超高层建筑结构全封闭围护施工实践.pdf

第3 3卷第 1 1 期 V0 l _ 3 3 No ． 1 1 建筑施工 B U I L D I N G C 0 N S T R U C T 1 0 N 超高层 建筑 结构全 封 闭围护施工实践 Co ns t r uc t i o n Pr a c t i c e o f To t a l l y Enc l o s e d S uppo r t f o r Su pe r Hi g h-Ri s e Bu i l d i ng S t r uc t ur e 口 周新庆 上海市第一建筑有限公司 2 0 0 1 2 0 【 摘 要】 在超高层建筑结构施工过程中，为满足 ” 防尘、防噪音、防坠落” 的环保要求，在原有自主研发的Y A Z J - 1 5 片架 式液压爬模体系的基础上，研发 了 适用于结构全封闭施工的弓弦桁架式液压模架体系。以上海嘉里中心北塔楼为工程背景。通 过对比传统提升脚手架体 系 及其它全封闭围护方案，阐述了弓弦桁架式液压模架体系在全封闭围护施工中的优越性。 【 关键词】超高层建筑 结构施工 全封闭 弓弦桁架式液压模架 环境保护 【 中圈分类号】 T U 7 5 5 ． ．2 ， 文献标识码 B 【 文章编号】 1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 1 1 1 - 0 9 9 3 - 0 3 1 工程背景 上海静安嘉里商务中心北楼 占 地面积约 1 ． 3 万 m ， 建造 面积约 1 3 ． 2 万 m 。 ，包括 1 幢 4 0 层北塔楼、 5 层独立裙房以 及 2 层地下室。北塔楼结构高为 1 7 5 ． 3 5 m ， 采用框筒结构型 式。主楼外包尺寸为 2 7 ． 3 m 5 0 ． 7 m的长方形， 筒体西侧部 分由多片剪力墙结构组成 电 梯井及楼梯问等结构 ， 简体东侧 部分 由钢结构劲性柱和混凝土框架梁组成。 由于本工程开工时正逢上海世博会开幕 ， 根据上海市政 府及建交委有关文件要求， 在上海的“ 二路五点” 区域必须实 行防尘、 防噪音、 防坠落的全封闭围护施工， 本工程属于以上 规定区域 ， 应强制实行全封闭围护施工。 2 工程难点和实施方案的选择 2 ． 1 工程难点 1 本工程结构高度为 1 7 5 ． 3 5[ II ， 属超高层 ， 风荷载对 围护体系的作用很大， 选择何种适应的围护结构施工体系是 个难题； 2 本工程结构特殊 ，建筑结构外围西侧为剪力墙筒 体 ， 东侧、 南侧为劲性柱框架梁结构， 同时框梁又包括钢混组 合梁和纯钢梁两种 ， 二者混层布置， 北侧部分存在悬挑结构， 这些对结构施工中模架工艺的选择带来难度 ； 3 在众多施工环节中， 如何平衡全封闭围护体系施工 和钢结构 吊装、 钢筋绑扎、 模板翻运和安装之间的关系， 也是 本工程实践中必须解决的问题。 2 - 2 实施方案的选择 针对上述难题 ， 工程项目 部与集团技术中心一起开展了 大量分析研究、 方案选择和工艺设计工作。 【 作者简介】 周新庆 1 9 7 7 ． ， 男， 本科， 工程师。联系地址 上 海市福山路 3 3 号 2 o o 2 o 。 【 收稿日 期】 2 0 1 1 1 0 2 0 ■一 2 ． 2 ． 1传统脚手架在全封闭围护下的受力分析 经对传统脚手架在全封闭围护条件下进行有限元分析 研究，得出传统搭设的 西4 8 m m 3 m il l 钢管扣件脚手架及 电动提升脚手架在全封闭环境下， 在不采取特殊加固方案的 前提下， 可以满足正常施工的最大高度为 5 O m ， 但很难满足 超高层建筑施工要求结论。 2 ． 2 ． 2 全封 闭材料的选择 针对本超高层建筑 ， 我们对多种全封闭围护材料的进行 了探索。 阳光板、 压型板和隔音装饰板等由于造价相对较高 ， 且安装固定困难， 不予采用。 相比而言， 薄膜布及涂色胶合板 以其低廉的价格、 耐用的性能及安装便捷性等特点， 更适合 作为超高层建筑的全封闭围护材料， 且推广前景广阔。 2 ． 2 ． 3 围护结构体 系的选择 全封闭围护结构方案的难度最大的是 5 O m以上高度围 护结构施工体系的选择。经过多种方案的可行性分析， 确定 了三种可供选择的方案。 1 对整体提升脚手架体系进行加强改造处理。 经过计 算分析， 利用 4 8 m m 3 m m钢管提升脚手架进行改造。 其 提升机构约加密至 2 ． 4 m一跨一组机位， 机位后立柱钢管直 径需加大至 7 6 n l m5 m m ， 提升到位后的有效拉结措施随 之加密一倍以上， 这将对结构正常施工带来许多麻烦。此方 案不适合。 2 重新设计全新电动提升围护脚手架体系。 重新设计 全新电动提升围护脚手架体系同样存在承力提升架结构很 强， 和与之相连的 西4 8 n l mx 3 m m脚手管不匹配。由于提升 架是悬挂端支承受力， 故脚手架上端应力很大。施工中的临 时支撑设置数很多， 在工艺上对结构施工带来很大的麻烦。 此方案也不适合。 3 利用已有 Y A Z J - 1 5 液压爬模结构体系改造， 该体系 原有立柱结构相对电动脚手架刚度大 ， 承重挂钩支撑点设在 第 1 1 期 周新庆 超高层建筑结构全封闭围护施工实践 1 1 ， 2 0 1 1 爬架体的中间部位， 有效地减小了架体的悬臂高度。且每组 机位承载能力大， 可减少动力机位布置的数量， 降低成本和 方便操作。 通过上述多方案分析比较，本工程拟采用第三方案， 即 利用原有液压爬模机构进行改进设计来满足超高层全封闭 围护的承载力要求和本工程特殊结构体系的施工要求。 3 全封闭液压模架体系的改进设计 以全封闭液压模架与Y A Z J - 1 5 爬模的对比， 其改进设计 主要体现在主平台结构、 弓弦式桁架、 爬升机位承重架和安 全防护设施的下挂脚手设计等几个方面。 3 ． 1 主平台结构的设计 原液压爬模主平台是 由3根 1 7 5 m m2 5 0 m m的 H型 钢与平台板铰接组合 ， 搁置于 2组爬升机构上。对于架片传 递下来的荷载 ，主平台与架片之间不能有效地共同作用， 且 不能与下挂架体整体平衡受力。 经多方案的分析比较， 最终选择一组空间桁架作为主平 台结构 ， 桁架截面尺寸为 1 1 2 0 m m x 2 0 0 0 m m ， 其长度采用 模数 组拼设计来满足单元宽度要求。最长桁架单元为 6 0 0 0 m m ， 最小为 1 5 0 0 m m 。 空间桁架作为主平台结构的优 点是主平台可整体抵抗侧向荷载， 同时， 可将模板操作架和 绑筋操作架合二为一， 有效地改善竖向架片的受力性能。 3 _ 2 弓弦式桁架的创新设计 全封闭液压模架体系创新性的在桁架层外侧增加 弓弦 式桁架， 有效地降低了架体的悬臂端高度， 改善了结构受力； 另外， 弓弦式桁架将架体上端的风荷载有效传递至爬架下部 结构， 上下端风荷载之间相互抵消， 从而可以明显降低结构 的应力和变形。 3 ． 3 爬升机位承重架的改造设计 机位承重架由原来的三角形构架改进为桁架形式， 加大 了支承点和反支点之间的力臂，力臂长度由 2 ． 7 m增大到 3 ． 8 m ， 相应承重挂钩处所受水平力减少了 3 0 ％ 。 3 ． 4 增加安全防护设施的下挂脚手设计 为满足混凝土浇筑面以下三层拆模、 清理等工作的全封 闭围护要求， 在模架设备操作架下方增加了安全防护设施的 下挂脚手， 并通过设置拉结保证体系的稳定。 4 全封闭液压模架的工程应用 4 ． 1 平面布置 根据结构的外形尺寸和液压模架的设计参数， 在结构北 立面采用3 组二机位同步爬升的爬模； 在结构南立面采用 2 组二机位和 1 组三机位同步爬升的爬模； 在结构东西立面采 用 7 组二机位和 1 组三机位同步爬升的桁架式爬升架 综 上， 本工程共需要液压顶升机位共 3 O 个。 4 ． 2 全封闭液压模架体系构造 以全封闭液压模架体系主要有五大部分组成 绑筋与模 板操作架、 桁架结构、 承重三角桁架、 设备操作架和 弓弦式拉 杆体系 图 1 。 量 _ E 施工操作絮 _ 昌 一 甘 桁 架 謇 倡 一 1 ． |．f I 謇 一 ．|’ 曼 量 ● 荣 N _ } ● l l I 剪力墙外耙模机位处剖面 剪力墙外幅陵察 体处剖面 图 1 全封 闭液压模 架结构 4 ． 3 工艺流程 由于本工程主楼结构为剪力墙和框架梁组合形式 ， 因此 施工工艺考虑两者同步浇筑时的工况 流程一 浇捣第 N 结构段结构混凝土； 浇捣第 N I 层楼 板及梁。 流程二 养护混凝土期间， 绑扎 N I 段结构钢筋 搭设 N 2 层楼板及梁支模架， 绑扎楼板及梁钢筋； 流程三 第 N 结构段混凝土养护至 C 1 5 后， 拆模 ； 同时 安装爬模附墙装置。 流程四 液压顶升导轨 4 ． 1 m ， 固定导轨； 拆除最下端附 墙装置 ， 以备下次使用。 流程五 液压顶升爬模 4 ． 1 m ， 由 N - 1 段爬升至 N段， 完 成力系转换 流程六 ①清理模板 ， 安装爬架预埋螺杆 ， 测量定位校 正立模 ； ②进入 N I 段 N 2 层 结构施工流程。 4 ． 4 全封闭处理及抗风构造 本工程最终选用薄膜布作为全封闭围护材料， 为防止大 风情况下薄膜布鼓起， 利用带边框的钢丝网覆盖住薄膜布， 压实后同外立杆间用螺栓固定住 图 2 。 图2 全封闭围护