顶升钢平台模架体系设计与施工方案.docx

1、顶升钢平台模架体系设计与施工方案8.1 顶升钢平台模架体系施工方案 本工程T1塔楼地上核心筒结构施工将采用顶升钢平台模架体系。该技术利用液压油缸及支承箱梁作为顶升钢平台的顶升与支承系统，解决了超高层塔楼核心筒施工中常见的墙体内收、空间不足、吊装需求空间大、安全要求高等施工难题。顶升钢平台模架体系实现了模板、操作架、材料、机具同步顶升，该系统支点布置灵活、承载力大、适应性强、封闭性好、施工速度快。8.1.1 T1塔楼核心筒结构概况本工程T1塔楼核心筒共101层，结构高度450m。116层为钢板混凝土剪力墙，采用的是内置单钢板，其厚度最大为35mm。17101层为型钢柱混凝土剪力墙，在核心筒边缘构

2、件中布置了型钢暗柱。核心筒平面形状为八边形九宫格，单层面积从底部的797m2缩减到顶部的507m2。表8.1.1-1核心筒结构特点分析表序号结构分类设计特点分析1外墙外墙边线沿楼层向上分4次逐段内缩，外边线向内移动了3000mm。外墙厚度：L1至L25层为1000mm，L26至L50层为900mm，L51至L76层为700mm，L77至L83层为550mm，L84至L99层为400mm； 核心筒倾斜：核心筒外墙从L50开始斜向内倾斜至L61层，倾斜宽度约2400mm，倾斜高度为48.4m，倾斜角度约为13，倾斜段外墙厚度为900。外墙分别在L23L25、L47L50、L98L100设置伸臂桁架

3、。柱拐点处楼面布置水平斜撑，通过水平斜撑将外框柱和核心筒进行连接。L16及以下墙内设置有劲性钢板，每层外墙均设置有劲性柱。2内墙内墙截面沿竖向逐步由外侧向内侧缩小，从800mm到400mm。L16及以下墙内设置有劲性钢板,每层内墙均设置有劲性柱L100及以上无外墙，核心筒内墙延伸至L101M。3梁板核心筒内连梁高度为900mm、1000mm及1100mm。核心筒内设置有钢梁。4楼梯除核心筒中心筒外其余筒均设置有楼梯。5层高标准层层高为4.4m、3.9m。非标准层层高为2.9m、3.0m、3.2m、3.3m、5.85m、6.6m、7.8m等。8.1.2 顶升钢平台模架体系重难点分析及对策表8.1

4、.2-1顶升钢平台模架体系设计重难点及对策序号所属系统重难点对策1钢框架系统周转重庆国金构件按1.5m模数设计桁架间距，尽量按照重庆国金原有桁架布置进行布置，提高周转率，周转率达到80%。2核心筒斜边处桁架布置将部分阴阳接头改为斜向，以确保核心筒斜边处桁架沿墙体方向布置。3支承与顶升系统墙体洞口较多箱梁布置在四角，斜向布置，一边支承于剪力墙洞口，一边支承于连梁上。4核心筒墙体斜向内收2400mm支承箱梁设计时考虑墙体内收后工况，箱梁随墙体内收逐层割短，伸缩牛腿及小油缸随墙体内收逐层内收，确保墙体内收时钢平台顺利顶升。5单个支点受力大采用4个400t大推力6m长行程液压油缸作为顶升动力系统，确保

5、顶模体系顺利向上顶升。6挂架及模板系统核心筒墙体斜向内收2400mm外墙外侧挂架、模板可垂直于墙体方向滑移，当核心筒外墙斜向内收时，挂架、模板可向内滑移，保证墙体内收完毕后挂架、模板与墙体间的距离保持不变以确保施工安全需求；表8.1.2-2顶升钢平台模架体系安装重难点及对策序号结构分类设计特点分析1安装精度要求高建立测量控制网，利用全站仪采用三维坐标法进行精确定位2现场拼装场地小合理规划拼装场地及安装顺序，确保现场场地最大化、最合理利用。3各系统穿插安装，协调难度大建立顶模安装管理小组，合理安排各系统安装顺利，对塔吊及场地的使用做好整体规划。表8.1.2-3顶升钢平台模架体系运行重难点及对策序

6、号结构分类设计特点分析1垂直运输与材料周转效率顶升钢平台布置主要材料堆场，方便材料周转；模板需随顶升钢平台同步顶升，以提高模板周转效率，节约工期。2顶升钢平台与钢结构的协调配合顶升钢平台体系的主次桁架布置需要为劲性钢柱、大截面钢梁等劲性构件的吊装留出足够的空间，避免与钢结构施工发生冲突，方便吊运；核心筒施工进度需要与外框结构施工的流水节拍相配合、流水施工；挂架设计为在伸臂桁架处可翻转，确保伸臂桁架能顺利施工。4廻转塔机与顶模，相互协调塔吊以服务钢构为主，核心筒施工尽量减少对塔吊的依赖；合理规划爬升规划，使顶升钢平台及廻转塔机同步顶升，确保廻转塔机与钢平台之间净空；钢平台平面和立面布置时充分考虑

7、与廻转塔机关系，避免产生冲突。5顶升钢平台安全与质量要求高顶升钢平台系统应满足结构使用要求，并满足施工过程中高空改装作业安全性和可操作性。8.1.3 顶升钢平台模架体系设计8.1.3.1顶升钢平台模架体系系统组成本工程核心筒施工采用模块化低位少支点整体式顶升钢平台模架体系，由钢框架系统、支承与顶升系统、模板系统、挂架系统及附属设施系统组成表8.1.3-1顶升钢平台模架体系系统组成表序号系统组成功能及简介1钢框架系统主桁架、次桁架、面外撑杆、钢立柱采用平面钢桁架行程平面刚度很大的钢平台，作为整个顶模体系的主受力骨架。平台顶部设置材料堆场、施工机具堆场、操作机房、混凝土布料机等。2支承与顶升系统支

8、承箱梁作为整个顶模体系的支点，通过支承箱梁两端的伸缩牛腿将整个顶模体系支承于墙体上。3顶升系统由4个6m行程400t推力液压油缸组成及液压控制系统组成，通过液压油缸的顶升与回收，实现顶模体系整体向上顶升。4模板系统铝模板、电动葫芦悬挂于钢平台下方滑梁，可内外滑动便于合模板脱模及适应墙体内收。与钢平台同步向上顶升，并可通过电动葫芦实现向上向下调整。5挂架系统挂架、楼梯悬挂于钢平台下方滑梁，可内外滑动适应墙体内收，与钢平台同步向上顶升。为核心筒剪力墙施工提供操作空间、安全防护及内部交通。6箱梁防护及通道、承力件背板拆除通道作为箱梁与廻转塔机承力件处施工操作的通道及安全防护。7钢平台顶部外侧围护、洞

9、口围护等作为钢平台顶部外侧及平台洞口安全防护。8电梯附墙下挂架施工电梯在顶模体系范围内无法附墙，附着与下挂架上。下挂架内可进入施工电梯，便于挂架内垃圾清运及顶升期间人员上下。9垂直运输施工电梯上顶模施工电梯，从B1层直达钢平台顶部，用于施工人员及零星材料的运输。10施工机具混凝土布料机用于核心筒剪力墙混凝土浇筑钢框架系统由主桁架、次桁架、面外撑杆及立柱组成，由支承系统通过支承箱梁伸缩牛腿支承与墙体和连梁上，并通过顶升系统向上顶升。支承系统由上、下支承箱梁组成，顶升系统由4个6m行程400t推力液压油缸及液压控制系统、电气控制系统组成。模板及挂架悬挂在钢平台下部，混凝土布料机、材料堆场、施工机具

10、堆场、平台操作机房、消防水泵房等设备、设施在平台顶部或与挂架系统结合，平台顶部铺设5mm厚钢板便于施工。图8.1.3-1顶升钢平台系统组成示意图8.1.3.2顶升钢平台模架体系工作原理核心筒施工时，先绑扎上层核心筒钢筋，吊装完成上层核心筒劲性钢构件，此时整个平台通过上、下支承箱梁将荷载传递到核心筒墙体及连梁上。待钢筋绑扎完成及下层混凝土达到强度后，模板脱开，挂架翻板收回，上支承箱梁伸缩牛腿收回，开始顶升。顶升时，仅下支承箱梁支承在核心筒墙体及连梁上，处于上、下支承箱梁之间的主油缸活塞杆向上伸出，上支承箱梁与钢框架、模板、挂架整体向上顶升。顶升到位后，上支承箱梁伸缩牛腿伸出，支承在核心筒墙体及连

11、梁上，就位后通过主油缸活塞杆的回收提升下支承箱梁。下支承箱梁提升到位后伸缩牛腿伸出，支承在墙体及连梁上，完成顶升过程。调整模板，合模固定后，浇筑混凝土。N+3层钢结构焊接完成，N+2层钢筋绑扎完成，N+1层模板脱开；上下支承箱梁均受力，油缸处于空载状态。图8.1.3-2初始状态上部所有施工暂停，下支承箱梁固定不动，上支承箱梁伸缩牛腿收回，油缸活塞杆顶升，上支承箱梁与钢平台整体顶升一个结构层，伸缩牛腿伸出落于墙体和连梁上开始受力。图8.1.3-3顶升状态上支承箱梁固定不动，下支承箱梁伸缩牛腿收回，油缸活塞杆回收，带动提升下支承箱梁提升一个结构层，伸缩牛腿伸出落于墙体和连梁上开始受力。图8.1.3

12、-4提升状态上下支承箱梁均固定不动，N+4层钢结构吊装、焊接施工，N+3层钢筋绑扎施工，N+2层模板合模加固，浇筑混凝土，N+1层混凝土养护。图8.1.3-5施工状态8.1.3.3顶升钢平台模架体系平面、立面功能分区1）钢平台平面本工程顶升钢平台模架体系钢框架平台主要作为临时堆载区域，共计设计两层。顶层主要布置顶升设备控制室、混凝土布料机、水泵房、钢筋临时堆场、钢结构气瓶堆放区、废料箱、移动厕所等。配电房布置在中筒廻转塔机立柱平台上。在划分功能分区时除考虑施工方便、安全、高效等因素外，同时应考虑平台的受力情况，平台的悬挑区域不宜布置过大的荷载，重载区堆载重量不得大于1000kg/m2。图8.1

13、.3-6顶升钢平顶面平面布置图2）顶升钢平台模架体系立面功能分区本工程顶升钢平台模架体系核心筒施工区域包括4.5个层高，由上至下为钢结构吊装（占据1.5层）、钢筋绑扎（占据1层）、混凝土浇筑（占据1层）、混凝土养护（占据1层）。支承及顶升系统占据2.5个结构层，其中上、下支承箱梁占据1个结构层，液压油缸占据1.5个结构层。顶升钢平台模架体系共跨越7个标准层高，总高约30m。图8.1.3-7顶升钢平模架体系立面布置图8.1.3.4钢框架系统设计钢框架系统由主桁架、次桁架、面外撑杆及钢立柱组成。整个钢框架系统主要由型钢构成，其顶部平台主要作为核心筒施工的堆场。钢框架设计时除了满足强度、刚度、稳定性

14、要求外，还应充分考虑劲性构件吊装、墙体内收、体系局部拆改等施工的需求。图8.1.3-8钢框架系统三维示意图1）钢框架系统的组成本工程顶升钢平台模架体钢框架系统由装配式空间桁架平台及钢立柱组成，由周转重庆国金顶升钢平台构件及部分新增构件组成。装配式空间钢桁架平台包括主桁架井字节点标准节、主桁架标准节、主桁架非标准节、次桁架标准节、次桁架非标准节、桁架面外撑杆6类构件。这6类构件通过以下方式进行组装形成空间钢桁架平台：（1）主桁架井字节点标准节位于钢平台支点处，与立柱连接；（2）在井字节点标准节之间和外侧加入主桁架标准节、非标准节形成主受力桁架；（3）在主桁架之间间加入桁架面外撑杆；（4）在主桁架

15、间加入次桁架标准节、非标准节形成次受力桁架；（5）在次桁架与主次桁架间加入桁架面外支撑。钢立采用标准节形式。每根立柱由4节4m高标准节、一节1.5m非标准节以及1m高转换节组成，立柱总高18.5m，上部连接钢平台井字节点，底部连接上支承箱梁。图8.1.3-9钢框架主次桁架平面布置图2）钢框架构件设计主桁架设计：主桁架包含井字节点在内，主受力桁架弦杆为H型钢，上、下弦杆均采用高强螺栓连接。斜腹杆处采用单、双耳板连接。桁架平面外标准节点处设有销轴节点用以连接次桁架或面外撑杆。次桁架设计：次受力桁架弦杆为双槽钢。在次桁架平面内设有阴阳接头，既可以用来连接主桁架，也可以用来拼接次桁架。次桁架平面外标准

16、节点处设销轴节点接头，用以连接面外撑杆。面外撑杆设计：面外撑杆的作用是减少桁架弦杆的面外计算长度，防止桁架弦杆长细比过大。面外撑杆为双槽钢。其阴阳接头与次桁架阴阳接头一致，从而保证了次桁架与面外撑杆可以在不同位置使用。立柱设计：立柱主受力立杆为H型钢，上下两节立柱之间采用高强螺栓连接。两节立柱间斜撑杆采用高强螺栓连接。立柱底部与箱梁连接处采用四周满焊角焊缝，加筋板加强。立柱转接节设计：由于立柱、支承箱梁与主桁架井字节点在平面上有45度斜角，在立柱与井字节点之间增加转接节。转接节水平弦杆及竖杆为H型钢，牛腿为钢板焊接牛腿。图8.1.3-10井字节点三维示意图图8.1.3-11立柱标准节设计示意图

17、图8.1.3-12立柱转接节设计示意图8.1.3.5支承与顶升系统设计本工程支承与顶升系统由上下箱梁、液压油缸及液压控制系统等组成。总四套支承与顶升设备，设置在四个角部的核心筒内，支承与核心筒剪力墙洞口及连梁上。图8.1.3-13支承箱梁平面定位图图8.1.3-14上下箱梁及液压油缸三维示意图1）支承箱梁设计支承箱梁由主受力梁、横梁、伸缩牛腿、加劲肋板等组成。伸缩牛腿与主受力梁之间可相对滑动，通过与伸缩牛腿相连的小油缸，伸缩牛腿可以在顶升时收回至主受力梁内，在顶升完毕后伸出落于墙体洞口或连梁上。图8.1.3-15上箱梁平面构成示意图图8.1.3-16上箱梁三维示意图图8.1.3-17下箱梁平面

18、构成示意图图8.1.3-18下箱梁三维示意图图8.1.3-19伸缩牛腿伸出支承于墙体/连梁上示意图图8.1.3-20顶升时伸缩牛腿收回示意图2）斜墙段箱梁改造设计本工程核心筒外墙从50层开始向内倾斜至60层，倾斜宽度2400mm，倾斜高度为48.4m，倾斜角度约为3。同时，外墙厚度从900mm(L50层)减小到了700mm(L51-L60层)。箱梁外侧支承于核心筒连梁上，该处墙体内侧共向内斜向收缩了2400mm。箱梁外侧共割短5次，每次割短480mm；伸缩牛腿共向内收11次，其中4次内收215mm，7次内收220mm。箱梁内侧支承核心筒墙体预留洞口，该处墙体变薄3次，分别为800mm（B4L2

19、5）、600mm（L26L50）、450mm（L51L69）、400mm（L70L100）。为保证箱梁支承在墙体上的长度，需分别在墙体变薄为600mm和墙体变薄为450mm时将伸缩牛腿往外伸长200mm，共伸长400mm。为避免箱梁切割时损伤牛腿，切割前，先将牛腿与伸缩油缸脱开，通过人工使用千斤顶将牛腿顶至箱梁切割点以内，切割完毕并补焊箱梁端封板、油缸连接耳板后，再将牛腿推出，重新和油缸相连。3）液压系统设计本工程顶升钢平台模架体系拟采用原重庆国金液压油缸系统。该液压系统设备包括4套顶升主油缸、32套伸缩小油缸、1套液压控制系统、1套电气控制系统等。图8.1.3-21顶升主油缸示意图表8.1.

20、3-2顶升钢平台模架体系系统组成表序号设备项目参数1顶升主油缸推力4000kN拉力500kN液压缸径460mm活塞杆径340mm无杆腔工作压力24MPa有杆腔工作压力6.6MPa无杆腔试验压力30MPa有杆腔试验压力10MPa设计行程6000mm活塞运动速度0.1m/min油缸作用型式立式双作用2伸缩小油缸推力50kN拉力50kN油缸内经80mm活塞杆径45mm无杆腔工作压力6.0MPa有杆腔工作压力14.6MPa设计行程500mm油缸作用型式横式双作用8.1.3.6模板系统设计本工程核心筒采用顶升钢平台模架体系，铝合金模板系统为吊挂形式，标准层层高为4.4米和3.9米，考虑模板下口与混凝土搭

21、接， 上口留出浇筑高度，铝合金模板采用由400宽4600高标准单元板拼装成整体大模板使用（即铝板整体高度4.6米，下包100）。铝合金模板整层布置，洞口位置模板配置同墙体模板通长配置。核心筒墙体变化,外墙角部模板按收缩尺寸设计为调节板，内墙在在角部增加调节板来满足施工要求。施工到墙体减少层，模板实际是考虑用余下来的模板满足施工，减少模板数量。整个核心筒按照洞口和钢梁预埋件以及转角位分割成大模板，在每块大模板的上部，至少设有2个提升吊挂件，吊挂件采用直径16毫米的A3圆钢制成，端部套丝，用螺帽与模板固定。整体模板采用电动葫芦提升。每块大模板设有8条背楞。背楞与铝合金模板的连接采用M16 L型螺栓

22、与模板边孔螺丝连接。组合模板由若干块宽400mm高4600mm 标准模板，背楞、角铁、吊环等组件组合单而成，组合模板长度为 2000mm-3000mm 如图：图8.1.3-22铝模板组成示意图图8.1.3-23铝模板悬挂示意图图8.1.3-24洞口处模板处理示意图8.1.3.7挂架系统设计钢挂架系统包括：标准挂架单元、内楼梯挂架单元、外挂楼梯挂架单元、外墙转角挂架单元、单排挂架单元、顶平台防护体系、底部兜底防护体系、伸臂桁架处可翻转单元、箱梁防护及上下箱梁通道等。架体高度19.8m，标准单元部分架体走道宽度 1m，架体步数为9步，步距高度 2.1 米。钢挂架通过滑车、滑梁安装于钢平台下。伸臂桁

23、架位置处做可翻转单元，当出现伸臂桁架时可将脚手板打开。塔机平台下做兜底硬质防护，上下箱梁位置处设计箱梁防护并做上下箱梁通道楼梯。图8.1.3-25挂架平面布置图图8.1.3-26挂架立面布置图图8.1.3-27挂架单元示意图图8.1.3-28外墙滑梁安装方式示意图图8.1.3-29内墙滑梁安装方式示意图8.1.3.8顶模临水临电设计根据顶模及廻转塔机工程概况，该两套系统距离很近，且相对位置较为固定，为避免两套系统顶升不同步，故临时供水全部设置在顶模上。根据项目临时供水施工方案的设计，该泵站水源来自下部各中转消防泵站。在顶模顶升前，将进水管局部断开，待顶模顶升完成后再在断开处重新连接。消防泵站设

24、置在顶模系统顶部，水箱长宽高为300020002000，容水量为12m3。考虑到水泵基础水平度对水泵运行的影响，设置两台卧式离心泵做为消防水泵，一用一备。水泵仍通过一台变频控制柜控制其启停，保证消防水压的同时，也避免水泵长时间运行。顶模系统设置消火栓共20个，其中顶模顶上较为畅通，方便同行，故设置2个消火栓。下部9层2.2米操作架，分三层设置，每层外围设置4个消火栓，内框设置2个，上下消火栓间隔两个操作层。图8.1.3-30顶升钢平台模架体系临水平面布置图图8.1.3-31顶升钢平台模架体系临水立面布置图图8.1.3-32钢平台顶部临电平面布置图图8.1.3-33钢平台顶部临电平面布置图8.1

25、.4 顶升钢平台模架体系安装及拆除8.1.4.1顶升钢平台模架体系安装根据本工程总体施工部署，核心筒施工至标高+11.950m，开始安装顶模及廻转塔机。以廻转塔机安装为主线，尽快将塔吊安装至廻转平台上，以提高现场吊装效率，安装总体思路如下：图8.1.4-1第一步：顶模：上下箱梁、顶升油缸安装；廻转塔机：上下支撑架、转接立柱安装，立柱下支架提前吊入核心筒内图8.1.4-2第二步：顶模：立柱安装；廻转塔机：立柱上支架、下支架安装图8.1.4-3第三步：顶模：中间部分桁架、撑杆、面板、挂架安装图8.1.4-4第四步：廻转塔机：廻转支撑、上下节点、钢平台安装；塔吊：ZSL750、ZSL1250安装图8

26、.1.4-5第五步：顶模：悬挑部分桁架、撑杆、面板、挂架安装顶模钢平台桁架的安装方法采用“地面拼装、空中组对”，即平台桁架在制作厂预拼装成成块桁架，运输到现场后，再在地面拼装成榀，然后空中组对、栓焊连接。内外挂架在地面拼成单元，然后进行分片或分块吊装。图8.1.4-5顶升钢平台模架体系整体安装流程图8.1.4-6顶模及廻转塔机安装阶段总平面布置图8.1.4.2顶升钢平台模架体系拆除表8.1.4-1顶升钢平台模架体系拆除条件序号拆除条件1核心筒L101层施工完成2施工电梯等附着于钢框架系统的连接杆件拆除3挂架通道杂物清理干净4布料机等附属设施拆除完成5临时用电的电线与电缆清理干净6模板与墙体固定

27、，与钢平台脱离表8.1.4-2顶升钢平台模架体系拆除原则序号拆除原则16级大风时严禁拆除作业2拆除时不随意破坏构件，以割除构件间连接板方式拆除，连接螺栓在运至地面后拆散3挂架体系各构件不损伤4拆除前编号，拆除后各构件按型号归类堆码5拆除基本原则为“先装的后拆，后装的先拆”，对称拆除，保持拆除过程中结构稳定。整体顶升模板系统待核心筒竖向构件施工完后开始拆除，拆除时按照安装顺序反向进行，遵循从外向内、从上往下的原则拆除完铝模板及挂架系统等附属设施后，次桁架、主桁架、钢立柱及油缸均空中解体，利用塔吊吊运至地面。拆除流程图如下图8.1.4-6顶升钢平台模架体系拆除流程图8.1.5 顶模核心筒结构施工部

28、署8.1.5.1核心筒标准层施工流程图8.1.5-1顶升钢平台模架体系标准层施工流程8.1.5.2爬升规划本工程顶升钢平台模架体系共顶升102次，标准层每次顶升4.4m/3.9m，非标准层每次顶升高度3.94.9m。 图8.1.5-2首次安装，第14次顶升图8.1.5-3第511次顶升图8.1.5-4第1218次顶升图8.1.5-5第1925次顶升图8.1.5-6第2632次顶升图8.1.5-7第3339次顶升图8.1.5-8第4046次顶升图8.1.5-9第4753次顶升图8.1.5-10第5460次顶升图8.1.5-11第6167次顶升图8.1.5-12第6874次顶升图8.1.5-13第

29、7581次顶升图8.1.5-14第8288次顶升图8.1.5-15第8995次顶升图8.1.5-16第96102次顶升8.1.5.3箱梁预留洞口支承箱梁支承处需在剪力墙上预留洞口，以便于伸缩牛腿伸入墙体，利用墙体承担上部竖向荷载。表8.1.5-1预留洞口尺寸表序号层号墙体厚度洞口尺寸（宽深高）1L2-L25800mm8003008002L26-L50600mm8003008003L51-L76450mm8504508004L77-L99400mm800400800预留洞口平面定位详见下图图8.1.5-17墙厚800mm时预留洞口定位图8.1.5-18墙厚600mm时预留洞口定位图8.1.5-19墙厚450mm时预留洞口定位图8.1.5-20墙厚400mm时预留洞口定位洞口补强做法如下：1）未进入暗柱洞口，洞口尺寸800mm宽800mm高250mm深。第二排纵筋及水平筋绕过洞口位置，第一排纵筋及水平筋断开后焊接于钢框连接板上。均采用双面焊，焊接长度5d。图8.1.5-21剪力墙洞口处理大样2）进入暗柱洞口，进入宽度均为150mm，影响1根纵筋。对洞口位置暗柱纵筋及箍筋均断开后焊接于钢框连接板上。采用双面焊，焊接长度5d。图8.1.5-22进入暗柱区剪力墙洞口处理大样