重庆来福士广场项目位于重庆两江交汇的朝天门, 总占地面积9万m², 总建筑面积约110万m², 由3层地下室、6层裙楼、8栋超高层塔楼及连接4栋塔楼的3层空中连廊构成, 是集商场、酒店、写字楼、高端住宅为一体的城市综合体项目, 建成后将成为重庆市地标性建筑之一。根据工期要求, 裙房部分需先于塔楼完成, 并通过验收, 实现商场开业。

本工程裙房占地面积大, 所有塔楼均被裙房围绕。塔楼施工电梯均穿过裙房, 裙房对应区域需预留结构洞口作为施工电梯通道, 施工电梯运行期间, 裙房结构洞口无法封闭, 后续工作无法进行。根据工期要求, 需将施工电梯转出裙房, 以便及时完成相应区域结构洞口封闭及后续工作。常规电梯转换方法是另行安装施工电梯, 再拆除原有电梯。本工程受施工场地、幕墙施工等多种因素影响, 不具备新装施工电梯条件。考虑直接将原有施工电梯进行基础转换, 将其基础转出裙房, 在裙房内部分拆除施工电梯, 达到可进行后续施工的条件。

本项目进行基础转换施工电梯的最大安装高度210m, 超高层施工电梯基础转换设计和施工, 都需要专门研究和论证, 对关键节点设计、现场安装方法、安装顺序、操作重难点等进行分析, 编制详细施工指导方案, 保证施工电梯基础转换经济、安全、高效。

施工电梯基础节与标准节不同, 基础节需承受施工电梯总质量, 将荷载传导至基础 (混凝土基础、钢梁基础等) 上。施工电梯转换是在不拆除施工电梯的前提下将基础从裙房S6层转换至裙房屋面, 在裙房屋面采用钢梁作为新基础。标准节不能直接与钢梁基础连接, 需通过转换标准节进行。通过重新设计的箱梁穿透型转换标准节时, 在转换前可作为标准节使用, 转换后作为基础节使用 (见图1) 。

1) 钢梁选型 根据稳定性要求, 采用1根箱梁+2根H型钢梁作为新基础, 箱梁穿透转换标准节, 两侧各设1根钢梁辅助支撑。再结合施工电梯安装高度、现场情况等计算转换后电梯基础所承受的荷载, 从用钢量、经济性、便捷性等多方面进行钢梁截面选型, 如图2所示。

2) 转换标准节深化 本工程设计采用箱梁穿透型转换标准节时。待确定钢梁选型后, 根据钢梁截面大小, 在转换标准节预留对穿孔洞。

根据首次安装情况排布, 施工电梯安装竖向标准节时, 在需要转换的位置插入转换标准节, 根据现场标高及爬梯标准节安装位置, 调整转换标准节的整体高度。本工程转换标准节设计如图3所示。

3) 固定连接件深化 转换后的箱梁及H型钢梁作为基础支撑, 需要与转换标准节连接稳固。本工程采用肋板作为连接, 焊接固定。根据钢梁型号、安装位置确定肋板排布及形式。最终确定连接板形式, 如图4所示, 连接件模型如图5所示。

设计转换标准节模型后, 根据现场实际情况深化完成转换标准节、钢梁及连接件等, 再通过有限元软件进行建模分析, 根据现场实际情况选取210m施工电梯安装高度进行校核。

升降机作用于转换标准节上的受力为:F=635kN (考虑冲击荷载及风荷载, 取安全系数n=2) 。每个标准节立管承受的垂直荷载为:635/4=158.75kN (安装好附墙后, 标准节对基础的弯矩很小, 可忽略) 。

根据设计荷载对转换标准节及连接件进行施工模拟。转换标准节模拟结果如图6所示。

转换标准节及连接件设计完成后, 还需对转换后的电梯基础钢梁进行选型复核与模拟。模拟结果如图7所示。

根据模拟结果进行转换标准节、连接件与基础钢梁的调整、选材等, 最终设计出符合要求的转换标准节与基础钢梁, 优化连接件形式及排布。

完成方案设计后, 根据施工模拟进行调整, 最终出具施工图纸, 完成材料加工。根据现场施工进度逐步插入。钢梁固定端需连接主体结构, 随主体结构施工同步进行, 完成预埋工作。转换标准节需随施工电梯同时安装在指定位置。现场具备施工电梯转换条件时进行转换:安装钢梁→固定连接→拆除下方标准节。转换完成后进行验收复测及监测, 保证电梯安全运行。超高层施工电梯整体基础转换工艺流程如图8所示。

1) 钢梁固定端预埋施工 新增钢梁基础需固定于主体结构上, 采用预埋锚板使钢梁与锚板焊接固定。基础转换后, 钢梁设置于区分屋面, 钢梁两端分别固定于结构梁上。裙房屋面结构梁标高与设计标高不完全一致, 需根据基础标高浇筑混凝土支墩, 支墩上设水平预埋锚板, 钢梁在锚板上焊接固定。

2) 转换标准节安装 转换标准节在前期作为普通标准节使用, 与普通标准节安装方式一致, 在施工电梯首次安装时同步安装。设计标高位置采用转换标准节代替普通标准节。

3) 基础转换施工 进行施工电梯基础转换时, 先停运该电梯, 将电梯提笼停放于转换层上方楼层, 避免影响钢梁安装。

转换层下方楼层洞口搭设工字钢, 工字钢上搭设满堂脚手架, 脚手架顶部铺设钢跳板作为转换时的操作层。架体搭设前先设计脚手架体系, 并复核工字钢承载力及挠度, 保证脚手架体系既能满足转换施工需要, 也能满足转换完成后支模荷载需求。

转换前, 再次检查钢梁固定端埋件情况、转换标准节, 重新复核标高。重新检测钢梁及连接板大小、型号、坡口等加工情况。合格后方可进行转换钢梁安装作业。

安装钢梁时, 首先将箱梁从转换标准节中间穿过, 临时支撑后调整好位置, 再将箱梁两端分别与预埋钢板焊接完成。其次安装转换标准节两侧H型钢梁, 型钢梁临时支撑后进行微调, 调至2根型钢梁均与转换标准节紧贴为准。再完成钢梁两端与预埋板的焊接。钢梁全部安装完成后, 焊接转换标准节与钢梁连接部位, 采用二氧化碳保护焊保证转换标准节与钢梁连接牢固。最后进行固定肋板焊接, 按照设计位置, 将4种类型的肋板分别连接于转换标准节及钢梁上, 使之成为整体 (见图9) 。

现场所有焊节均要求满焊, 焊缝高度≥12mm, 无假焊、漏焊, 必须开坡口焊接, 现场焊接部件必须由专业焊工完成。所有钢梁及肋板焊接完成后必须认真检验焊缝焊接质量, GB50661—2011《钢结构焊接规范》规定焊缝质量不应低于二级, 检查合格后需及时涂防锈漆, 才可进行下步工序。

完成施工电梯基础钢梁安装、焊接后, 截断转换标准节下方与普通标准节连接位置, 再拆除下方不再使用的标准节及底层电梯基础。完成施工电梯基础转换的全部工作。

4) 验收复测及监测 在转换工作全部完成后, 需再次复核施工电梯基础钢梁安装位置、标高等, 确认钢梁安装位置、标高无误, 再对电梯进行全面检查。

电梯检查无误后, 进行试运行。监测各运行工况后转换标准节及基础钢梁是否发生变形, 详细记录数据并及时整理。比较转换标准节、钢梁实际变形情况与施工模拟结果及允许值, 若超出允许范围, 需立即停止运行, 并对基础进行加固或重新安装。确保基础变形在可控范围内, 保证施工电梯安全运行。

1) 技术可靠性分析 本工程采用的施工电梯整体基础转换技术, 经多次优化及施工模拟, 验证可行。将施工电梯基础由S6层转换至裙房屋面, 能够满足项目施工需要, 在保证施工电梯正常运行的情况下, 新基础下方楼层可以插入后续工作。

在本工程现场进行的施工电梯转换施工中, T4S塔楼外框施工电梯首先顺利完成, 经过后期的监测, 转换后的施工电梯基础变形与结构变形均在可控范围内, 施工电梯运行正常。随后陆续完成T5, T4N塔楼施工电梯转换, 全部运行正常。

2) 安全性分析 施工电梯基础转换技术的应用, 减少了超高层施工电梯的安拆, 避免了大量的高处及危险作业, 减少了作业人员, 降低了危险发生的概率。

施工电梯基础转换后正常运行时, 根据监测, 各项指标均满足要求, 保证了施工电梯运行的安全可靠。

本工程采用施工电梯基础转换技术将施工电梯基础由S6层转换至裙房屋面后, 即在施工电梯基础下方裙房屋面处设置全封闭硬质防护, 杜绝了下方作业与施工电梯运行的交叉作业, 避免了物体打击及高处坠物事故的发生, 保证了裙房内施工作业的安全性。

3) 工期分析 施工电梯转换完成后, 在新基础下方设置全封闭硬质防护, 裙房结构封闭施工, 后续机电、装饰等工作可提前插入施工, 节约了裙房施工工期。

4) 经济分析 相比先安装新施工电梯再拆除旧施工电梯, 本项目5台施工电梯通过基础转换, 减少了5次施工电梯的拆除及安装, 减少了施工电梯的生产制作, 减少了项目资源、人力、资金的投入。

5) 绿色施工分析 通过基础转换, 避免了施工电梯多次安拆, 减少了投入。节约材料及资源;减少了人工投入, 劳动强度降低;减少了塔式起重机等辅助设备的投入, 对项目其他分区施工影响较小;减少了建筑废渣、焊接作业并节约用电。

通过超高层施工电梯整体基础转换技术的研发及现场应用, 重庆来福士项目多台达到210m高度的施工电梯在不拆除的情况下实现了基础从S6层转换至屋面层, 为提前完成裙房结构预留洞口施工及后续工作插入创造了条件。说明方案合理可行, 符合本工程施工实际需要。

相比传统的施工电梯转换需要多次安拆, 本方案的优越性主要体现在技术可靠、安全经济、节约工期及绿色施工等方面。并通过本项目实践应用, 说明方案可操作性强, 为大型综合体项目塔楼、裙楼分区施工垂直运输方案提供了新的思路。