，爬模预埋螺栓强度需达M42(Q235钢);在8.5度抗震情况下，爬模预埋螺栓强度需大于M50。根据该模型计算分析，可将计算结果运用于高层建筑爬模应用研究，优化爬模体系，使之更适用于西南高抗震烈度地区高层、超高层建筑施工。