超高层模架系统在南宁华润中心东写字楼项目施工中的应用
1 工程概况
南宁华润中心东写字楼位于南宁市青秀区东盟商务区核心区域,总建筑面积约27.7万m2,规划建筑高度445m,其中地下3层,地上90层,如图1所示。
塔楼核心筒为矩形截面,平面尺寸为31.5m×28.75m,剪力墙施工总高度约432.2m。塔楼核心筒变化主要分3个阶段:1~49层,核心筒为“九宫格”;49~74层,核心筒为“六宫格”;75~90层,核心筒保持“三宫格”截面。典型核心筒平面如图2所示。
2 模架系统施工难点分析
2.1 施工难点分析
1)核心筒面积大本工程核心筒单层竖向结构面积较大,立模面积大,平台面积及架体数量较多,要使平台施工质量和同步性达到较高要求,施工难度很大。
2)核心筒平面结构有多次较大突变核心筒49层南立面外墙从轴线○1-C内缩至轴线○1-D,消失1排房间;58~62层南立面外墙为内缩斜墙,75层南立面外墙内缩至○1-F轴线位置附近,整体平面宽度减少10m左右。这种大的突变会给爬架系统、模板及平台布局带来较大调整,对顶模大平台系统机位布置要求较高。尤其58~62层南立面较长斜墙,会给外侧SKE架体结构设计和爬升方案设计带来一定挑战。核心筒缩墙处理如图3所示。
3)门洞多,门洞位置及尺寸变化多核心筒门洞位置变化多,门洞宽度及高度方向尺寸变化大,架体布置和爬升及相应辅助措施需充分适应洞口变化。
4)剪力墙内部设有型钢柱及型钢梁由于剪力墙内部劲性柱及连接钢梁提前安装,需在剪力墙位置留置洞口,大平台系统的钢梁不能形成整体桁架。而42~44,69~70夹层的伸臂桁架层钢结构牛腿突出墙面,给外侧SKE爬模的平台布置带来难度。
5)“U”法施工(楼板与墙体一起浇筑)使核心筒竖向结构实现大模板整体爬升,提高施工效率。核心筒剪力墙与下部楼板拟同步施工,这种新施工工艺对顶模大平台体系提出更高的设计与施工要求。“U”法施工如图4所示。
6)施工荷载复杂由于顶模体系提供整体大平台用于堆放材料并附着大型混凝土布料机,使大平台上的施工荷载大于常规爬模,且布料机动荷载为平台带来更复杂的动态荷载分布。
7)施工设备交叉顶模体系设计要兼顾考虑布料机布置、内爬塔式起重机后续安装、施工电梯布置及应急交通通道规划等多个配套设备的有效结合。
2.2 核心筒模架系统需满足的条件与要求
1)满足超高层施工自身的安全性。
2)满足核心筒沿竖向截面不断变化及层高变化的要求。
3)满足大部分楼板与剪力墙同时施工的要求。
4)满足施工堆载及布料机荷载要求。
5)模板选择需满足便于安装、拆卸及保证混凝土浇筑质量的要求,并能保证周转使用次数及周转时转运方便。
6)保证与其他配套设备的有效结合。
3 综合模架体系总体规划与设计
3.1 模架体系总体规划
根据本工程核心筒结构特点,采用华西超高层内顶外爬综合模架体系。该综合模架体系是以多卡SKE爬模及SCP平台构件为基础,经过优化改进集成,兼具爬模与重型钢平台的优点,同时较好地规避爬模与重型钢平台“短板”的综合模架体系。核心筒外侧采用Doka SKE50液压自动爬升模板,井筒内侧采用多点位SCP模块化分体顶升平台。核心筒内部分水平结构采用“U”法施工工艺与墙体同步施工,即将核心筒竖向剪力墙与其下部部分楼板整体浇筑,为墙体上部安装钢结构预留施工空间,并避免爬模系统与钢结构冲突。各平台间通过翻盖板连接,形成整体大平台,充分保证平台的施工作业空间。
3.2 模架体系设计
本工程井筒外侧采用SKE液压爬模,共54个机位;井筒内侧○1-D~○1-G轴线采用SCP顶模平台系统,共26个机位,○1-C~○1-D轴线之间采用井筒内SKE液压爬模系统,共12个机位。根据缩筒情况,模架系统处理方案如下。
1)49层以下,核心筒为“九宫格”,并逐渐内缩。
2)49层,核心筒由“九宫格”内缩至“六宫格”,49层调整后模架布置平面如图5所示。
3)从58层开始至62层为斜墙内缩状态,内侧斜墙由现场预埋钢挑梁及脚手架进行模板支设。南侧平台从58层开始由直爬转换进入斜爬状态,并在61层浇筑完成后将核心筒南侧顶模平台拆除。62层浇筑完成时模架平面布置如图6所示。
4)施工到71层后,由于72层○1-F轴及○1-D轴间井道内墙体消失变成梁,该区间顶模爬升锚固至71层墙体后不再爬升,采用现场散拼模板进行梁施工,并以顶模2层平台作为施工平台进行72层上部结构钢筋施工,待后续楼板跟进后拆除该区段内顶模。外侧爬模及南侧外墙平台爬升至72层后不再向上爬升,75层后模架平面布置如图7所示。综合模架系统典型剖面如图8所示。
4 模架体系施工关键技术
4.1 58~62层核心筒斜截面爬升措施
在南侧外墙内侧埋设悬挑脚手架钢梁埋件作为斜墙内侧模板施工平台,58层斜墙起始段施工时拆除斜墙内侧顶模架体及桁架,安装悬挑脚手架平台或利用已浇筑完成的楼板进行斜墙模板支设及混凝土浇筑,调整外侧爬模上层脚手架倾角以适应斜墙施工需要,58层核心筒模架施工状态如图9所示。
59层斜墙标准段施工时,进一步调整外侧爬模爬架及下悬挂平台的几何尺寸,以适应斜墙爬升,59层核心筒模架施工状态如图10所示。
4.2 伸臂桁架层牛腿处平台布置方案
在牛腿出现的角部平台均设置700mm×700mm翻盖板,遇到牛腿时通过翻起翻盖板规避牛腿。平台爬升至44层时利用塔式起重机向内侧平移400mm(考虑缩墙较多已规避牛腿移动),并在各平台到达牛腿位置时翻开平台翻盖板,如图11所示。
4.3 爬锥与埋件及混凝土内钢结构规避处理
该核心筒外墙采用钢板埋件与外侧钢梁连接,爬模在设计阶段对外侧钢梁埋件进行充分考虑,规避绝大多数埋件,个别埋件无法规避时,拟采用钢板表面开孔方式进行爬锥安装。2~26层剪力墙内钢柱尺寸大、分布密度高,顶模爬锥无法有效规避,考虑采用特殊爬锥现场焊接在型钢柱上进行锚固。
4.4 模板配置设计
模板设计高度为4.4m,可覆盖绝大多数标准层的浇筑高度。筒壁模板外模与SKE爬模系统结合,采用附着在爬架上的后退装置退模,退模距离为500mm,筒内剪力墙两侧模板均可退500mm,以方便同时绑扎剪力墙两侧钢筋。
4.5 施工电梯布置
高速双笼施工电梯设置在井筒内,可直达顶模系统-2层平台及顶层平台,在顶模系统内设置滑动铰接支撑,保证自由悬臂长度满足规范要求,如图12所示。
4.6 层高变化处理
工程塔楼标准层高为4.2,3.6m,另有15种非标准层高。因此,当层高≤4.2m时,1次浇筑、1次顶升;当层高>4.2m且≤8.5 m时,2次浇筑、2次顶升;当层高>8.5m且≤12.75m时,3次浇筑、3次顶升。
5 结语
华西超高层综合模架系统在南宁华润中心东写字楼项目中应用,完美解决了核心筒结构“九变六、六变三、斜墙、缩墙、航空降高结构设计重大变更”等系列技术难题,进行了“U”法施工的创新尝试。该系统的高度适应性、稳定可靠性及经济效益性,得到业内专家肯定。
[2]魏文江.液压爬模施工工艺[J].工程与建设,2014(2):260-262.
[3]王鸿章,张宏军,姚富成,等.轨道附着式超高架体钢骨混凝土巨柱爬模施工技术[J].施工技术,2016,45(15):66-68.
[4]周永波,王晓冬,程广超,等.深圳湾壹号液压爬模施工难点及解决措施研究[J].施工技术,2017,46(22):82-84.
[5]石立国,向成明,燕利珍.昆明西山万达广场液压爬模抗震性能数值分析[J].施工技术,2017,46(21):98-101.
[6]崔晓强,胡玉银,陆云.超高层建筑中液压爬模技术应用[J].建筑机械化,2009(7):61-64.