發布時間：2020-03-16所屬分類：建筑師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：南京金鷹天地廣場T1塔樓的核心筒結構建造采用了鋼梁與筒架交替支撐式整體爬升鋼平臺模架。實踐表明，這種整體鋼平臺模架整體性強，模塊化拼裝體型適應性強，并具備兩層同步施工能力，在超高建筑復雜核心筒結構建造中效果良好。 關鍵詞：超高層建筑;核
摘要：南京金鷹天地廣場T1塔樓的核心筒結構建造采用了鋼梁與筒架交替支撐式整體爬升鋼平臺模架。實踐表明，這種整體鋼平臺模架整體性強，模塊化拼裝體型適應性強，并具備兩層同步施工能力，在超高建筑復雜核心筒結構建造中效果良好。
關鍵詞：超高層建筑;核心筒;鋼平臺;剪力鋼板層;伸臂桁架層
1 工程概況
南京金鷹天地廣場由裙房和3棟超高層塔樓組成，3棟塔樓均采用“鋼框架-核心筒-伸臂桁架結構”形式。其中 T1塔樓總高365.5 m，地上79層，另外2棟69層和62層的塔樓高約300 m。3棟塔樓在192 m高空通過空中平臺連接為整體，空中平臺高約40 m，最大跨度70 m，是在建的跨度最大、高度最高的非對稱三塔空中連體結構(圖1)。本文以 T1塔樓為研究對象。
期刊推薦：《工程建設》(雙月刊)創刊于1963年，該雜志是經國家新聞出版總署批準、面向國內外公開發行的我國唯一面向工程建設全過程的專業技術雜志(雙月刊),它由世界500強企業中國冶金科工集團的全資子公司---中冶長天國際工程有限責任公司主辦,自1963年創刊以來已辦刊40多年，是一份歷史悠久的工程建設類專業技術雜志。主要報道冶金礦山以及能為冶金礦山所借鑒的黃金、有色、化工、建材、煤碳等礦山工程設計與建設方面的新工藝、新技術、新設備等方面的技術成果與進展。
T1塔樓核心筒平面為九宮格形式，形狀為29.6 m× 25.4 m的長方形，內設4道隔墻(圖2)。核心筒墻體隨高度變化經歷多次收分，其中外墻地上部分共收分8次，底部最厚處1 300 mm、頂部最薄處400 mm，內墻地上部分共收分3次，底部最厚處600 mm、頂部最薄處300 mm。為增強結構抗側剛度，核心筒四周外墻22層及以下內設鋼板，采用鋼板混凝土組合剪力墻形式，43層設置1道高8 m、貫穿外墻的伸臂桁架。
2 整體鋼平臺模架設計
2.1 模架選型
本工程核心筒為高365.5 m的復雜超高層結構，施工時多專業穿插且立體交叉作業多，對模架裝備的
整體性和安全性提出了極高的要求。基于核心筒結構體量大、剪力鋼板分布層數多、伸臂桁架節點復雜等特點，選擇鋼梁與筒架交替支撐式液壓爬升整體鋼平臺模架裝備進行施工。
該模架裝備整體性強，在超高空實現安全全封閉的作業空間。裝備遵循單元化設計理念，局部拆裝工藝簡單，吊裝剪力鋼板、伸臂桁架單元時不破壞模架的整體性。同時，該模架裝備承載力大，滿足施工操作及材料設備的堆放要求，可實現雙層同步施工，可以保證剪力鋼板、伸臂桁架吊裝施工作業空間滿足要求，使得勁性鋼構件能夠做到2層一吊。
2.2 模架設計
整體鋼平臺模架裝備由5個系統構成，包括鋼平臺系統、腳手架系統、筒架支撐系統、鋼梁爬升系統、模板系統，以下分別介紹各系統設計的關鍵內容。
2.2.1 鋼平臺系統鋼平臺系統
主要作為堆載區域位于模架頂部，上設鋼筋材料堆場、施工機具堆場、人員作業區域、混凝土布料機等。
本工程鋼平臺系統平臺外框平面尺寸為32 m× 28 m，初始面積約900 m2 。由于本工程部分樓層施工鋼平臺需要帶模板爬升，且裝備自重大，考慮承載力需求，鋼梁主要采用HN500 mm×200 mm×10mm×16 mm型鋼，部分分布在核心筒翼墻外側的鋼梁采用HM350 mm× 250 mm×9 mm×14 mm型鋼。鋼梁布置時避開勁性鋼柱，受力主梁通長設置，并考慮剪力鋼板、伸臂桁架的分段，加大次梁間距，盡可能在平面上預留足夠的可保證勁性構件順利吊裝就位的間距，同時考慮布料機的局部承載要求，在2臺布料機位置對局部鋼梁進行加強(圖3)。
2.2.2 腳手架系統
腳手架系統是為了滿足模板、鋼筋等土建施工的需要，在鋼平臺系統下方沿混凝土結構墻體、在一定高度范圍內布設懸掛腳手架。本工程中腳手架系統共6步，其中第1～4步高2 100 mm，第5步高2 160 mm，第6步高 1 900 mm。由于外墻收分900 mm，外腳手架為滿足施工距離的需求，設為角部固定部分和中部可滑移部分，滑移滾輪設置于鋼平臺系統鋼梁下翼緣。 28 250 32 450 塔吊 AD AC 布料機電梯 布料機塔吊 A2 A3 A4 圖3 鋼平臺系統布置
2.2.3 筒架支撐系統
筒架支撐系統為鋼平臺模架施工作業狀態提供支撐。筒架支撐系統位于內筒內，豎向筒架支撐柱頂端連接于頂部平臺梁，底端通過其上設置的牛腿與頂墻導輪分別將裝備承受的豎向荷載、水平荷載傳遞至混凝土結構墻體。本工程墻體連梁多，墻體不連續，所以最中間內筒不設置支撐系統，采用腳手架下掛，其余內筒根據核心筒墻體分布特點，在5個內筒中設置四點支撐，在3個內筒中設置兩點單邊支撐，共設26個牛腿支撐點。
2.2.4 鋼梁爬升系統
爬升鋼梁采用HN600 mm×200 mm×11 mm×17 mm 型鋼組成平面受力框架，設置于筒架支撐系統第7步中，通過框架上設置的牛腿支撐于混凝土結構，利用其上設置的雙作用液壓缸動力系統為裝備提供爬升動力[1-2] 。動力系統由1套集中控制系統、8臺液壓泵站和26個液壓頂升油缸組成。鋼梁爬升系統的牛腿設置位置與筒架支撐系統相同，共設26個牛腿支點(圖4、圖5)。
2.2.5 模板系統
模板系統用于保證現澆混凝土結構幾何形狀以及截面尺寸，并承受澆筑混凝土過程傳遞的荷載。整體鋼平臺模架中模板采用鋼大模形式，施工中根據工程結構形式、鋼大模施工特點及開間進深尺寸確定模板規格，每塊鋼大模由面板、橫向圍檁、豎向圍檁、對拉螺栓通過安裝組成。本工程鋼大模從標高23.80 m開始使用，按照核心筒的標準層高4 300 mm配置。
2.3 關鍵節點設計
牛腿是整體鋼平臺模架的關鍵受力構件，無論是爬升階段還是施工作業階段，整體鋼平臺模架的豎向荷載均通過牛腿傳遞給混凝土結構。牛腿設置于筒架支撐系統、鋼梁爬升系統中的鋼梁框架上，外圍為鋼板焊接而成的箱體反力架，反力架通過端板與底板上的高強螺栓與鋼平臺模架連接，牛腿在反力架腔體內部通過液壓驅動進行外伸和收縮動作，實現其在混凝土結構上的支撐或脫離。
初始狀態時，牛腿距離墻面110 mm(圖6)，此時按照設計的外伸長度擱置于混凝土結構預留洞內，根據牛腿的約束條件及所受最大荷載對其受力狀態進行校核，強度、剛度均滿足要求。
隨著墻體的收分，牛腿與墻體的間距逐漸增大，牛腿外伸擱置時懸臂增大。為了保證牛腿有足夠的承載力，設計時必須根據最不利工況對其進行加固處理。本工程中牛腿支撐位置墻體最大單邊收分300 mm，針對此工況，在牛腿頂部設置由鋼板焊接而成的反力三角撐來減小牛腿外伸后的懸臂長度(圖7)，通過計算驗證，牛腿在頂部加固的情況下受力滿足要求。
3 整體鋼平臺模架施工
3.1 施工總體流程
標高23.80 m以下混凝土墻體采用常規腳手架進行施工，待施工完成后，按分塊單元依次安裝整體鋼平臺模架。22層以下為剪力鋼板層施工，此階段模板系統懸掛于鋼平臺系統鋼梁上并隨整體鋼平臺模架一起爬升;22～43 層為標準層施工;43～44層為伸臂桁架層施工，此階段模板系統懸掛于鋼平臺系統鋼梁上并隨整體鋼平臺模架一起爬升;44～79層為標準層施工。79層施工完畢，拆除整體鋼平臺模架。
3.2 標準層施工方法
1)初始狀態混凝土澆筑完畢，整體鋼平臺模架停留在剛澆筑的混凝土頂部。
2)以爬升鋼梁上的牛腿為支撐，油缸伸展頂升架體 2 150 mm，就位后通過筒架支撐系統底部設置的牛腿支撐于墻內預留洞，爬升鋼梁上的牛腿收回，完成受力轉換。
3)以筒架支撐系統底部牛腿為支撐，油缸回提帶動爬升鋼梁上升2 150 mm，就位后通過爬升鋼梁上的牛腿支撐于墻內預留洞，筒架支撐系統上的牛腿收回，完成受力轉換;重復上述步驟，完成標準層4 300 mm的爬升。
4)鋼筋由塔吊吊運至鋼平臺頂面堆放，作業人員在鋼平臺頂面通過格柵板傳遞至鋼平臺系統下方墻體位置，在腳手架上進行綁扎。
5)鋼筋綁扎完畢，此時模板系統固定于鋼筋綁扎層下一層，待下層混凝土達到強度后拆模，提升模板系統，模板系統就位調直，并利用穿墻螺栓固定。
6)利用設置在鋼平臺頂部的液壓布料機完成混凝土澆筑。
3.3 剪力鋼板層施工方法
墻體中內設剪力鋼板增加了施工難度，施工過程要充分考慮整體鋼平臺模架與鋼結構、土建之間的協同施工問題。本工程核心筒內剪力鋼板分布于四邊外墻，并與勁性鋼柱相連，施工吊裝時穿過鋼平臺梁，在整體鋼平臺模架內部連接固定。因此要做到協同施工，必須考慮剪力鋼板吊裝對模架平臺梁設置以及爬升高度的影響，具體關鍵點如下：
1)對剪力鋼板進行合理分段、分節。
2)施工中局部剪力鋼板與鋼梁相碰部位，將鋼梁設為可拆裝式，在不影響整體性的情況下滿足臨時拆卸的需求。
3)沿外墻在頂部鋼平臺梁的相應位置設置外模板吊點與內模板吊點，解決模板吊點梁跨墻設置對剪力鋼板吊裝產生的影響(圖8)。
4)結合剪力鋼板吊裝單元豎向長度調整鋼平臺的提升高度，為剪力鋼板的吊入提供足夠的立面空間。
5)確定剪力鋼板吊裝順序、鋼平臺梁拆裝順序。為保證施工效率，減少吊次，施工時每個剪力鋼板吊裝單元豎向長度分為2層一段。施工方法具體步驟如下
1)初始狀態為核心筒混凝土澆筑完畢，大模板通過對拉螺栓固定于混凝土墻體上。
2)拆除對拉螺栓，通過設置在鋼平臺梁上的模板吊點用葫蘆將大模板固定在鋼平臺梁下，為防止平臺爬升過程中模板晃動，模板水平圍檁用鉛絲固定在吊架立桿上。
3)按照標準層所述的爬升步驟爬升4次，整體鋼平臺模架總共爬升8 600 mm高度，保證了平臺梁底部至混凝土面之間的距離滿足鋼板2層一吊的需求。此過程中模板隨鋼平臺同時爬升。
4)按照剪力鋼板吊裝順序依次吊裝，由塔吊將吊裝單元從預留空隙吊入鋼平臺裝備內部，局部與鋼梁相碰位置將鋼梁臨時拆除，吊裝完畢后及時復位(圖9)。
5)綁扎第1框鋼筋，大模板就位，緊固對拉螺栓，利用鋼平臺系統頂部的混凝土布料機，澆筑混凝土。
6)混凝土養護，綁扎第2框鋼筋，大模板就位，緊固對拉螺栓，利用鋼平臺頂部的混凝土布料機，澆筑混凝土。
7)進入下一個剪力鋼板層施工循環。
3.4 伸臂桁架層施工方法
與剪力鋼板層施工類似，伸臂桁架層施工的關鍵在于伸臂桁架吊裝單元與鋼平臺模架平面、立面的關系處理以及各專業間的協調。本工程伸臂桁架位于43層，整體高度 8 m，分布于外墻，由上弦結構、斜腹桿以及下弦結構組成，桁架鋼梁橫置于核心筒外墻內，上、下弦結構處分別有5個部位有牛腿伸出。上、下弦結構4個角部均為十字形單元(圖10)，且2個方向伸出墻外，如何安全吊裝就位也是施工中的重點。基于整體鋼平臺模架完成伸臂桁架層施工，除剪力鋼板層施工中所述的優化鋼梁、設置可拆裝鋼梁、設置內外吊點、調整模架爬升高度、確定合理吊裝順序等措施之外，還需采取以下措施：
1)角部節點吊裝時，十字形節點與鋼平臺角部4個方向鋼梁相碰，4根鋼梁同時拆除使角部承載力大大降低，必須在鋼梁拆除前提前采取加固措施保證施工安全，防止角部因變形過大使拆除的鋼梁無法恢復。
2)整體鋼平臺模架爬升前，有外伸牛腿位置處的走道板應提前避讓，保證整體鋼平臺模架順利爬升。
3)整體鋼平臺模架帶模提升到位后，作業狀態模板懸掛于鋼平臺上，此時角部同時拆除4根鋼梁，在角部承載力削弱的基礎上同時承受模板荷載，必須對此最不利工況進行驗算，確保加固措施安全可靠。
綜合考慮各方面因素，研究確定了伸臂桁架層2階段的施工方法。
第1階段，整體鋼平臺模架爬升5 950 mm，下弦構件吊裝就位，隨后綁扎鋼筋、封模、澆筑混凝土;第2階段，整體鋼平臺模架爬升6 950 mm，斜腹桿、上弦桿按順序吊裝就位。第2階段帶模爬升時，模板系統通過葫蘆懸掛于平臺梁上，剪力鋼板層施工時模板系統通過鉛絲固定于腳手架系統上部，而桁架層施工時，為了不影響斜腹桿與上弦桿的吊裝及焊接，模板系統固定于腳手架系統靠下位置。
4 結語
基于南京金鷹天地廣場T1塔樓核心筒的結構特點及施工難點，采用鋼梁與筒架交替支撐式整體爬升鋼平臺模架進行核心筒施工。
實踐表明，該模架裝備整體性好，復雜結構適應性強，具備2層同時施工的能力，針對剪力鋼板層、伸臂桁架層等施工難題優勢明顯，滿足了復雜超高層建造安全、高效、經濟的綜合需求。
SCISSCIAHCI
