高層建筑非標準層及變截面結構的爬模施工研究

成 禹

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

1 項目概況和背景

上海星港國際中心項目地下6層，地上由2幢263 m的辦公樓和1座3層的主題商業中心組成。塔樓面積約2 000 m2，核心筒面積542 m2，內含勁性柱、梁、剪力墻鋼板等結構。整體施工路線為核心筒采用液壓爬模，電梯井采用井道腳手架，鋼模配合木模板，水平結構與剪力墻同步施工。核心筒至39層北立面收分，至42層南立面收分。外墻厚度自下而上從1 300 mm逐步減小到500 mm（圖1），多次變截面給施工帶來了困難。核心筒標準層高4.50 m，非標準層有5.00、5.50、5.65、7.35 m等，為了確保非標準層施工，需要針對不同層高在爬模提升前進行設計。

基于以上項目情況和背景，需要研究出核心筒變截面及非標準層施工方案，解決爬模體系在遇到此類困難時的問題，直至施工完成[1-2]。

2 主要施工技術

2.1 變截面施工技術

根據塔樓混凝土筒體施工部位的不同，將液壓爬模分為外爬架和內爬架2種結構形式。外爬架（圖2）主要應用于筒體外圍的爬升施工，每組有2個機位；內爬架用于筒體內部施工。電梯井位置、樓梯間與電梯廳結構樓板同步澆筑。

圖1 核心筒截面變化

為了解決超高層核心筒收分問題，在施工至39層時，將變截面處內架拆除，隨后拆除東西兩側外架，最后將南側原有外架移至收分后剪力墻位置，完成后繼續進行上部結構施工。南立面拆除方式與北立面相同。該方法解決了核心筒收分帶來的施工困難、工期占用時間長的問題，運用將外機位在空中內移的方式最大程度減少了機位拆除再組裝的施工步驟，縮短了工期。

圖2 核心筒內外架平面布置

根據現場情況，初步制訂了2種轉換層方案：

1）方案1：內架兼作外架。該方案在核心筒施工至38層時，將2#施工平臺保留，外圍增設防護欄桿，繼續提升2層，北側剩余部分采用腳手架搭設，與2#平臺相接。2#平臺與南側外架同時拆除，進行內外轉換（圖3）。

圖3 變截面施工示意

2）方案2：內架完全拆除。北側內架施工至38層時全部拆除，搭設腳手架施工，待北側爬模拆除后拆除南側外架，進行內外轉換。

方案1減少了爬模轉換層拆除工期，施工速度快，但施工過程涉及到土建與爬模銜接，管理難度大；方案2施工隊伍少，管理方便，但工期占用長。經過比選，2種方案均能保證施工，考慮到便于管理，最終采用方案2進行轉換層施工。

2.2 非標準層技術制訂

為了確保核心筒非標準層施工，需要針對不同層高對爬模進行臨時支撐設計。技術部門在施工前進行工況模擬，根據不同的高度，分別制訂不同的方案以確保爬模的提升。

1）方案1：增設混凝土柱和格構柱。對于層高5 m的避難層，為了確保提升后附墻螺栓有支撐點，在樓板澆筑前在機位處澆筑混凝土短柱，內配16φ32 mm縱向鋼筋，箍筋φ14 mm@200 mm，待爬模提升后將短柱鑿除。考慮到現場實際格構柱正在拆除，利用已拆除的格構柱，在樓板澆筑前在機位處預設埋板，施工590 mm×590 mm格構柱，爬模提升時，將附墻螺栓附著在格構柱上。

2）方案2：雙梁中間增加柱。為了保證風管安裝，核心筒南側含有大量雙梁結構，隨著爬升高度的不同，附墻螺栓的支點在2根梁的中間，為此，采用在雙梁中增設臨時柱，柱配筋14φ25 mm，箍筋φ14 mm@200 mm，短柱在提升后鑿除。

3）方案3：增設格構柱與型鋼梁。采用地下室已割除的格構柱現場焊接，在核心筒墻板兩側預埋鋼板，焊接400 mm×400 mm×13 mm×21 mm的H型鋼，格構柱開缺口與H型鋼梁焊接，確保連接可靠。在樓板上增設2∠200 mm×18 mm斜撐確保受力穩定（圖4）。

圖4 格構柱、鋼梁與機位示意

4）方案4：增設混凝土梁。在剪力墻中間附墻螺栓處增設高750 mm混凝土梁（圖5），作為機位提升支撐點。

圖5 增設混凝土梁節點

5）方案5：增設型鋼平臺。層高為7.35 m時，內架的機位一端無法擱置在樓板上，導致架體懸挑。根據這一施工工況，在內平臺增設20#H型鋼，與剪力墻形成拉結。N2、N3平臺為材料堆場及布料機的放置點，N3平臺為架體最大受力點。平臺擱置腿立柱采用20#H型鋼，橫向、縱向拉梁與墻體之間采用18#工字鋼焊接，加大主平臺的承載力（圖6）。

圖6 增設型鋼平臺

3 現場施工應用

3.1 變截面施工

1）步驟1：變截面施工時，首先將爬模外架提升至最高，利用外架上的鋼模板作為防護隔離，保證施工人員的安全，同時在模板內側搭設防護隔離，為了防止超高層風荷載的影響，將隔離與核心筒處已澆筑的混凝土進行拉結（圖7、圖8）。

圖7 變截面防護隔離做法(鋼模板未拆)

圖8 模板吊運后變 截面施工

2）步驟2：吊裝綁筋架之前，利用手拉葫蘆將鋼模降落至主平臺面，隨后完成綁筋架4個吊點的捆綁工作，在鋼絲繩保持略微松弛狀態下，松開頂部綁筋架與模板架的連接螺栓。用塔吊將綁筋架緩緩吊起運至地面，隨后拆除鋼大模，吊運至地面。

3）步驟3：完成模板架4個吊點的捆綁工作，松開模板架與主平臺之間的連接螺栓，用塔吊將模板操作架緩緩吊起下降到地面。

4）步驟4：利用塔吊將爬架主平臺及設備架整體緩緩吊起，同時拆除下端附墻裝置，并用鋼絲繩牢牢綁在主平臺上吊運至地面。北側及南側拆除以后需要重新安裝的外架，在拆除時保留設備架，直接由外墻位置吊裝至核心筒相應位置。

3.2 非標準層施工

3.2.15 m非標準層施工

在剪力墻板澆筑混凝土前，在核心筒內的剪力墻內預埋鋼板，待混凝土澆筑完全達到強度后，通過人貨梯和塔吊將材料運至施工面，選用技術嫻熟的焊工操作，確保焊縫質量，待焊接完成后對格構柱、鋼梁與剪力墻的各節點焊接質量進行檢查。爬模提升時，將附墻系統與施工的格構柱相連接，承擔架體傳遞過來的荷載（圖9、圖10）。

圖9 格構柱支撐

圖10 格構柱與型鋼梁組合支撐

3.2.27 .35 m非標準層施工

在施工7.35 m非標準層時，利用塔吊將材料運至施工面，提前在下層樓板澆筑前預埋鋼埋板，隨后將型鋼立柱焊接在埋板上，再用工字鋼將鋼立柱通過焊接方式連接形成整體。此高度爬模需要分2次提升，首次提升高度為3.6 m，提升完成后將懸挑機位擱置在制作完成后的型鋼平臺上，解決了機位懸挑帶來的安全隱患。此外，型鋼平臺的設置也加大了整個內平臺的堆載量，在混凝土澆筑時，解決了原有僅能接固定泵管來澆筑混凝土的問題，利用加固后的內平臺將布料機擱置在內架上，布料機的旋轉半徑覆蓋了整個核心筒的混凝土澆筑范圍，在確保安全的前提下加快了施工速度[3-4]。

4 結語

通過對變截面及非標準層爬模在現場實際應用的情況，有效解決了超高層施工中截面收分變化等難題。同時，利用高空機位內移轉換的方式，將2次大截面收分變化的總工期控制在15 d以內，標準層核心筒結構工期控制在4 d/層。為項目順利完成創造了時間上和空間上的有利條件，為項目創造了較大的經濟效益，也可為類似工程提供借鑒。