超高层核心筒模架施工体系选型与爬模设计优化

乔会丹，张相平，王云鑫，曹江，关世超，周芸芸

（中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，广东 深圳 518000）

1 工程概况

星河雅宝高科创新园四A地块位于深圳市龙岗区坂田街道，占地面积3.88×104m2，总建筑面积3.544×105m2，项目由5层地下室及4栋建筑组成，4-1栋为74层超高层塔楼，结构高度为338.1 m，结构形式为带加强层的框架-核心筒结构。4-1栋核心筒平面尺寸为26.15 m×27.4 m的矩形，核心筒标准层高为4.5 m，非标准层层高为7.5 m、6.05 m等。

2 总体施工部署

本工程4-1栋超高层结构采用“不等高同步攀升施工”[1]工法施工，即核心筒结构→外框钢柱安装→外框钢梁安装→外框钢筋桁架楼承板铺设→外框钢筋绑扎→混凝土浇筑。

核心筒结构施工是超高层结构施工的最高点，其施工节奏的快慢将直接影响外框结构的施工，对其施工节奏的管理是超高层施工的关键。

3 核心筒施工工艺比选

对于超过300 m的超高层建筑，目前常用的核心筒施工工艺有液压整体顶升平台、顶升钢平台、顶升模架系统、交替支撑式液压爬升钢平台、爬模等工艺[2]，根据其工艺原理，大体可归结为顶升模架系统和爬模体系。

本工程若采用顶升模架系统，将存在电梯前室及楼梯间甩项后施工、核心筒收缩模架体系拆改以及结构受力等诸多问题；应用爬模体系的最不利因素即高度低，提供的作业面少，不利于工期。因此，项目技术团队针对本工程特点，对爬模体系进行了多方面的设计优化，实现了不同工序在同一平面依次施工到竖向+平面同步施工的转换。

4 爬模体系概况

4.1 爬模选型

本项目核心筒施工采用ACF125、PS50两种爬模型号，核心筒内外全爬，筒内水平结构同步施工，筒内水平结构和部分爬模爬不到的竖向结构，采用铝合金模板体系进行施工。

4.2 爬模架体竖向设计

爬模架体主平台净宽2.8 m（局部4.3 m），液压操作平台宽2.8 m，吊平台宽0.8 m。ACF125立面图如图1所示，PS50立面图如图2所示。

注：图1、图2中：①为钢筋绑扎平台一；②为钢筋绑扎平台二；③为过渡平台；④为模板操作主平台；⑤为液压操作平台；⑥为吊平台

4.3 爬模架体平面设计

本工程爬模体系共设置62个机位，其中，核心筒外侧30个，核心筒内侧共32个。每个爬模机位均设置一套液压油缸和一套动力单元。井筒防护屏爬模单独由泵站控制，共配置3套泵站，每套泵站最多可同时带动4套液压油缸提升。

5 爬模设计优化

5.1 不同单元体之间连接节点

本工程核心筒南侧3个电梯处外侧为钢结构，所以，按外侧剪力墙设计考虑，其余14个电梯井筒均为内侧电梯井筒，每个井筒设计1个独立的爬模体系进行单独爬升。其外侧四面结合结构剪力墙位置分别设计为3个独立的单元进行安装，四面共计12个单元，每组单元均独立爬升。

5.2 可周转式爬锥附墙连接件

针对水平双爬锥预埋点其中一点或两点均位于竖向内凹管道处，本工程分别设计了可周转重复使用的转换支座。

5.2.1 双爬锥

其一点位于竖向内凹管道处，采用上下间距为390 mm的竖向双预埋爬锥固定箱式转换支座，水平挂座板一侧角焊于箱式转换支座上，另一侧采用正常预埋于墙体内的爬锥固定，竖向挂座焊接于水平挂座之上，爬模挂于竖向挂座上。箱式转换支座由6块Q325钢板焊接而成，竖向侧板宽168 mm，高550 mm，上端为130 mm高坡口。竖向背板宽150 mm，高550 mm，其上留有2个间距390 mm，半径为22 mm的孔洞，竖向面板宽150 mm，高420 mm，下方开设一半径50 mm孔洞。双爬锥二维图如图3所示。

5.2.2 三爬锥

对于水平双爬锥预埋点均处于核心筒墙体穿墙洞口处，特制一T形挂座竖向横跨洞口，采用上部预埋1个爬锥，下部均匀预埋2个爬锥进行固定，竖向挂座焊接于T形挂座之上，爬模挂于竖向挂座之上。考虑洞口处T形挂座整体结构刚性，T形挂座由一块T形钢板及4条宽120 mm的槽钢焊接而成。T形板下底宽550 mm，上顶宽300 mm，高1 125 mm，采用20 mm厚的Q235钢板制成，上下爬锥螺栓孔与洞口边的距离应≥150 mm，以免墙体拉裂。三爬锥二维图如图4所示。

5.3 钢筋超层绑扎平台

钢筋超层绑扎施工工艺原理为通过对爬模平台高度及平台布置进行优化，增加作业面，将其钢筋绑扎和模板施工的流水作业转换为平行作业，使钢筋工由模板施工及混凝土浇筑的等待时间优化为仅混凝土浇筑的等待时间，从而减小核心筒结构施工关键路线的工作个数，在提高钢筋工施工效率的同时缩短了施工时间；即爬模爬升完成后进行3个工作面的平行作业。通过对劳动力进行调配，确保3个工作面的工作同时开始、同时完成。

5.4 爬模结构优化

1）调整平台高度。取消传统架体的钢筋平台，将其模板平台高度上调约1 m，使其位于后移模板顶部位置，对架体稳定性进行计算，以确定模板平台可上调的最大高度。将模板平台改为过渡平台，仅作为人员通行用。由于模板操作平台抬高后，人员在合模过程中上部螺杆无法进行安装，所以，在模板横梁后侧增加可移动操作平台，可方便人员安装螺杆、加固模板。模板加固平台示意图如图5所示。

将上平台抬高，使其位于N+1层（标准层）-1.8 m（普通人员身高）高度处（N为施工的任一楼层），满足N+1层钢筋超层帮扎时普通作业人员身高高度的需求，将其命名为钢筋绑扎平台一。

2）增加局部平台。根据上述平台高度调整后满足了N+1层上部钢筋绑扎的需求，还需增加下部钢筋绑扎平台方可满足N+1层整层钢筋绑扎。按照标准层4.5 m进行计算，除去上平台预留1.8 m高度后剩2.7 m，除去平台主次梁高度0.5 m剩余2.2 m，按照普通人员身高，需增加钢筋绑扎平台4.5 m-1.8 m-0.5 m-1.8 m=0.4 m，即悬挑钢筋绑扎平台可设置于N层标高+0.4 m的位置处。新增加平台宽度与钢筋间距应＜0.5 m，避免钢筋操作人员在钢筋绑扎过程中出现安全事故。

3）调整钢筋绑扎工艺。因第N层混凝土浇筑时，第N+1层墙柱竖向钢筋已绑扎完成，为避免不影响第N层竖向结构混凝土浇筑，需将第N+1层竖向箍筋上调500 mm进行绑扎固定，待第N层竖向结构混凝土浇筑完成后，将其箍筋放下重新进行绑扎。

6 结语

本工程中，对爬架体系的优化设计做法缩短了核心筒结构施工关键线路的工序，使其结构施工从每层施工时间需要6 d，缩短至每层4 d，充分发挥了超高层“不等高同步攀升施工”工法，确保核心筒结构施工不影响外框施工的节奏。其中，钢筋超层绑扎施工工艺使钢筋工能够连续作业，在钢筋总量不变的情况下人员减少，充分调动了钢筋工的积极性，解决了爬模在超高层核心筒水平结构和竖向结构同时施工的工期长、工作面少的问题，避免了赶工期而增加人员造成窝工问题。爬模施工工艺通过星河雅宝高科创新园项目实践良好，为今后类似项目选用爬模施工工艺提供了参考。