爬模体系在超高层薄壁外斜墙施工中的应用

 王妮坤1，陈拥军1，郭冬建2，吴  林2

 （1．中国新兴建设开发总公司，北京  100039；2．广联达软件股份有限公司，北京  100193）

[摘要]以富士达电梯试验塔超高层建筑为例，重点介绍了超高层薄壁外斜墙应用爬模体系的关键技术，包括竖向爬升到斜向爬升的过渡技术、爬模体系应用在薄壁外斜墙的附墙加固技术、外张斜墙上应用大钢模渐变角模技术、核心筒墙与外斜薄壁墙同时支模施工技术。应用以上技术，从项目施工安全、质量、进度、经济方面均取得了较好效果。

[关键词]高层建筑；爬模；薄壁斜墙；施工技术

[中图分类号]TU755.2+2 [文章编号]1002-8498( 2016) 11-0015 -05

0  引言

 近年来超高层建筑越来越普遍，特别是异形结构形式的超高层建筑。在超高层核心筒结构中应用爬模技术已经比较成熟，但仍然对一些特殊的异形结构做法缺乏统一的标准和要求，本文以华升富士达电梯试验塔工程为背景，重点介绍了爬模技术在超高层核心筒外张薄壁墙工况下的实际应用情况及关键技术。

1工程概况

 华升富士达电梯有限公司试验塔工程位于廊坊市经济技术开发区，建筑面积8 409. 9m2，地下3层、地上30层，建筑檐高151. 3m；结构为核心筒剪力墙，核心筒墙体最薄为300mm（见图1）。

 从地上标高111. 000m处开始由核心筒外墙外张，并逐渐生成150mm厚的外薄壁墙，主要用作外造型，寓意郁金香花开。该建筑建成后为当地地标性建筑。爬模采用集成式电动爬模技术，以电动葫芦为动力，通过导轨和附墙支座互爬进行提升。

2施工难点

 1)在地上标高111. 000m处结构开始渐变外张，按1：20坡度外张，使得爬模由竖向结构到外张结构的过渡爬升难度较大，不采取特殊措施无法正常提升（见图2）。

 2)从标高111. 000m到结构封顶标高151. 300m处外墙为薄壁外斜墙，且薄壁斜墙最高每隔8m才有与核心筒结构拉结的楼板，这样会导致外斜墙在爬模附着支座附着时是悬臂斜墙。由于结构外斜，爬模的荷载产生了水平向外拉分力，因此该外斜墙无法满足爬模附墙支座的荷载要求，需要采取特殊加固措施。

 3)由于外墙采用的是整体爬模（大钢模），结构外墙开始渐变后，爬模便无法满足需求，因此需要对爬模进行渐变的改进处理。

 4)由于核心筒内及外墙外模为整体爬模，核心筒墙与外薄壁斜墙双墙间间距也是从下至上不断扩大，所以双墙间的同步支模受制于空间大小以及与整体爬模的整体加固影响，施工难度较大。

3创新性关键技术

3.1爬模体系由竖向结构向斜向结构过渡爬升技术

 结构在24层以上外墙结构按照1：20坡度外张，爬模体系也由此处开始进行外斜爬升。爬模体系采用附墙支座与结构墙体连接，附墙支座通过ф36螺栓与墙体连接牢固。

 爬模体系从竖向爬升到外斜爬升的过渡施工，首先在23层处使用50mm垫块，在24层采取1次浇筑2处预埋、2次爬升的施工方式，第1次使用120mm垫块，第2次使用150mm垫块，进行渐进斜爬准备，25层使用一次50mm垫块。这样架体可以顺利进行斜爬过渡（见图3）。

3.2爬模体系应用在薄壁外斜墙的附墙加固技术

 在爬模体系施工过程中，墙体混凝土最不利的工作部位是在24层以上外斜墙施工时的作业段，该部位墙体厚度为150mm，墙体按1：20角度外斜，因此当爬模体系承载螺栓安装在有斜度的墙体时，螺栓对墙体的作用力不仅产生对混凝土的冲切力、局部压应力，对斜墙还会产生弯矩。经计算薄壁墙能够满足爬模体系产生的冲切力、局部压应力要求，但无法满足斜墙段的抗弯要求。斜墙段的悬臂受弯简图如图4所示。

 通过计算，依靠外斜墙结构本身无法满足承载力要求，因此必须采取其他保证措施。通过分析研究采取在斜墙外爬模连接支座处与核心筒墙体进行拉结，拉结垂直于斜墙面，采用4根钢管，直径48mm，壁厚3.2mm，抗拉设计值可满足拉结承载力要求，焊缝经过计算也能满足要求。具体连接如图5所示。

 爬模体系的附墙支座连接形式将会出现3种不同形式。

 1) 24层（标高111. 000m）以下竖直墙体施工阶段  此时墙体竖直，附墙支座连接形式如图6所示。

 2) 25~26层（标高111. 000~121. 000m）施工段该段施工外斜墙与核心筒墙合体施工，形成了井筒内侧为竖直面，外侧为外斜接触面。为了保证外侧附墙支座贴紧外侧斜面，因此需要在附墙支撑螺栓的内侧增加楔形垫片，如图7所示。

 3) 27层以上部分（标高121. 000~151. 300m处）施工段  该部分形成了井筒核心筒墙与外斜墙分开，此时外斜墙的承载力无法满足爬模的施工需求，因此需要采取特殊加固措施，如图8所示。

3.3外张斜墙上应用大钢模渐变角模技术

 在本工程施工中，爬模体系配套的为高度3. 5m的大钢模，大钢模与爬模形成整体。在24层以上部分外张时，大钢模无法满足薄壁斜墙的外侧支模施工。

 根据爬模在斜爬开始后共需要爬升支模11次，且均是按3. 5m高度进行爬升施工。按照外张坡度为1：20，因此每次爬升均外张175mm。经过分析决定采用定型钢制渐变外阳角钢模的方式进行斜墙外侧模板施工。

 渐变角模( BJ)高度为3 500mm，下端宽度为0，上端宽度为175mm，为了满足每爬升1层依次增加的宽度，需要定制高度为3 500mm，宽度为175，350，700，1400mm的钢模。

 第1次爬升支模：BJ；第2次爬升支模：BJ+175；第3次爬升支模：BJ+350；第4次爬升支模：BJ +350 +175；第5次爬升支模：BJ +700；第6次爬升支模：BJ +700 +175；第7次爬升支模：BJ +700+350;第8次爬升支模：BJ +700 +350 +175；第9次爬升支模：BJ+1 400；第10次爬升支模：BJ+1400 +175；第11次爬升支模：BJ +1 400 +350。

 角模渐变区域在施工时使用2[10做加固背楞，并使得每块钢模在均有不少于2个水平方向的勾头螺栓加固点，竖向共4道背楞加固，确保外斜墙外交模处的整体支模效果。

3.4  核心筒墙与外斜渐变薄壁墙同时支模施工技术

 从24层以上开始以1：20角度外扩造型墙，起拐点在标高111. 000m处。该墙体与每层的外挑楼板现浇在一起。该外斜墙与电梯井筒墙体同时施工，这样比二次施工可以有效解决施工进度问题，但同时对双墙模板的支设提出较高要求。通过分析，将双墙的施工分为4个阶段。

 1)第1阶段  标高111. 000~118. 000m处，该部分墙体按设计要求是整体浇筑在一起，而且最大厚度为650mm，因此完全可以利用本工程爬模（大钢模）的配套对拉螺栓并配合楔形垫片进行该阶段施工，可满足施工要求。

 2)第2阶段  标高118. 000~121. 000m处，该部分墙体按设计要求也是整体浇筑在一起，墙体厚度由650mm至800mm渐变，穿墙螺栓的长度>1 100mm，因此需使用HPB300级（b20钢筋单独定制，如图9所示。

 3)第3阶段  标高121. 000~131. 000m处，该部分墙体按设计要求从121. 000m处开始变为双墙，双墙间的间距由350mm至850mm渐变，这样的间距不能完成单独支设模板的要求，因此将该双墙间的间隙采用加工的木盒子拼接在一起，并且开穿墙螺栓孔，便于外侧钢模对拉，穿墙螺栓使用HPB300级ф20钢筋单独定制，最长的穿墙螺杆达到2 000mm。

 4)第4阶段  标高131. 000m至结构封顶，该部分墙体双墙间的间距由850mm至1850mm渐变，这样的间距能完成单独支设模板的要求，因此将该双墙分别单独支设模板，外侧依然采用大钢模，内侧采用覆面木胶板支设并采用双钢管做横楞，穿墙螺栓使用第3阶段的定制螺栓裁切而成，如图10所示。

 由于双墙间的间距不断变大，所以在爬模体系与双墙间木模同时施工时一定做到有对拉螺栓的地方一定要增加内撑措施，遵循“有拉必有撑”，并在浇筑混凝土时严格控制浇筑高度，内外墙同时浇筑，严禁将泵管对着墙模板浇筑。

4控制措施

 1)每道工序施工期间严格进行安全交底、技术交底。

 2)预埋件加工焊接后要经材质、焊缝、防腐等严格验收后方可现场安装。

 3)严格控制爬模附墙支座预留孔的位置，浇筑混凝土时严禁将振捣棒直接接触预埋件或预埋管，并派专人看护。

 4)对于定制的钢模需严格进行进场查验，确保定制模板的材质、刚度、强度等符合爬模体系配套要求，并对该处模板施工后进行专门的加固处理，单独验收。

 5)双墙间木盒子加工先进行1:1翻模，避免正误差；在木工棚加工并验收合格后方可吊装。

 6)浇筑混凝土后，其强度达到15MPa后，附墙 支座预埋管处才可承力，方可进行安装，每爬升1 次，墙体混凝土留置2组同条件试块，用于鉴别墙体混凝土强度等级。

 7)爬模的模板合模到位，阴角模后插入，与相 邻平模搭接紧密，所有模板均清理干净，均匀涂刷脱模剂。校核模板，保证直角准确、斜角顺直，钢模下跨可靠接触下层外墙。

 8)集成式电动爬升模板系统的施工人员，必须进行技术培训和安全教育，使其了解本工程的施工特点、熟悉规范的有关条文和本岗位的安全技术操作规程，并通过考核合格后方可上岗工作。主要施工人员应相对固定。

 9)爬模系统施工中，遇到雷雨、6级及6级以上大风时，必须停止施工。停工前做好防范措施。操作平台上人员撤离前，应对设备、工具、零散材料、可移动的铺板等进行整理、固定并做好防护，全部人员撤离后立即切断通向集成式电动爬升模板系统的供电电源。

  5  结语

 1)超高层爬模在竖向结构向外斜结构的爬升过渡，可采用多次不同厚度的钢垫块作为过渡爬升的处理措施，安全可靠。

 2)薄壁渐变外斜墙体在有比较可靠的拉撑做附着点时，可正常使用爬模体系，为超高层爬模的应用拓宽了用途。

 3)薄壁渐变外斜墙外侧模板，利用定型定制渐变钢模，可有效应用大钢模体系，使渐变外斜墙成型效果较好，模板可靠性高，经合理设计可有效提高模板使用效率，节省成本。

 4)核心筒墙与薄壁渐变外斜墙同时施工，利用爬模的大钢模和普通散拼木模结合的方式，在可靠的模板方案配合设计下能有效提高施工效率，且达到较好的混凝土成型效果。