模块化低位顶升钢平台模架体系在福州世茂国际中心项目实施关键技术

2012年8月上第41卷第370期施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
7
模块化低位顶升钢平台模架体系在福州世茂
国际中心项目实施关键技术
吴延宏，许立艾，王开强，刘晓升，黄爽，刘志茂
（中建三局建设工程股份有限公司，湖北
武汉
430064）
［摘要］在福州世茂国际中心项目中，模块化低位少支点整体顶升钢平台模架体系首次投入使用。

首先介绍了福州世茂国际中心项目概况及模块化顶模设计的基本情况，此后重点介绍了该模架在使用中的关键工序；模架的安装流程及控制要求；模架顶升规划；模架在混凝土泵送、伸臂桁架施工等环节的应对措施；模架的垂直运输方案；模架的拆除。

这些都为模块化顶模技术的推广和使用奠定了基础，为其施工技术内容的不断完善提供工程依托和实践积累。

［关键词］高层建筑；模块化；低位顶升模架体系；施工技术［中图分类号］TU755.2
［文献标识码］A
［文章编号］1002-8498（2012）15-0007-05
Application of Modularized Low-position Jacking Formwork System in
Fuzhou Shimao International Financial Center Project
Wu Yanhong ，Xu Liai ，Wang Kaiqiang ，Liu Xiaosheng ，Huang Shuang ，Liu Zhimao
（China Construction Third Engineering Bureau Co．，Ltd．，Wuhan ，Hubei
430064，China ）
Abstract ：The modularized low-position jacking formwork system was put into use for the first time in the Fuzhou Shimao International Financial Center project．The Fuzhou Shimao International Financial Center project was firstly introduced as well as modularized low-position jacking formwork system．Then the key operational procedures of this formwork were presented in detail ，including installation procedure and control requirement ，the planning of formwork jacking process ，measures to cope with concrete pumping and outstretched truss construction ，vertical transportation and dismantlement．This project has laid a solid foundation for the wide application of modularized low-position jacking formwork system ，and provided engineering experience to the improvement of this construction technique．
Key words ：tall buildings ；modularization ；low-position jacking formwork system ；construction ［收稿日期］2012-05-18
［基金项目］中建三局建设工程股份有限公司课题（CSCEC3B-2010-35）
［作者简介］吴延宏，技术中心总工程师，工学硕士，E-mail ：1617067768@qq．com
1
工程概况
福州世茂国际中心工程用地面积16338m 2
，总建筑面积167416m 2
，塔楼部分建筑高度273.88m 。

结构形式为钢管混凝土柱-核心筒结构体系，核心筒的平面形状整体为八边形，混凝土强度等级为C60（126m 以下）及C50（126m 以上），结构单层面积为1900m 2
，建筑立面为直线（见图1）。

内核心筒为钢
筋混凝土剪力墙结构，
核心筒面积为440m 2
，平面尺寸为长ˑ宽=31.5m ˑ15.5m 。

该项目核心筒施工采用模块化低位顶升钢平
台模架体系（简称“模块化顶模”），该模架系统由钢平台系统、支撑与顶升系统、模板系统、挂架及防护系统4大部分组成。

具有施工速度快，承载力大，运行平稳易操作，安全性好等几大优势。

模架的主要组成如图2所示。

模块化顶模将竖向结构的模板悬挂在钢平台以下，通过安置在混凝土核心筒上的顶升系统，在顶升钢平台的同时提升竖向结构模板完成模板施工。

油缸一次顶升一个结构层高度，
通过支撑钢柱顶升平台，带动模板和挂架整体顶升。

在核心筒内壁设置预留洞，支撑大梁通过两端的伸缩机构支撑在核心筒预留洞处，支撑钢管柱及液压千斤顶分别固接在上下两道支撑大梁上，利用双向油缸的顶升与回收动作实现整个顶模系统的自爬升。

下面就
8施工技术第41
卷
图1福州世茂国际中心工程结构示意Fig.1
Engineering structure of Fuzhou Shimao
International Financial
Center
图2
模块化顶模的主要组件Fig．2
Main components of modularized jacking
formwork system
该体系在福州世茂国际中心项目的应用从安装技术、结构施工措施、拆除技术等方面进行介绍。

2
模块化顶模安装技术
福州世茂国际中心项目中，顶模体系设计装配式构件，实现了构件的周转使用，方便安装与拆卸。

其安装技术包含箱梁与支撑立柱安装、钢平台安装、挂架及防护系统安装、液压系统安装几部分内容。

2.1
安装工况选定
构件进场时间根据项目现场实际施工情况进
行安排，本项目中核心筒首层施工完成后即正式安装该模架体系。

由于支撑立柱较高，支撑箱梁位置较低，
支撑点位置选择在地下2层结构位置。

总体安装顺序如图3所示。

其安装工况结构立面如图4所示。

图3
顶模架安装流程
Fig．3
Installation process of formwork
system
图4
安装工况结构立面示意
Fig．4Facade of structure on installation condition
2.2
各主要安装工序1）第1步利用大钢模板施工首层结构。

2）第2步
安装下箱梁及油缸。

由于支撑箱
梁位置位于模板层以下，箱梁与墙体距离仅为5cm 。

所以箱梁吊装位置的大钢模板在达到拆模条件后提前拆除，箱梁安装完成后恢复。

箱梁的定位是该阶段的控制重点，安装定位通过箱梁中轴线及箱梁牛腿中轴线多线复核，误差≤
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5mm 。

到位后与核心筒墙体间用钢楔临时固定。

箱梁上附带控制牛腿伸缩的小油缸，在箱梁吊装前安装完成，
由于该阶段液压系统尚未安装，箱梁牛腿由葫芦或机械千斤顶伸出支撑在墙体预留洞口内。

设计中箱梁与墙体空隙为50mm ，吊装前应对吊装范围内墙体复核墙体垂直度及净空，在吊装高度范围内垂直度偏差要求＜5mm ，
防止阻挡情况发生。

主油缸吊装到位后，油缸法兰与下箱梁接口对接。

对其垂直度进行复核，垂直度偏差5mm /5m ，用缆风绳固定。

3）第3步
安装上箱梁。

吊装过程与下箱梁
安装要求基本一致；上箱梁与油缸连接部位用劲板临时连接，在钢平台框架安装完成并校正后最终连接。

4）第4步
安装支撑立柱。

立柱在地面组拼
成整体后，
进行吊装，与上箱梁垫梁螺栓连接，并调整立柱垂直度，
用缆风绳固定。

5）第5步
钢平台主次桁架安装。

主次桁架
标准节在地面组拼成吊装单元，整体吊装。

主桁架连接时螺栓初拧，井字节点平整度高差≤5mm 。

次桁架及面外撑杆安装完成后，
完成跨中主桁架终拧。

6）第6步
钢平台悬挑部分桁架安装。

悬挑
端主桁架安装前提前安装钢管脚手架台架作为悬挑桁架调平支撑。

悬挑端最大悬挑长度10m ，悬挑安装起拱2cm 。

7）第7步
滑梁安装。

滑梁通过转接接头栓
接在钢平台下，用来悬挂大钢模板及挂架（见图5）。

图5
滑梁安装
Fig．5
Installation of sliding beam
8）第8步挂架与模板安装。

外挂架将标准杆
件及定型接头在地面组拼成单元板块进行悬挂，先安装直线段，
最后角部连接闭合。

由于内挂架吊装空间较小，挂架先拼接成为立杆形式，再进行水平杆连接，最后完善走道板及防护翻板。

挂架安装的同时将大钢模板与钢平台滑梁连接，完成钢模板悬挂。

大钢模板由销轴限位，
防止吊轮滑出（见图6）。

9）第9步
液压系统安装。

钢平台结构安装
完成后，
由于油缸均已安装到位，所以即可开始液压控制系统安装，包含控制台、泵站、各类功能阀件
及管路系统等。

10）第10步
模架体系安装收尾。

挂架体系
安装过程中，
由于安装位置较低，所以首次仅安装4步挂架，顶升至下一层高位置时，完成剩余2步挂架的安装。

至此低位顶升模架体系安装完成，即可进行系统联动调试和模架体系整体安装质量验收，达到设计要求后，即可进行首次顶升，正式投入使用。

3
爬升规划设计
模块化顶模整体爬升规划在不同结构形式是完全不同的。

由于层高的变化，连梁及墙体范围的变化经常需要补充增高结构配合架体顶升，并在需要时进行大钢模板的竖向调节。

尤其在墙体外立面内收时，大钢模板需提升至截面变化处以上，并需要在下部墙体施工时预留导墙保证钢模板固定。

以福州世茂国际中心项目33 36层施工为例，由于标准层支点竖向位置在每层板面标高位置，施工30层连梁时垫高结构，
使34 36层钢筋绑扎时与平台有预留空间，同时，大钢模板配合顶升步距利用葫芦进行整体上下调节。

如图6所示。

图6
支点位置调节与大钢模板调节
Fig．6
Adjustment of support location and big steel
formwork
4施工措施
4.1
混凝土泵送施工
模块化顶模承载力较大，这就为混凝土布料设
备提供了载体。

在已有的工程应用中，混凝土浇筑主要通过大型布料机完成，布料机直接通过拉杆固定在平台桁架结构上。

一般设置2台布料机覆盖整个核心筒，再通过平台上部悬挂的串筒引流至钢平台下方的核心筒内。

架体顶升时在架体断开泵管，顶升到位后补充泵管，准备下次混凝土浇筑。

10施工技术第41卷
4.2伸臂桁架层施工措施
伸臂桁架层是超高层结构一个特殊层，核心筒
剪力墙在此部位劲性结构较为复杂，
劲性结构构件较大，常设计有较大外伸钢牛腿与外筒结构连接。

重点考虑的施工内容主要包含伸臂桁架构件吊装、外伸牛腿部位节点处理措施。

在低位顶升模架体系的第1步设计中，
必须考虑伸臂桁架构件吊装空间，钢平台结构在劲性桁架上空预留足够长度、宽度吊装孔，与钢结构深化设计关系密切。

劲性桁架外伸牛腿位置设置可翻转模板。

结构施工中，翻开该处钢模板，伸臂桁架牛腿吊装到位后，闭合部分模板，牛腿周边用木模板填充加固。

模架体系顶升过程中，打开该处模板，保证模架体系与结构不冲突。

如图7所示。

图7伸臂桁架节点位置模板处理
Fig．7
Formwork treatment at the joint of
outrigger truss
当桁架外伸牛腿长度过长，并与挂架有冲突时，可拆除挂架该位置内侧水平杆和走道板。

由于挂架杆件与节点位置为栓接，
拆除十分便利。

挂架走道板在该位置设计为翻板形式，
待伸臂桁架施工完成后恢复该位置挂架结构，伸臂桁架节点位置处挂架处理如图8所示。

图8
伸臂桁架节点位置挂架处理
Fig．8
Rack treatment at the joint of outrigger truss
4.3水平结构节点处理
低位顶升模架体系施工主要为核心筒墙体和
墙体立面连梁结构，与核心筒相连的水平结构滞后于墙体及连梁结构施工。

后施工水平结构包含了核心筒外部组合楼板、
内部楼板和楼板梁。

楼板施工通过在楼板范围内预埋水平向的L 形或U 形钢筋，梁通过预埋直螺纹头形式进行连接。

4.4
结构测量
结构测量点由已施工楼板引测至平台顶部，再放线到核心筒墙体上进行定位。

5
核心筒垂直运输
图9
核心筒施工垂直运输
Fig．9
Vertical conveyance in core tube structure
工人到达模架体系主要通过附着在核心筒外侧单笼施工电梯实现，本项目中考虑钢结构施工影响，选用了2部单笼施工电梯。

通过长附着附着于核心筒墙体，紧随模块化顶模爬升进行附着、加节，保证模架体系人员上下。

电梯直接上升到挂架底部，图9所示区域挂架低于其他部位挂架两步，使电梯轿厢平时到达位置低于电梯附着位置（即低于电梯能到达位置一个层高），
满足了模架体系提升前后电梯都能上、
下挂架的要求。

电梯轿厢、附着平面位置与挂架关系如图9所示。

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6模块化顶模拆除技术
拆除过程从液压控制系统和挂架开始。

由于
核心筒墙体完成后，
其与周围钢结构及核心筒内部楼板都有较大的层差，一般大于5层以上。

从拆除安全性及便捷性出发，待周边水平结构施工至模架体系底部时，再进行架体的拆除。

拆除流程如图10所示。

图10
模架拆除流程
Fig．10
Dismantlement flow of formwork system
6.1施工准备
1）模架体系拆除前，需等外部钢结构施工至模
架体系挂架底部，
并完成挂架底部组合楼板安装完成。

核心筒内部楼板可利用模架体系最底部挂架作为操作架，通过与墙体预埋件焊接型钢作为楼板支撑施工核心筒内部楼板。

2）大钢模板与钢平台脱开，悬挂在核心筒剪力墙预埋钢筋吊耳上。

3）清理垃圾等杂物以及其他附属设施。

6.2
挂架拆除方法
外挂架采用先断开角部挂架即散拆角部，直线段挂架整体拆除的方式。

内挂架由于有内部楼板作为支撑结构，钢平台拆除先与钢平台分离，钢平台拆除完成分单元块整体吊运至地面，局部零件散拆由施工电梯运至地面。

6.3钢平台拆除方法
钢平台整体拆除顺序为由四周至中间，由次桁
架至主桁架。

先拆除悬挑端撑杆、
次桁架，这些单元由于为销轴连接，需保证其完整性，再拆单元内次桁架及撑杆，最后拆除主桁架。

按塔式起重机性能划分钢平台吊装单元。

另外，吊装单元划分以两平行桁架同时吊装为宜，
吊装时连同其下部悬挂的滑梁同时吊运，减少高空拆除作业内容，提高拆除效率。

架体其他部分构件包含箱梁、立柱、主油缸均单件拆除，不再详细叙述。

7
结语
1）在福州世茂国际中心工程的模块化顶模设计中充分考虑了该体系的标准化设计，使架体成为可周转使用的体系，同时更方便了该体系的现场安装与拆除。

2）模块化顶模施工爬升作业必须根据项目结构施工情况进行总体的爬升规划设计和工况模拟，以保证其施工的顺利进行，尤其体现在伸臂桁架层、核心筒截面变化等特殊部位。

3）与模块化顶模配套的垂直运输设备是满足项目施工需要的重要保障。

该体系挂架的局部特殊设计满足这样的要求。

4）水平结构后置施工的重点是质量控制，也是目前核心筒优先施工的普遍问题，寻求一种更优的后置水平结构施工方式十分必要。

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