超高层模架施工指南.docx
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超高层模架施工指南
超高层模架体系施工技术指南
1超高层建筑模板工程特点
超高层建筑最显著的特点是结构超高，模板工程有如下特点：
（1）以竖向模板为主体。
目前超高层建筑多采用框筒、筒中筒结构体系，核心筒以钢筋混凝土结构为主，外框架（筒）以钢结构为主，水平结构（楼板）一般采用压型钢板作模板，因此超高层建筑结构施工中，核心筒的模板工程量最大。
在超高层建筑中，核心筒内多为电梯和机电设备井道，楼板缺失比较多，竖向结构（剪力墙）工作量较水平结构（楼板）工作量大得多，竖向模板面积远远超过水平模板面积。
如广州新电视塔核心筒中，竖向模板面积约为水平模板面积的6倍。
因此超高层建筑模板工程以竖向模板为重点，施工计划亦以加快竖向结构施工为目标。
（2）施工精度要求高。
超高层建筑结构超高，受力复杂，施工精度特别是垂直度对结构受力影响显著。
另外超高层建筑设备如电梯正常运行对结构的垂直度也有严格要求，因此超高层建筑的模板工程系统必须具备较高的施工精度。
（3）施工效率要求高。
超高层建筑施工往往多采用阶梯形竖向流水方式，核心筒是其它工程施工的先导，核心筒施工速度对其它部位结构施工甚至整个超高层建筑施工速度都有显著影响，因此超高层建筑模板工程必须具有较高工效。
总之，超高层建筑模板工程一般以核心筒为重点，以竖向结构为主体，在确保施工精度的前提下，努力提高施工效率。
国内300m以上的超高层建筑中钢筋混凝土结构形式也存在，如南宁九州国际项目，俄罗斯联邦大厦项目等，这类结构模板工程量更大，水平结构和竖向构件的模板工程量相近。
2、超高层模板施工方案的选择
目前，超高层建筑施工模板工程技术主要有液压自动爬升模板工程技术、整体提升钢平台模板工程技术、电动整体提升脚手架模板工程技术。
科学合理地选择模板工程技术，不但事关超高层建筑施工质量、安全和进度，而且对工程造价也有一定影响，因此必须在深入了解各种模板工程技术特点的基础上，紧密结合超高层建筑工程实际慎重进行。
下表为国内外超高层建筑模架体系选择情况：
序号
工程名称
高度（m）
结构形式
模板体系
1
上海环球金融中心
492
钢筋混凝土筒体+钢结构框架
液压自动爬模
2、
上海金茂大厦
420
钢筋混凝土筒体+钢结构框架
整体提升平台
3
南京紫峰大厦
450
钢筋混凝土筒体+钢结构框架
整体提升平台
4
广州金融中心
432
钢筋混凝土筒体+钢结构框架
整体提升平台
5
香港世贸广场
484
钢筋混凝土筒体+钢结构框架
液压自动爬模
6
深圳平安中心
660
钢筋混凝土筒体+钢结构框架
液压自动爬模
7
莫斯科联邦大厦
354
钢筋混凝土筒体+框架结构
液压自动爬模
8
纽约自由塔
541
钢筋混凝土筒体+钢结构框架
液压自动爬模
9
阿联酋迪拜大厦
800
钢筋混凝土框架+筒体结构
液压自动爬模
10
马来西亚石油大厦
450
钢筋混凝土筒体+钢结构框架
液压自动爬模
液压自动爬升模板工程技术、整体提升钢平台模板工程技术和电动整体提升脚手架模板工程技术各具特色，均拥有自身独特的应用范围。
液压自动爬升模板工程技术的特点是模块化配置，外附于剪力墙，收分方便，因此体型和立面适应性强，特别是材料设备周转利用率高，不象整体提升钢平台模板工程技术需要将大量的支撑结构埋入剪力墙中，故在特别高大的超高层建筑中优势非常明显。
目前液压自动爬升模板工程技术已经成为世界上应用最广泛的模板工程技术，我国推广应用也很广泛。
整体提升钢平台模板工程技术的特点是系统整体强，荷载由支撑系统承担，因此施工作业条件好，提升不受混凝土强度控制，施工速度快，特别适合工期要求非常高的超高层建筑施工，在我国许多标志性超高层建筑施工中发挥了重要作用。
但是整体提升钢平台模板系统灵活性稍差，适应结构收分和体型变化的能力比较弱，当剪力墙结构中有劲性钢梁时，整体提升钢平台模板系统就需要解体与组合，施工效率显著下降。
电动整体提升脚手架模板工程技术的特点是灵活性强、标准化程度高、体型和立面适应性强、成本低廉，因此成为我国应用较多的超高层建筑模板工程技术。
但是由于电动整体提升脚手架模板系统承载力低，因此在建筑结构施工阶段也多采用散拼散装模板工艺，施工工效比较低，施工速度受到制约，一般多应用于施工速度要求不高的超高层建筑工程或超高层建筑部位（如钢筋混凝土结构）。
模板方案的选择主要考虑以下因素：
2.1超高层建筑结构特点的影响
超高层建筑结构类型对模板工程技术的应用影响显著。
如超高层建筑住宅结构体型比较复杂，且水平结构面积大，因此一般多采用电动整体提升脚手架模板工程技术施工；超高层建筑外框架模板面积比较小，多采用电动整体提升脚手架模板工程技术施工；超高层建筑核心简是以剪力墙为主体的结构，因此必须采用高效的模板工程技术施工，如液压自动爬升模板工程技术和整体提升钢平台模板工程技术，但是当超高层建筑核心筒采用劲性结构时，整体提升钢平台模板工程技术的施工效率就显著下降，液压自动爬升模板工程技术的优势就比较明显。
2．2施工进度的影响
液压自动爬升模板工程技术、整体提升钢平台模板工程技术和电动整体提升脚手架模板工程技术的工效有很大差异，其中以电动整体提升脚手架模板工程技术的施工工效比较低，一般需要5N7d才能施工一层结构。
当超高层建筑施工进度要求比较高时，液压自动爬升模板工程技术和整体提升钢平台模板工程技术的优势就非常明显。
因此在一些资金投入大、工期成本高的超高层建筑施工中多采用工效比较高的液压自动爬升模板工程技术和整体提升钢平台模板工程技术，而资金投入小，工期成本低的超高层建筑如住宅类施工则多采用工效比较低但价格低廉的电动整体提升脚手架模板工程技术。
2．3工程造价的影响
超高层建筑模板工程的成本既包括系统本身的造价，也包括系统使用过程中消耗的人工成本，因此在选择模板工程技术时应当综合考虑工程所在地的社会经济发展水平的影响。
社会经济发展水平高时，人工价格也就高，超高层建筑施工相应应选择自动化程度高、人工消耗量小的模板工程技术，如液压自动爬升模板工程技术、整体提升钢平台模板工程技术术。
而在社会经济发展水平低的地区，人工价格也就低，超高层建筑施工就可以选择人工消耗量比较大的但造价低廉的模板工程技术，如电动整体提升脚手架模板工程技术。
3、液压自动爬升模板工程技术
早期的高层建筑钢筋混凝土结构施工采用的多是模板和脚手架相互分离、自成体系的方式，模板和脚手架安装依次进行，塔吊配合吊装工作量大，作业效率低，施工安全隐患多。
随着建筑高度的不断增加，模板与脚手架相互分离、自成
体系的缺陷越来越明显，为此德国PERI公司在20世纪70年代初开发了一种塔升模板脚手架系统，将安全作业平台（脚手架）和模板系统合而为一，方便了塔吊一次将模板和作业平台安装到位，塔吊吊装工作量减少，作业效率明显提高，且工人在作业平台上安装爬升模板系统，安全性大大提高。
但初期的塔升爬升模板系统塔吊作业工作量比较大，模板拆除、安装次数多，安全隐患仍存在比较大的缺陷，因此PERI公司于1978年又开发了自行爬升模板系统，经过不断改进完善发展成为液压自动爬升模板系统，液压自动爬升模系统一经推出，即受到工程技术人员的广泛欢迎，许多大型模板公司，如奥地利DoKA、德HuNNEBECK、英国RMD和SGB等都相继开发了液压自动爬升模板系统。
PERI公司已经形成系列产品，拥有AcS—R等五种液压自动爬升模板系统产品。
世界许多著名的超高层建筑如马来西亚吉隆坡石油大厦、阿联酋迪拜大厦都采用了液压自动爬升模板系统施工钢筋混凝土结构。
我国在20世纪80年代开始人力爬升模板工程技术得到广泛应用，爬升工艺有模板与爬架互爬、模板与模板互爬、爬架与爬架互爬及整体爬升等多种形式。
尽管工程技术人员也努力采用液压动力、电动葫芦和卷扬机等提高爬升模板工程系统的机械化程度，但是效果不明显，我国爬升模板工程技术与国际先进水平相比一直存在较大差距。
其后，我国开始引进、消化和吸收国外先进的液压自动爬升模板工程技术，取得一定成绩。
1994年深圳地王商业大厦（69层，高325m）采用了瑞士VSL液压自动爬升模板工艺施工，平均施工速度达到了3．5d一层，创造了最快时2天半一层的施工速度记录。
但是由于国外液压自动爬升模板系统价格非常高，与我国传统模板系统的比较，经济优势不明显，因此推广应用极为缓慢。
2004年上海环球金融中心采用DOKA液压自动爬井模板系统施工巨型柱，馔决了巨型柱收分、倾斜等施工难题。
近年来，为了实现我国超高层建筑模板工程技术跨越，北京卓良模板有限公司、北京市建筑工程研究院和上海建工（集团）总公司技术中心、南京道广公司等单位都研制了具有自主知识产权的液压自动爬升模板系统，并成功应用于超高层建筑工程实践，大大缩小了我国与发达国家在超高层建筑模板工程技术方面的差距。
随着液压自动爬升模板系统应用越来越多。
建设部2010年2月颁布了《液压爬升模板工程技术规程》，对液压爬升模板设计、制作、安装与拆除、施工做了详细说明。
3.1爬模的工艺原理
液压自动爬升模板工程技术是现代液压工程技术、自动控制技术与爬升模板工艺相结合的产物。
液压自动爬升模板系统是利用构件之间的相对运动，即通过构件交替爬升来实现系统整体爬升的。
液压自动爬升模板工程技术是在同步爬升控制系统作用下，以液压为动力实现模板系统由一个楼层上升到更高一个楼层位置的。
液压自动爬升模板包括采用油缸、架体的爬模装置系统及千斤顶、提升架的爬模装置系统两大类。
液压自动爬升模板其动力来源是本身自带的液压顶升系统，液压顶升系统包括液压油缸和上下换向盒，换向盒可控制提升导轨或提升架体，通过液压系统可使模板架体与导轨间形成互爬，从而使液压自爬模稳步向上爬升，液压自爬模在施工过程中无需其它起重设备，操作方便，爬升速度快，安全系数高。
爬模爬升的工艺流程
（1）、 支模，用对拉杆和斜撑固定模板，预埋埋件，进行首次混凝土浇筑。
（2）、 拆模，安装埋件挂座，吊装支架和模板，安装中平台，合模进行第二次混凝土浇筑。
（3）、 提升模板和架体，安装导轨、液压系统和吊平台。
（4）、 合模进行第三次混凝土浇筑。
（5）、 拆模，后移模板，安装附墙装置后，爬升导轨。
（6）、 爬升架体到预定位置。
（7）、 合模，浇筑混凝土，进入标准爬升状态。
爬模爬升装置
3.2爬模的工作特点
（1）、爬模既可直爬，也可斜爬，爬升速度快。
（2）、爬模既可整体爬升，也可单榀爬升，爬升过程平稳、同步、安全。
（3）、爬模架体一次组装后,一直到顶不落地,节省施工场地，减少模板（特别是面板）的碰伤损毁；同时降低塔吊的吊次，架体自行爬升速度快，提高工程施工速度。
（4）、提供全方位的操作平台，施工单位不必为重新搭设操作平台而浪费材料和劳动力。
（5）、结构施工误差小，纠偏简单，施工误差可逐层消除。
（6）、模板自爬，原地清理，大大降低了塔吊的使用次数。
3.3导轨爬升注意事项：
（1） 导轨爬升前，其爬升接触面应清除粘结物和涂刷润滑剂，检查防坠爬升器棘爪是否处于提升导轨状态，确认架体固定在承载体和结构上，确认导轨锁定销键和底端支撑已松开；
（2） 导轨爬升由油缸和上、下防坠爬升器自动完成，爬升过程中，应设专人看护，确保导轨准确插入上层挂钩连接座；
（3 ）导轨进入挂钩连接座后，挂钩连接座上的翻转挡板必须及时挂住导轨上端挡块，同时调定导轨底部支撑，然后转换防坠爬升器棘爪爬升功能，使架体支承在导轨梯挡上。
3.4架体爬升注意事项：
（1） 架体爬升前，必须拆除模板上的全部对拉螺栓及妨碍爬升的障碍物；清
除架体上剩余材料，翻起所有安全盖板，解除相邻分段架体之间、架体与构筑物之间的连接，确认防坠爬升器处于爬升工作状态；确认下层挂钩连接座、锥体螺母或承载螺栓已拆除；检查液压设备均处于正常工作状态，承载体受力处的混凝土强度满足架体爬升要求，确认架体防倾调节支腿已退出，挂钩锁定销已拔出；架体爬升前要组织安全检查，检查合格后方可爬升。
（2） 架体可分段和整体同步爬升，同步爬升控制参数的设定：
每段相邻机位间的升差值宜在1/200以内，整体升差值宜在50mm 以内。
（3） 整体同步爬升应由总指挥统一指挥，各分段机位应配备足够的监控人员。
（4） 架体爬升过程中，应设专人检查防坠爬升器，确保棘爪处于正常工作状态。
当架体爬升进入最后二至三个爬升行程时，应转入独立分段爬升状态。
（5） 架体爬升到达挂钩连接座时，应及时插入承力销，并旋出架体防倾调节支腿，顶撑在混凝土结构上，使架体从爬升状态转入施工固定状态。
3．5关键技术
（1）倾斜爬升技术
液压自动爬升模板系统结构立面适用性强，能够实现俯爬、仰爬和曲线爬升，可满足倾斜、弧形结构施工需要，爬升过程中能够自如地调整系统倾角，最大倾角可达250。
液压自动爬升模板系统之所以能够具备倾斜爬升功能，关键是拥有轨道导向，因为系统始终是沿着轨道爬升的，因此只要调节轨道安装倾角，即可保证液压自动爬升模板系统按照施工需要的姿态爬升。
（2）截面收分技术
超高层建筑结构收分是模板工程中经常遇到的技术问题，液压自动爬升模板系统利用轨道导向功能可以比较容易解决，即反复调整轨道的安装倾角，实现系统整体由外向内移位，一般通过两个流水段的施工即可完成一次结构的收分。
4、整体提升钢平台技术
整体提升钢平台模板工程技术是具有我国自主知识产权的超高层建筑结构施工模板工程技术，是由钢筋混凝土结构升板法技术发展而来的。
二十世纪80年代末由上海市第五建筑有限公司首创，并成功应用于上海联合大厦（36层，高130m，）和上海物资贸易大厦（33层，114m高）两幢超高层建筑施工，1996年在金茂大厦核心筒结构施工中，整体提升钢平台模板工程技术得到进一步发展，开发的分体组合技术解决了外伸桁架穿越难题咖。
之后，整体提升钢平台模板工程技术进入推广应用和完善阶段。
尤其是针对近年来超高层建筑造型奇特，结构立面变化剧烈的新情况，还增加了悬挂脚手架空中滑移和钢平台带悬挂脚手架空中滑移功能，从而提高了整体提升钢平台模板工程技术的结构立面适应性，并成功应用于上海世茂国际广场和环球金融中心核心筒施工。
2007年在广州国际金融中心核心筒结构施工中，将大吨位液压千斤顶技术与整体提升钢平台模板工程技术相结合，简化了施工工序，提高了机械化程度，节约了支撑系统投入。
4.1工艺原理
以广州金融中心整体提升钢平台模板系统为例介绍。
系统由桁架钢平台系统、动力与支撑系统、定型大钢模板系统、可调节移动式挂架系统四部分组成。
在钢平台与混凝土浇筑面之间设计有5.5m的操作空间，方便混凝土剪力墙浇筑完毕后可尽快插入钢筋绑扎并提高绑扎速度。
钢平台系统
对应三个支撑钢柱为三个支撑点，设置桁架式钢平台，平台结构形式结合核心筒墙体施工特点设置，以三角形为基准扩展成六角星形主骨架，进而扩展成六边形，钢平台面积约1000m2。
动力与支撑系统
动力系统采用长行程、大吨位液压式双作用油缸（行程5米，顶升能力300t，提升能力30t），为便于同步控制，本工程选用三个支撑点（平面最少支撑点数量），近似等边三角形布置。
辅助同步控制系统自动补偿不同步高差，确保三点同步，高差控制在10mm以内。
支撑系统选用三个φ900×20钢管柱加格构式双箱梁上下支撑组成。
挂架系统
整个挂架分内、外两种设置，内架设置五步，两层高度，外架增加两步，三层高度。
挂架立杆顶部设置导轮，挂设在钢平台下弦的吊架梁上，随着67层以下墙体厚度的变化和70层以上墙体倾斜的变化可以滑动调整，横杆连接均为铰接接头，且留设100mm长孔，方便挂架形状由直线滑动成折线，满足70层以上直墙变弧墙的要求
模板系统
模板全部为大钢模板，墙体厚度变化部位设置补偿模板区域，补偿模板采用木模板，内墙大模板采用四块小模板组成，用于上部层高变化及直墙变弧墙时分解使用，大钢模全部通过拉杆悬挂在钢平台上。
4.2整体提升钢平台模架体系的特点
整体提升钢平台模板工程技术是一项特色极为鲜明的模板工程技术，与其它模板工程技术相比，具有显著优点：
（1）作业条件好。
材料堆放场地开阔，为施工作业提供了良好条件，在我国建筑施工企业机械装备落后的情况下，这一优势更显宝贵。
下挂脚手架通畅性和安全性好，施工作业安全感强。
（2）施工速度快。
提升准备可与钢筋工程、混凝土浇捣平行进行。
由于整个系统的垂直运输由升板机承担，从而可减少塔吊的运输量，且大模板原位进行拆卸、提升和组装，大模板可以不落地，模板施工简化，极大地提高了工效，
（3）施工安全性好。
整体提升钢平台模板系统始终附着在结构墙体上，能够抵御较大风力作用。
提升点始终在系统重心以上，倾覆问题得以避免。
提升作业自动化程度比较高，作业面上施工人员极少，安全风险大大降低。
（4）结构质量容易保证。
它与大模板一样，是逐层分块安装的，故其垂直度和平整度易于调整和控制，可避免施工误差的积累。
同时混凝土养护达到一定强度后再拆除模板，避免了液压滑升模板工艺极易出现的结构表面拉裂现象。
工艺缺点
（1）材料消耗量比较大。
大量的支撑系统钢立柱被浇入混凝土中而无法回收，平台重复利用率也不高，除提升的动力系统外，其它系统标准化、模数化程度低，难以重复利用，因此材料消耗量大，成本比较高。
（2）对复杂结构的断面和立面适应性比较差，特别不适合倾斜立面。
结构断面和立面变化剧烈将引起平台不断修改，不利于工期保障和安全控制。
（3）工人劳动强度比较大。
受操作空间和提升高度等工艺技术所限，整体提升钢平台模板工程技术中，模板系统不能随钢平台系统和脚手架系统一起由提升动力系统提升，只能由工人利用手拉葫芦提升，劳动强度比较大。
4．3模板关键技术
超高层建筑结构设计受水平荷载控制，结构内力由下而上逐步变小。
为降低材料消耗，竖向结构（剪力墙和柱）的几何尺寸也由下而上逐步变小，结构收分显著，多达1．0m以上，个别甚至接近2．0m。
因此超高层建筑模板系统必须具备较强的收分能力。
整体提升钢平台模板系统采用两种方法应对结构收分：
悬挂脚手架空中滑移法和钢平台带悬挂脚手架空中滑移法。
（1）悬挂脚手架空中滑移法
悬挂脚手架空中滑移法原理是：
依托钢平台钢梁设置滑移轨道，脚手架通过滑动滚轮悬挂在滑移轨道上，当结构立面收分时，利用手拉葫芦牵引脚手架进行空中滑移，以满足结构安全施工需要。
悬挂脚手架空中滑移法操作简单，安全可靠，因此应用比较广泛，但是受各种条件制约，允许收分幅度比较小，适应墙体收分尺寸不大的情况。
（2）钢平台带悬挂脚手架空中滑移法
钢平台带悬挂脚手架空中滑移法原理是：
以钢平台主梁作为滑移轨道，悬挂脚手架与钢平台次梁作为一个整体通过滑动滚轮悬挂在主梁下翼缘上，同时主梁上翼缘作为滑移时的限位，防止次梁滑移过程中倾覆，当结构立面收分时，利用
手拉葫芦牵引钢平台次梁及悬挂脚手架进行空中滑移，以满足结构安全施工需要。
钢平台带悬挂脚手架空中滑移法整体性强、安全性好，能够适应墙体结构收分幅度比较大的情况。
5电动整体提升脚手架模板工程技术
液压爬升模板和整体提升钢平台模板两种工艺在技术上是先进的，但是材料设备一次投入大，施工成本比较高，在我国这样经济发展水平还不高、劳动力成本比较低的国家，这两种模板工艺的市场竞争力还不强，仅在少数标志性超高层建筑工程施工中得到应用，经过多年的不断改进，电动整体提升脚手架模板工程技术日臻完善，防坠落、防倾覆和防超载等技术难题都得到成功解决，已经成为我国应用广泛的超高层建筑模板工程技术，许多著名的超高层建筑均采用该技术施工，如上海恒隆广场（288m），上海明天广场（282m），广州中信（中天）广场（390m）等。
目前，深圳特辰公司等在该技术上比较领先。
5．1工艺原理
电动整体提升脚手架模板工程技术是现代机械工程技术、自动控制技术与传统脚手架模板施工工艺相结合的产物。
电动整体提升脚手架模板系统与传统爬升模板系统的工艺原理基本相似，也是利用构件之间的相对运动，即通过构件交替爬升来实现系统整体爬升的，二者主要区别在于电动整体提升脚手架模板系统中模板不随系统提升，而是依靠塔吊提升。
电动整体提升脚手架模板工程技术是在提升自动控制系统作用下，以电动葫芦为动力实现脚手架系统由一个楼层上升到更高一个楼层位置的。
其施工总体工艺流程如下：
（1）按照设计图纸中的位置预埋提升附墙固定件，浇捣混凝土。
（2）待有关楼层混凝土达到强度要求后，拆除模板，安装承重三角架、电动葫芦、防倾覆和防坠落装置。
（3）在自动控制系统作用下，电动葫芦将整个脚手架提升到新的楼层高度：
（4）脚手架提升到位后，绑扎钢筋、安装模板一浇捣混凝土，进入下一个流水作业循环。
5.2工艺特点
电动整体提升脚手架模板工程技术是传统落地脚手架、散拼散装模板工程技术的重要发展，工作效率显著提高、材料消耗和高空作业明显减少，施工安全风险降低。
与其它模板工程技术相比，电动整体提升脚手架模板工程技术具有显著优点：
（1）标准化程度高。
电动整体提升脚手架模板系统的几乎所有组成部分，如脚手架、承重系统、电动葫芦和自动控制系统都是标准化定型产品，通用性强，周转利用率高，因此具有良好的经济性。
（2）自动化程度高。
在自动控制系统作用下，以电动葫芦为动力可以实现整个系统同步自动提升。
结构施工中塔吊配合时间大大减少，提高了工效，降低了设备投入。
（3）施工技术简单。
除脚手架整体提升技术含量比较高以外，其它工作都属于传统工艺，技术比较简单，能适应我国建筑工人劳动技能状况。
（4）建筑体型适应性强。
整体提升脚手架能够象传统脚手架一样，根据建筑体型灵活布置，满足体型复杂的建筑工程的施工需要，应用面非常广。
（5）材料消耗少，成本低。
采用挑架附墙，仅需少量预留洞，不需要任何钢材埋入混凝土结构中，因此成本比较低。
正是由于电动整体提升脚手架模板工程技术具有以上显著优点，它才得以在短短几年里得到较快发展，成为我国超高层建筑施工中应用最为广泛的模板工程技术。
工艺缺点是
①安全性比较差。
提升下吊点在架体重心以下，存在高重心提升问题，倾覆风险比较高，推广应用阶段发生过多起安全事故。
②作业面狭窄。
施工条件比较差，适合于钢筋混凝土结构，楼板与竖向结构同时施工时，材料堆放场地不足。
③施工工效低。
整体提升脚手架系统自身承载力比较小，模板必须依赖塔吊提升，因此施工多采用中小模板散拼散装工艺，施工工效不高。
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