模架技術在超高層建筑工程中的應用

　　1.我國超高層建筑（詞條“超高層建筑”由行業大百科提供）的發展

　　隨著我國經濟和科學技術的發展，超高層建筑逐漸盛行。我國的超高層建筑發展始于1990 年，1990~2007 年是超高層建筑的起步2008~2013 年為超高層建筑的快速發展期。以高度為依據，本文將超高層建筑分為以下4 個區段：250~300m，300~400m，400~500m 以及500m 以上。截至2013 年，我國共建成及封頂超高層建筑119 幢，其高度分布比例如圖1 所示。250~300m 的超高層建筑數量最多，約占建筑總數的60%;500m 以上超高層建筑僅兩幢。

　　目前我國在建的250m 以上超高層建筑共68 幢，其中500 米以上有4 幢;預備的250m 以上超高層建筑共122 幢，規劃的250m 以上的超高層建筑共計146 幢。可見，在未來十年里，我國將迎來超高層建筑的繁榮期。

　　隨著超高層建筑的快速發展，各種新型復雜體型及復雜結構體系大量出現，其結構體系呈現多樣化。高度超過250m 的超高層建筑結構一般采用筒體結構，包括框架- 核心筒、框筒- 核心筒、巨型框架- 核心筒和巨型框架- 核心筒- 巨型支撐4 種結構體系，分別適用于不同高度的超高層建筑，表1 列出部分超高層建筑的結構體系。

　　2.超高層建筑模架技術

　　超高層建筑工程的施工技術主要包括混凝土泵送技術、垂直運輸技術、模架技術和測量定位技術等。其中，模架作為施工操作平臺和安全圍護，是超高層建筑結構施工的關鍵技術。科學合理的模架技術，不但事關建筑結構的質量、安全和施工進度，而且對工程造價也大有影響。

　　目前應用比較廣泛的超高層建筑模架技術，主要包括電動整體提升腳手架技術、液壓自動爬升模板技術和整體提升鋼平臺模板技術等，其各具特色。下面結合具體工程，分別對三種模架技術進行介紹。

　　3. 電動整體提升腳手架技術

　　3.1 工藝特點

　　電動整體提升腳手架技術是傳統落地腳手架、散拼散裝模板技術的重大發展，是現代機械工程技術、自動控制技術與傳統腳手架施工工藝相結合的產物。與落地腳手架和挑排腳手架相比，電動整體提升腳手架技術具有顯著的優點：

　　3.1.1 標準化程度高。電動整體提升腳手架采用標準化定型產品，通用性強，周轉率高。

　　3.1.2 施工成本低。采用定型化鋼管構件，相比液壓爬模和整體成本低。

　　3.1.3 體型適應性強。整體提升腳手架可以根據建筑體型靈活布置，滿足體型復雜的建筑工程的施工需要。正是由于電動整體提升腳手架技術具有以上優點，才得以在超高層建筑模架技術中占有一席之地。同時，相比液壓爬模技術和整體提升鋼平臺技術，電動整體提升腳手架技術也存在著整體剛度弱、作業面狹窄和施工效率低等缺點。

　　3.2 工程應用實例

　　3.2.1 工程特點

　　南昌綠地中央廣場工程A 區雙子座主塔樓總高度為283m，結構共63 層，如圖2 所示。豎向結構體系采用框架—核心筒體系。標準層高為4.1m，非標層高度有3.2m、4.5m、5.0m、5.55m、6.0m 等多種。結構平面形狀變化特別劇烈，由底部平面的圓角正方形，漸變成中部的圓形，再到上部的十字花瓣狀，其結構外形俯視圖如圖2 所示。

　　該工程結構體型復雜，建筑物外圍形狀、周長變化特別大，給外圍護模板工程帶來相當的難度，主要包括以下幾個方面：

　　3.2.1.1 仰爬及俯爬

　　結構外柱立面在十字方向向外圍傾斜后又內收，在45°的米字方向內側收縮傾斜，對外圍模架體系的選擇和布置造成了極大的困難。

　　3.2.1.2 扭轉爬升

　　如圖3 所示， 該工程爬架最大扭轉角為1.1°，機位由扭轉引起的偏移量為65mm。因此，架體需要扭轉爬升才能適應結構體系要求，對爬架的爬升要求提出了更高的要求。

　　由于其斜率和扭曲變化程度非常大，采用液壓自動爬升模板技術和整體提升鋼平臺模板技術都很難實施，最終選擇了結構體型適應性強的電動提升腳手架技術。

　　3.2.2 模架體系

　　電動整體提升腳手架主要由提升動力系統、信息采集和控制臺、抗傾和防墜裝置、固定拉結裝置以及腳手架結構體系組成。模架結構體系采用兩機位加強單元型爬架體系，各斜爬架單元布置兩層桁架層以加強結構剛度，如圖4 所示。

　　3.2.3 方案簡述

　　3.2.3.1 總體路線

　　考慮到結構體系的體型復雜多變，施工的速度難以加快，該工程采用核心筒和外圍框架同步施工的技術路線。為適應四周邊長不斷變化的要求，將電動提升腳手架單元化，兩個機位為一個組合爬升單元，單元與單元之間設置自動伸縮擱板，背立面設置可伸縮圍護擋板。組合爬升單元進行了空間結構設計，使其滿足架體能仰爬、俯爬和扭轉爬升的剛度要求。在構造功能上，設置組合通長導軌和抗傾導向裝置，滿足各向爬升導向和受力的功能要求。

　　3.2.3.2 平面布置方案

　　電動提升腳手架采用單元式的結構形式，各爬架單元之間相對獨立而又可以同步爬升，具有靈活性好和適應性強的特點。每幢塔樓共設置外架24 組，48 個機位，共計48 組外爬架，96 個機位，機位布置圖如圖5 所示。

　　3.2.3.3 仰爬及俯爬

　　針對俯爬及仰爬這一難題，對每個機位設置雙抗傾裝置，同一平面設置4 只抗傾導輪。每個單元豎向共布置3 層，即12只抗傾導輪。

　　3.2.3.4 扭轉爬升

　　架體爬升過程中若發生扭轉，則各抗傾裝置間會由于相對位移而卡死，架體也會因較大的變形而承受巨大的內應力，因此，必須想辦法克服扭轉爬升的難題。通過采取“以折代扭”的思路，將扭轉爬升過程轉化為平面爬升和機位內縮兩個過程。此工藝路線可以解決扭轉爬升的難題。其工藝如圖6。待爬升就位且斜拉桿安裝受力后，通過拉動固定于支撐梁尾部的手動葫蘆來實現機位內移，從而實現架體扭轉。

　　南昌綠地中央廣場工程采用電動整體提升腳手架體系，保證了工程于2013 年11月順利竣工。

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