一種門式整體提升鋼平臺技術的施工實踐

夏 鑫

上海建工一建集團有限公司 上海 200120

超高層核心筒結構常采用整體全覆蓋鋼平臺施工[1]，豎向墻柱結構隨著鋼平臺的提升先行施工，水平梁板結構需要搭設模板排架二次補缺，對于井道封閉交替變化、梁板要求同步施工的結構，整體全覆蓋鋼平臺難以滿足適用性，通過設計門式整體提升鋼平臺適應分區交替封閉的結構情況，解決了梁板同步施工的問題，與傳統模板排架二次施工梁板結構相比，縮短了工期，加強了核心筒結構整體性。

1 工程概況

華新城項目AB地塊二期1號塔樓項目位于南京市建鄴區，東毗江東中路、南鄰河西大街、西依燕山路、北靠楠溪江西街。塔樓高度274 m，其中核心筒標準層層高為4.25 m，非標準層層高為4.8～5.6 m等多種高度，平面尺寸為22.5 m正方形，約450 m2。內部共有14個電梯井道電梯，其中僅西側為2臺消防電梯，東側均為區間電梯，東側下方6個井道為交替封閉結構，形式復雜，不具備設置全覆蓋整體鋼平臺的條件。

核心筒南北兩側設置2臺重型外掛塔吊，對結構整體性要求較高，核心筒東側樓板是唯一通長的結構樓板，為滿足結構整體性，樓板需和豎向剪力墻一同施工，如圖1所示。

圖1 鋼平臺平面布置示意

井道的模板體系及安全防護需統籌考慮，確保井道的成形質量和防護安全。

2 門式鋼平臺構造設計

2.1 設計思路

1）為解決水平梁板結構與豎向墻柱結構同步施工問題，通過設置門式下部支撐系統和單邊牛腿形式，解決支撐系統間連接問題，為水平梁板結構施工留出施工空間。

2）通過在頂部設置整體平臺，為后續核心筒澆筑所需的布料機提供基礎連接位置。

3）通過設置頂部提升導軌和下部擱置牛腿，實現整個平臺的爬升工作。

4）結合下部支撐系統進行防護并設置鋼大模，解決井道的安全防護和結構施工所需的操作平臺問題。

2.2 構造設計方案

門式整體提升鋼平臺系統[2]通過鋼梁組成的鋼平臺與下掛筒架連接，利用導軌立柱承重，油缸相互交替頂升實現爬升。系統由鋼平臺、鋼柱爬升系統、筒架支撐系統和鋼大模這4部分組成。

鋼平臺總面積約80 m2，總高度20.4 m（含欄桿高度），鋼平臺梁底距離剪力墻混凝土面1.33 m。操作室面積約12 m2，長5.45 m、寬2.2 m、高3.1 m，并在下掛筒體周邊配合使用鋼大模進行結構施工。

門式整體提升鋼平臺構造如圖2所示。

圖2 鋼平臺三維設計及剖面構造

2.3 構造安全計算

為保證鋼平臺結構長期工作、多次提升情況下的可靠性，遵循以下原則：主立柱是重要的支撐結構，設計中要同時滿足穩定性，應力比不超過0.8。

2.3.1 鋼平臺正常工作狀態

1）鋼平臺與混凝土核心筒之間設附墻滑輪，滑輪與鋼平臺之間通過強力彈簧頂緊。

2）鋼平臺正常工作狀態下牛腿擱置在核心筒剪力墻上，以承受鋼平臺的質量和施工荷載。

3）鋼平臺主要承重構件應力計算結果見圖3（圖中所示應力比由小至大，顏色從藍到紅），最大應力比為0.52，結構設計滿足要求。

圖3 鋼平臺應力計算模型

由以上分析得出，鋼平臺系統各主要構件的應力比最大值為0.52，小于0.8，說明鋼平臺的結構設計滿足要求。

2.3.2 鋼平臺提升狀態

1）經過結構計算，結構恒載、活荷載總計788 kN，本階段共使用4根爬升導軌，即8只油缸，油缸額定載荷為200 kN，總載荷能力為1 600 kN，滿足提升過程中的能力要求。鋼平臺提升過程中要嚴格控制活荷載量值及布置區域，禁止提升過程中出現活荷載集中布置，以保證鋼平臺提升過程中頂升設備不超載。

2）按各油缸有效載荷一致、提升過程各油缸位移差控制在5 mm以內的原則進行分析，各油缸在恒載、活荷載作用下的最大頂升力為279.1 kN，總計788 kN，說明提升狀態下鋼平臺提升能力滿足要求。

3）對整體結構進行有限元計算分析，支座反力見圖4，應力計算結果見圖5，從計算結果來看，各桿件應力比為0.4，遠小于0.8，結構設計滿足要求。

圖4 鋼平臺提升狀態支座反力圖

圖5 鋼平臺提升狀態應力云圖

4）結構總變形反應見圖6，最大變形發生在底部，變形最大理論計算值為114 mm，說明結構具備足夠的安全儲備。

圖6 鋼平臺提升狀態變形云圖

5）為保證鋼平臺結構實際受力狀態與理論分析的假定一致，施工過程中應注意以下問題：施工時應嚴格控制施工活荷載，尤其油缸附近不能出現較大堆載，防止油缸頂升力超載；鋼平臺提升前先做預提升試驗，根據試驗結果修正提升時油缸的位移、提升載荷參數；控制土建施工誤差，如各牛腿處豎向相對誤差，避免因此鋼平臺結構產生次內力。

3 門式鋼平臺安裝及主要運行流程

3.1 安裝拆除工藝流程

1）鋼平臺安裝流程按照“先下后上、先內后外”的原則：核心筒墻體兩側搭設支撐排架→復測擱置牛腿預留孔→架設安裝支架→現場預拼裝→筒架底部大梁→鋼模板→筒架支撐系統→鋼平臺梁→操作室及泵站→蓋板、走道板、格柵板、模板吊梁→鋼柱爬升系統→整機調試→自檢→專業單位檢測→提升施工。

2）拆除流程：鋼柱爬升系統→內外鋼模板→上部防護欄桿→操作室、泵站→鋼平臺梁→筒架支撐系統（包括方管柱、吊架、踏板、側網）→底部大梁。

3.2 施工技術要點

1）平臺腳手模板體系在初始狀態n層時，平臺系統位于剛澆筑完成的核心筒混凝土頂面，此時混凝土處于養護階段。

2）啟動泵站，預頂升鋼平臺50 mm，收縮小油缸，使擱置鋼牛腿脫離預留孔。再次通過導軌液壓油缸不斷循環伸、縮變換，使鋼平臺爬升一個標準層高。伸出小油缸，使內筒支撐系統的牛腿擱置在墻面預留孔內。

3）啟動油缸并使活塞桿外伸一定行程，活絡卡進入孔后扳轉爬升操作手柄，使其處以頂升導軌狀態。通過液壓油缸不斷循環伸、縮變換，使導軌被提升一個標準層高。

4）綁扎n＋1層的結構鋼筋，設置預埋件、預留孔等。

5）大模板提升，緊固對拉螺栓，進行工程驗收，準備澆筑n＋1層核心筒墻體混凝土，復核、修整預留孔位置。

6）在鋼平臺上設置混凝土布料機進行混凝土澆筑。

7）預留孔位置的復核、修整。

8）進行混凝土養護，進入下一個標準層施工循環（圖7）。

圖7 門式整體提升鋼平臺作業流程

9）在橫跨層高較大的非標準層施工時，鋼平臺頂梁在附著式升降腳手架架體上方，此工況下需要在附著式升降腳手架的頂部搭設臨時防護欄桿，滿足施工作業防護的要求。

4 門式鋼平臺技術亮點和改進方向

4.1 技術亮點

1）平臺區域可以作為臨時材料堆場，進行物料周轉場地使用。

2）平臺上設置液壓布料機，可以實現混凝土澆筑全覆蓋[3]。

3）門式體系設置可實現豎向和水平樓板的同步施工，減少二次施工。

4.2 改進方向

1）整個鋼平臺總高度高，安裝垂直度比較難控制，提升后柱腳容易偏位，單邊牛腿、架體變形較大，提升操作難度高，提升過程穩定性較整體大鋼平臺差。采取提升導軌和擱置牛腿盡量對稱分散布置在平臺四周的方法，提高鋼平臺的穩定性和受力均衡性。施工過程中加大對防傾滾輪的檢查和清理，確保提升架體的垂直度滿足要求[4-7]。

2）鋼平臺的提升導軌柱和操作室和外掛塔吊距離較近，需避開塔吊配重的旋轉范圍，避免相互干擾。若操控室無法避開，可以通過調整塔吊和鋼平臺爬升的先后順序來避免干擾，但對鋼平臺下部的作業面施工會有一定的影響[8-10]（圖8）。

圖8 門式鋼平臺現場施工實景

5 結語

1）門式整體提升鋼平臺施工較為便捷，通過將門式下掛支撐系統設置在2個井道內，在不影響水平梁板結構的情況下可以自行提升，大大節省了后期梁板結構補缺排架的搭設量，同時有利于結構的整體性，對外掛塔吊的施工安全起到了至關重要的作用，有良好的社會效益和經濟效益。

2）在日后同類工程施工中，我們將繼續改進這一門式整體提升鋼平臺體系，在穩定性和操控性上進行優化，使其更加合理和可靠，解決這一類結構復雜、井道多變的超高層核心筒施工難題。