吴柳宁，杨 鼎，王晓琦，李厚波，龚煌森
（中国建筑第八工程局有限公司，广西南宁 530022）
[摘要]超高层核心筒先行施工须提供安全可靠的施工操作环境。依托于深圳深业上城项目388m塔1超高层结构施工，设计了一套智能化整体提升模架系统，对该系统的可靠性、安全性进行研究分析，并投入使用。该系统为施工人员提供安全操作平台，同时不影响外框筒施工。保证了施工进度，整体性好，提升方便快捷。
[关键词]高层建筑；核心筒；模架系统；整体提升；施工技术
[中图分类号]TU755.2[文章编号]1002-8498(2016)08-0114-03
0 引言
当今超高层建筑工程主体结构中，常常采用钢框架·钢筋混凝土核心筒结构。该结构形式施工过程中往往采用“先施工核心筒，外框筒落后于核心筒施工”的方法，以实现土建施工与钢结构施工错开工作面。为满足施工要求，设计一套智能化整体提升模架系统，一方面提供可上下人员及堆放材料的平台及内外挂架，另一方面将整块的铝合金模板挂于模架系统下，进行整体提升，可较好地适用于此类超高层项目施工。
1 工程概况
深业上城（南区）三期项目塔1研发大楼采用钢框架-混凝土核心筒结构形式，核心筒采用规则矩形筒结构。随着楼层不断升高，竖向剪力墙部分不断发生变化，1~ 67层为九宫形，在68层收缩为十字形，由9个矩形筒减少为5个矩形筒。外墙厚度由1800mm逐渐收至500mm。核心筒墙体收缩较大，模架系统的设计需考虑箱梁支撑点位，如图1所示。
2 智能化整体提升模架系统设计
2.1设计概述
智能化整体提升模架系统主要由支撑与提升系统、控制及动力系统、桁架式钢平台系统、挂架系统、模板系统组成。其采用多点低位、油缸传动、上下箱梁交替提升的方式，各系统相互联动，主要技术特点表现在安全可靠及适应性强，满足施工要求。
1)支撑与提升系统
由上下支撑箱梁、支撑牛腿、传力柱及支撑立柱组成，如图2所示。其通过牛腿固定在核心筒剪力墙体的预留洞口内，是整个系统的支撑点，将平台的荷载及系统自重有效地传递给剪力墙体，为整体稳定及提升的关键所在。
2)动力及控制系统
由液压提升油缸、支腿油缸及液压控制系统组成，为系统的提升提供动力以及控制系统提升的稳定性。提升油缸10台，额定推力200t(2 000kN)，支腿油缸80台，额定推力St，下平台设置泵站3台、主控室1间。
3)桁架式钢平台系统
由各空间桁架体系组成，桁架体系经过缜密计算，共设计25榀主桁架，100余榀次桁架。具有较高的强度、刚度和空间稳定性，设计上下双层平台，可用净高度为2. 3m，其落位于支撑立柱上，作为核心筒施工的材料及人员作业平台，如图3所示。
4)模板系统
模板采用铝模板，可重复使用，通过葫芦，悬挂在桁架式钢平台系统下部，既可随模架系统提升逐次浇筑混凝土，又可单独提升，一次提升两次浇筑；并与挂架随平台一起上升，提高了周转效率。
5)挂架系统
以桁架式钢平台下沿焊接的吊架梁作为挂架的吊点及滑动轨道，末端设置限位装置。挂架系统是交叉分层施工的作业面，可以同时开展钢构件吊焊、钢筋绑扎、模板支设、混凝土浇筑等施工作业，如图4所示，模架系统的标准施工分层如图5所示。
模架系统整体随核心筒施工高度不断提升，最终完成塔楼核心筒剪力墙及连梁的施工作业。
2.2设计稳定性验算
模架系统的支撑系统和平台系统为主要受力结构，根据结构特点，基于有限元软件MIDAS/Gen建立有限元模型，如实模拟各杆件尺寸，分析受力情况，进行整体稳定性验算和重要节点、工况验算。
1)正常工作工况
正常工作工况下，模架系统构件的最大应力为241. 58MPa，发生在立柱与主桁架交接节点处下弦杆。最大应力比为0. 81<0.85，大部分杆件的应力比<0.7（见图6a），构件强度和稳定性满足要求。
2)提升工况
提升工况下，模架系统构件的最大应力为215. 29MPa，发生在立柱与主桁架交接节点处下弦杆。最大应力比为0. 63<0.85，大部分杆件的应力比<0.5（见图6b），构件强度和稳定性满足要求。
3)停工工况
停工工况下，模架系统构件的最大应力为203. 13 M Pa，发生在立柱与主桁架交接节点处下弦杆。最大应力比为0. 64<0.85，大部分杆件的应力比<0.5（见图6c），构件强度和稳定性满足要求。
3优点分析
1)模架系统整体稳定性较高，荷载分布均匀，平台面积和承载能力均较大，方便施工。
2)模架系统可以极大地方便钢筋、模板、混凝土及钢结构的穿插施工，极大地提高了剪力墙施工效率，缩短主体结构施工工期。
3)模架系统拥有直上桁架上层平台的中高速电梯，避免人员上下挂架影响上下班，同时也避免挂架形成集中荷载等情况的出现。
4)模架系统提升效率高，速度快，每次提升约耗时2. 5h，电梯加节安装耗时1h，整体提升时间并未对工期产生影响。
4使用总结
1)智能化整体提升模架系统安装过程持续时间较长，安装过程中技术问题较多。为此，项目部需成立专项技术攻关小组，及时处理过程难题，确保安装进度，同时采用BIM技术，对整体模架系统进行全面精细化建模，提出并解决预知问题。
2)模架系统安装工作量极大、节点复杂、所需时间较长。因此，需合理安排施工计划，并对安装过程加大管控力度，以提高质量、控制工期节点。
3)模架系统的空间桁架体系在安装过程中焊接工作量极大，焊接质量对平台安全性影响极大。因此，为保障焊接质量，提高焊接效率，必须安排技术水平较高的焊工，项目管理人员需对焊接质量把关，严格按照一级焊缝进行检测。
4)模架系统下层平台需设置主控室、设备房等功能型房间，但由于桁架的立杆和斜杆错综复杂，容易导致房间使用、人员通道严重受阻，无法保证使用功能及方便性。因此，技术攻关小组人员需利用模架系统BIM模型，对平台布置及功能型用房进行规划布局，并对BIM模型进行漫游，检查通道、房间的使用功能及方便性。
5)智能化整体提升模架系统在进行核心筒剪力墙混凝土浇筑时，由于布料机位于上层平台板，而浇筑层距离上层平台板有6m多的高度差，为方便混凝土浇筑，需在平台板上设置混凝土卸料漏斗，漏斗底部通过软管接至混凝土浇筑面，混凝土通过布料机流入卸料漏斗后，既避免了混凝土由于高度落差导致离析，又防止了混凝土的外洒，干净环保。
6)前期人员上下可采用逃生楼梯配合施工便道，从底板向上步行至模架系统上层平台。一旦模架系统提升至一定高度，需提前投入施工电梯。施工电梯采用立柱一可垂直滑动导轨与模架系统桁架体系结合，人员可通过中高速电梯直上直下模架系统的上平台。空闲时间，施工电梯可用于垃圾的运送及地下室材料运输。
7)为保证模架系统施工及提升过程的水平度不发生偏差，应及时启用静力水准仪，时刻关注模架系统上下层的水平度，防止倾斜而导致牛腿无法固定等情况出现。
8)模架系统使用前必须制定规章制度，其中需包含责任分工表，模架系统提升前、中、后的要求和相关记录表格（提升前销项工作会签表、支撑箱梁预留洞口尺寸复核表、提升前检查工作销项表、提升过程记录表、提升后检查工作销项表、提升令等），使用过程中的保养维护等内容。对于规章制度中的相关记录表格，相关责任人必须如实认真填写，严禁弄虚作假，敷衍了事。
9)模架系统使用前还必须将操作规程及使用说明书对作业人员进行交底，操作人员在提升过程中必须严格按照操作规程及使用说明书进行操作。
10)施工作业人员必须遵守智能化整体提升模架系统作业纪律，听从指挥，从而保证施工作业安全有序进行。
11)提升前的销项工作需提前准备，对所有可能影响提升的点均需排查清楚，方可保证提升的顺利，因此销项交接工作非常重要。
12)提升高度越高，对垂直运输的考验、整体水平度的要求较高。
13)与水平结构错层施工，必须保证整体模架系统的封闭性，挂架底层、平台底层等位置的封闭措施均需做到位。
