论文部分内容阅读
摘要：主要介绍了施工电梯直达爬模作业平台的施工技术研究，针对结构形式导致的施工过程复杂多变。通过对爬模架体加固和施工电梯附着连接方式，达到施工电梯直达爬模作业平台，施工电梯直达爬模作业平台提供借鉴。
关键词：液压爬模；附着爬模架体；同步技术
在现代化工程施工建设中，爬模施工技术应用越来越广泛，是一种安装方便、结构简单、操作灵活、施工快捷、人工量少的一种模板施工结构，这种施工技术在我国建筑工程领域中主要应用在高层、超高层建筑剪力墙、核心筒、高耸构造物等结构中。本工程结合恒丰·贵阳中心1#塔楼，由于塔楼本身结构的变化，并为满足业主对施工进度、安全、质量的要求，对爬模体系进行了多方面、各层次的创新，并首次将施工电梯上至爬模操作平台上。提升了爬模的生产效能，保证了工期和工程质量要求，并受到业主和行业内部的一致好评。
1、工程概况
恒丰·贵阳中心项目地处贵阳市中心城区河滨公园地带。该项目设计为7栋超高层建筑，其中1#塔楼为最高建筑，高达379.0m。1#塔楼结构形式为外框钢管柱-内剪力墙核心筒结构体系，建成后将成为贵阳市新地标。核心筒部位使用爬模技术进行施工。
恒丰·贵阳中心项目效果图
2、创新点
2.1通过在爬模架体上设置双桁架并对双机位位置爬模构件进行加强，解决了施工电梯附着需要，实现施工电梯直接附着爬模架体上，保证施工电梯与爬模同步爬升及人员直达爬模操作平台；
2.2应用施工电梯直达爬模作业平台和下挂平台双通道技术，解决了人员直达爬模操作层，同时解决了核心筒剪力墙变截面工况下爬模倾斜爬升时滚动附墙与爬模连接位置拆除重新安装的问题，确保施工连续性；
2.3采用可伸缩式滚动附墙与超长附墙组合研究技术，解决核芯筒变截面工况下附着施工难题；
2.4创新了可伸缩式滚动附墙及片状辅助节与施工电梯标节组合连接技术，解决了施工电梯与爬模架体同步爬升的技术难题。
3、施工工艺
3.1加长附墙的设置
本工程施工电梯的安装高度为358.5m，安装43道附墙。由于塔楼核心筒截面尺寸的变化，施工电梯与塔楼核心筒间距离不断地增加，从下部的3700mm增加至上部的4550mm。这就需要加长标准附着的附着距离，通过研究，要求施工电梯生产厂家定做附墙架。其中1～7道附墙采用1060长臂加长附墙方式，8～22道附墙采用500mm加长架的附墙架，23～43道附墙采用增设1000mm加长架的附墙架。
3.2滚动附墙的设置
为保证施工电梯与爬模架体的同步爬升，普通附墙两端均选择固定铰支座相连接，在核心筒剪力墙截面发生变化的过程中，势必将进行拆卸，且拆卸难度较大。因此引进可调节式滑动附墙，其一端通过螺栓与爬模架体上的附墙支座相连，另一端则通过片式辅助节与施工电梯标准节相连接，借此达到施工电梯与爬模架体同步爬升的目的。
3.3爬模架体加固
3.3.1爬模上架架体加固
（1）原截面型式为双12#槽钢，在上槽钢中间增加100×100方管。
（2）在爬模上架立杆设置斜撑，斜撑采用100×100方管。
（3）施工电梯两侧4组架体间设置斜撑，斜撑采用50×100矩形管。
（4）施工电梯附着设置附着钢梁，钢梁采用两根150×150H型钢，钢梁位置设置在电梯附着位置。
3.3.2爬模下架架体加固
（1）上部钢梁间增设桁架支撑，支撑采用100*100方管（斜杆）和H150型钢（立杆）制作。
（2）下架体在钢梁位置增加斜撑，采用双100*50矩形管制作。
3.4施工电梯与爬模架体的同步爬升方式
（1）提模过程（无内缩工况）
在塔楼核心筒截面未发生变化的过程中，此时爬模爬升主要为标准爬升，施工电梯直接爬升至爬模顶部的操作平台层上。
（2）爬模变截面收缩提升
根据现场实际工况，爬模架内收了7次，其中滚动附墙的上、下主架需三种，在变截面楼层时需更换上、下主架，其它零件不变。
根据现场的实际工况，爬模架体在核心筒剪力墙变截面处提升时是采用线性收缩的，即由1850变为1750mm，升降机爬模上的滚动附墙不能跟随线性收缩。在变截面的楼层处，为保证施工的安全性，施工电梯不上至爬模架体顶部的操作平台上。在爬模架体底部的下挂平台上设置一个门，供人员进入爬模。
4、有限元计算分析
基于Midas Gen软件建立爬模架體的有限元模型。计算模型中，爬模架体构件采用梁单元模拟，侧向导轮只受压不受拉，故采用受压单元模拟。计算模型中正常工况支点位置在爬模架体的挂件处。
架体应力等值线图
如上图所示，由分析结果可知，施工电梯附着时，施工工况下爬模架体杆件上的最大应力为144.3MPa，小于钢材的设计强度215MPa故能满足要求。附着钢梁处应力等值线图如下图所示，其应力值范围在40.6～92.4 Mpa，故能满足要求。根据反力计算可知，爬模架体附墙支座最大剪力值为140.2KN，最大拉力值为140.1KN。
由于爬模架体设置防倾装置，在外力作用下，倾覆力矩通过防倾装置相抵消，故需对附墙处螺栓承载力进行验算。爬模采用8.8级承压型高强螺栓，采用与锥形承载连接形式，螺栓直径42mm。由计算结果可知，螺栓受剪力和拉力共同作用，最大剪力值149.2KN，最大拉力值162.3kN。 根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中7.2.1，单个高强螺栓的抗剪承载力：
[Nbv=nvπd24fbv=1384×250=280.25KN]
单个高强螺栓的抗拉承载力：
[Nbt=nvπd24fbt=1384×400=553.6KN]
单个高强度螺栓的实际剪力：Nv=140.1/2=70.1kN
每个高强度螺栓的实际拉力：Nt=140.2/2=70.1kN
高强螺栓受剪力和拉力共同作用，根据《液压爬升模板工程技术规程》JGJ195-2010中B.0.1，应满足下式要求：
[（NvNbv）2+（NtNbt）2<1]
Nv<[Nbv]=553.6kN
通过计算可知螺栓满足承载力要求。
根据《液压爬升模板工程技术规程》JGJ195-2010中B.0.2，當承载螺栓与锥形承载接头连接时应满足下式要求：
[F≤2.8（d+s-30）（s-30）ft]
即[2.8×（100+275-30）×（275-30）×1.89=447.31KN>F=70.1KN]
通过计算可知，承载螺栓与混凝土接触处的混凝土冲切承载力满足要求。
4.1安全保障措施
为保证施工电梯附着在架体上安全性，爬模施工时应注意下列事项：
（1）爬模架体施工电梯附着区域不得堆载；
（2）爬模架体爬升时，严禁施工电梯提升至爬模架体上；
（3）施工电梯附着部位应定期进行检查，确保架体构件无明显变形；
（4）施工电梯上人平台区域，爬模架体上施工人员不得集中滞留。
（5）在爬模架体每次完成爬升之后要对爬模架体上施工电梯的附着部位进行检查（焊缝、变形、连接情况）
5、总结
施工电梯直达爬模作业平台对工程本身结构的变化，并为满足业主对施工进度、安全、质量的要求，对爬模体系进行了多方面、多层次的创新，并开创性的将施工电梯附着爬模架体直达爬模作业平台。大大的提升了爬模的生产效能和劳动力运输效率，也为后期施工电梯洞口封堵节约成本和时间，保证了工期和工程质量要求。为适应本项目的特点，提供了很大帮助，为满足我单位进度要求提供了充分条件，并受到了业主、监理和行业内部的一致好评。
作者简介：
岳巍 男 汉族 （1976-12） 工程师 主要研究方向：工民建。
关键词：液压爬模；附着爬模架体；同步技术
在现代化工程施工建设中，爬模施工技术应用越来越广泛，是一种安装方便、结构简单、操作灵活、施工快捷、人工量少的一种模板施工结构，这种施工技术在我国建筑工程领域中主要应用在高层、超高层建筑剪力墙、核心筒、高耸构造物等结构中。本工程结合恒丰·贵阳中心1#塔楼，由于塔楼本身结构的变化，并为满足业主对施工进度、安全、质量的要求，对爬模体系进行了多方面、各层次的创新，并首次将施工电梯上至爬模操作平台上。提升了爬模的生产效能，保证了工期和工程质量要求，并受到业主和行业内部的一致好评。
1、工程概况
恒丰·贵阳中心项目地处贵阳市中心城区河滨公园地带。该项目设计为7栋超高层建筑，其中1#塔楼为最高建筑，高达379.0m。1#塔楼结构形式为外框钢管柱-内剪力墙核心筒结构体系，建成后将成为贵阳市新地标。核心筒部位使用爬模技术进行施工。
恒丰·贵阳中心项目效果图
2、创新点
2.1通过在爬模架体上设置双桁架并对双机位位置爬模构件进行加强，解决了施工电梯附着需要，实现施工电梯直接附着爬模架体上，保证施工电梯与爬模同步爬升及人员直达爬模操作平台；
2.2应用施工电梯直达爬模作业平台和下挂平台双通道技术，解决了人员直达爬模操作层，同时解决了核心筒剪力墙变截面工况下爬模倾斜爬升时滚动附墙与爬模连接位置拆除重新安装的问题，确保施工连续性；
2.3采用可伸缩式滚动附墙与超长附墙组合研究技术，解决核芯筒变截面工况下附着施工难题；
2.4创新了可伸缩式滚动附墙及片状辅助节与施工电梯标节组合连接技术，解决了施工电梯与爬模架体同步爬升的技术难题。
3、施工工艺
3.1加长附墙的设置
本工程施工电梯的安装高度为358.5m，安装43道附墙。由于塔楼核心筒截面尺寸的变化，施工电梯与塔楼核心筒间距离不断地增加，从下部的3700mm增加至上部的4550mm。这就需要加长标准附着的附着距离，通过研究，要求施工电梯生产厂家定做附墙架。其中1～7道附墙采用1060长臂加长附墙方式，8～22道附墙采用500mm加长架的附墙架，23～43道附墙采用增设1000mm加长架的附墙架。
3.2滚动附墙的设置
为保证施工电梯与爬模架体的同步爬升，普通附墙两端均选择固定铰支座相连接，在核心筒剪力墙截面发生变化的过程中，势必将进行拆卸，且拆卸难度较大。因此引进可调节式滑动附墙，其一端通过螺栓与爬模架体上的附墙支座相连，另一端则通过片式辅助节与施工电梯标准节相连接，借此达到施工电梯与爬模架体同步爬升的目的。
3.3爬模架体加固
3.3.1爬模上架架体加固
（1）原截面型式为双12#槽钢，在上槽钢中间增加100×100方管。
（2）在爬模上架立杆设置斜撑，斜撑采用100×100方管。
（3）施工电梯两侧4组架体间设置斜撑，斜撑采用50×100矩形管。
（4）施工电梯附着设置附着钢梁，钢梁采用两根150×150H型钢，钢梁位置设置在电梯附着位置。
3.3.2爬模下架架体加固
（1）上部钢梁间增设桁架支撑，支撑采用100*100方管（斜杆）和H150型钢（立杆）制作。
（2）下架体在钢梁位置增加斜撑，采用双100*50矩形管制作。
3.4施工电梯与爬模架体的同步爬升方式
（1）提模过程（无内缩工况）
在塔楼核心筒截面未发生变化的过程中，此时爬模爬升主要为标准爬升，施工电梯直接爬升至爬模顶部的操作平台层上。
（2）爬模变截面收缩提升
根据现场实际工况，爬模架内收了7次，其中滚动附墙的上、下主架需三种，在变截面楼层时需更换上、下主架，其它零件不变。
根据现场的实际工况，爬模架体在核心筒剪力墙变截面处提升时是采用线性收缩的，即由1850变为1750mm，升降机爬模上的滚动附墙不能跟随线性收缩。在变截面的楼层处，为保证施工的安全性，施工电梯不上至爬模架体顶部的操作平台上。在爬模架体底部的下挂平台上设置一个门，供人员进入爬模。
4、有限元计算分析
基于Midas Gen软件建立爬模架體的有限元模型。计算模型中，爬模架体构件采用梁单元模拟，侧向导轮只受压不受拉，故采用受压单元模拟。计算模型中正常工况支点位置在爬模架体的挂件处。
架体应力等值线图
如上图所示，由分析结果可知，施工电梯附着时，施工工况下爬模架体杆件上的最大应力为144.3MPa，小于钢材的设计强度215MPa故能满足要求。附着钢梁处应力等值线图如下图所示，其应力值范围在40.6～92.4 Mpa，故能满足要求。根据反力计算可知，爬模架体附墙支座最大剪力值为140.2KN，最大拉力值为140.1KN。
由于爬模架体设置防倾装置，在外力作用下，倾覆力矩通过防倾装置相抵消，故需对附墙处螺栓承载力进行验算。爬模采用8.8级承压型高强螺栓，采用与锥形承载连接形式，螺栓直径42mm。由计算结果可知，螺栓受剪力和拉力共同作用，最大剪力值149.2KN，最大拉力值162.3kN。 根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中7.2.1，单个高强螺栓的抗剪承载力：
[Nbv=nvπd24fbv=1384×250=280.25KN]
单个高强螺栓的抗拉承载力：
[Nbt=nvπd24fbt=1384×400=553.6KN]
单个高强度螺栓的实际剪力：Nv=140.1/2=70.1kN
每个高强度螺栓的实际拉力：Nt=140.2/2=70.1kN
高强螺栓受剪力和拉力共同作用，根据《液压爬升模板工程技术规程》JGJ195-2010中B.0.1，应满足下式要求：
[（NvNbv）2+（NtNbt）2<1]
Nv<[Nbv]=553.6kN
通过计算可知螺栓满足承载力要求。
根据《液压爬升模板工程技术规程》JGJ195-2010中B.0.2，當承载螺栓与锥形承载接头连接时应满足下式要求：
[F≤2.8（d+s-30）（s-30）ft]
即[2.8×（100+275-30）×（275-30）×1.89=447.31KN>F=70.1KN]
通过计算可知，承载螺栓与混凝土接触处的混凝土冲切承载力满足要求。
4.1安全保障措施
为保证施工电梯附着在架体上安全性，爬模施工时应注意下列事项：
（1）爬模架体施工电梯附着区域不得堆载；
（2）爬模架体爬升时，严禁施工电梯提升至爬模架体上；
（3）施工电梯附着部位应定期进行检查，确保架体构件无明显变形；
（4）施工电梯上人平台区域，爬模架体上施工人员不得集中滞留。
（5）在爬模架体每次完成爬升之后要对爬模架体上施工电梯的附着部位进行检查（焊缝、变形、连接情况）
5、总结
施工电梯直达爬模作业平台对工程本身结构的变化，并为满足业主对施工进度、安全、质量的要求，对爬模体系进行了多方面、多层次的创新，并开创性的将施工电梯附着爬模架体直达爬模作业平台。大大的提升了爬模的生产效能和劳动力运输效率，也为后期施工电梯洞口封堵节约成本和时间，保证了工期和工程质量要求。为适应本项目的特点，提供了很大帮助，为满足我单位进度要求提供了充分条件，并受到了业主、监理和行业内部的一致好评。
作者简介：
岳巍 男 汉族 （1976-12） 工程师 主要研究方向：工民建。