单片爬模技术在土建非标准层巨柱工程中的应用

单片爬模技术在土建非标准层巨柱工程中的应用

郭振

广东省第五建筑工程有限公司广东韶关512000

摘要：在高层建筑中，将含有管道、消防通道等不同于其它楼层设计的称为非标准层，比标准层楼层低，结构受力、管道分布与标准层有所差异，巨柱施工设计是建筑工程的重点内容。本文围绕非标准层施工展开讨论，采用单片爬模技术完成巨柱施工过程，结合某市高层建筑施工案例，对该项技术在工程建设中的应用进行详细介绍，希望对类似工程建设提供借鉴。

关键词：非标准层；巨柱工程；施工技术

某市设计建造高层塔楼，拟采用单片爬模技术，方案设计完成后，利用软件对方案进行仿真模拟。模拟过程发现非标准层巨柱的横截面积很大，这会增加施工难度，因此在爬模工艺实施期间，若水平结构不能很好附着在结构楼板上，施工方决定增设措施钢柱，将其设置在将楼层间的合适位置，从而增加结构楼板的附着能力，此设计使得爬模机构更加灵活实用，爬升过程更加平稳。

1.工程概况

塔楼1栋处于两条路交汇地段，城市干道都经过此栋楼，塔楼地理位置较好。本次施工建筑总面积约为28万平方米，1栋楼设计建造高度390米，地面修建79层楼，地下修建三层，主体是由型钢浇筑而成的核心筒框架结构。宴会厅分也设计成地上和地下两部分，分别为6层和3层，宴会厅的整体高度约为58米，采用框架-剪力墙结构施工，验收工程时抗震强度达到7级、防火等级为1级，则工程通过验收。

外框结构利用尺寸较大型钢浇筑而成，巨型型钢框架（巨柱）数量为8根，位置分布相互对称，塔楼四角，没角分布两根巨柱。标准层高度设计为4.5米，8.0m×2.5m是巨柱截面面积的最大值，边线位于截面最外侧，逐渐收缩的称为内边线。巨柱截面尺寸一共变化7次，且变化楼层不相邻，截面宽度逐渐缩小到1.6米，长度变为3.5米。标准层中也分布着钢柱，钢柱与钢柱、核心筒间相互连接，连接件为型钢框架梁、型钢混凝土梁。

建筑高度较高，巨柱的截面尺寸变化较大，为降低防护难度，且保证施工安全，同时节省成本，将单片爬模技术运用在巨柱施工中，爬模体系由液压驱动，机位牢牢依附在结构钢梁上，单块在驱动力作用下实现自动爬升[1]。

整体式爬模体系被使用在外框筒作业中，负责材料运输和外围防护工作。施工方对所有巨柱情况进行仔细分析，并将外框特点进行总结，在考虑安全、成本等综合因素下，最终确定单片爬模技术的施工地位。

2.制作构造柱并完成安装

构造柱裁量是双10#槽钢，需要将槽钢进行平行焊接，将钢板焊接在槽钢端部，并在其相应位置打螺栓孔，附着在楼板上的钢梁与槽钢通过螺栓孔连接，然后拧紧螺栓将钢梁、构造柱固定。非标准层高度决定构造柱尺寸，为方便按照层高设置构造柱，通常固定一钢柱长度为4.5米，与另一补偿钢柱进行拼装，组合起来比较灵活，解决层高变化带来的构造柱安装难题。为保证楼板和钢柱强度足够，将斜撑焊接在钢柱中间，其尺寸要求如图一所示。

图一构造柱组装图

3.液压爬模工艺流程

爬模系统要附着在巨柱、钢梁相应部位才能完成爬升作业，因此需要在巨柱、钢梁外侧将爬锥按照爬模机位移动跨度依次安装上去，在液压顶升系统作用下实现稳步爬升。在单片爬模移动的同时，操作层、模板随爬模一起移动，为解决巨柱施工中的层高变化问题，需要对浇筑工艺进行二次提升，此作业过程由爬模架辅助完成，爬升作业完成后，继续结构施工。下面对详细介绍爬模工艺流程。

3.1爬模爬升

3.1.1拆模后移

巨柱浇筑完成后，养护到规定时间即可开始拆模，对手拉葫芦进行拉紧操作，是退模的首要操作，然后将连接销钉拆除，销钉位于铝模上，接着将爬模固定在外侧铝模上，模板晃动事故在施工期间明显减少[2]。最后将附墙装置安装在相应位置，安装前对预埋件情况进行复核。

3.1.2提升导轨

爬模体系的所有爬升轨道都属于导轨范畴，H型钢、一组梯档组合在一起进行焊接，就形成爬升轨道，150mm是梯档应保持的合理间距，梯档起到传递荷载的作用，防坠器是载荷的承接者，其利用上下轭棘爪完成荷载转移作业，荷载最终由埋件系统接收。提升过程中，导轨提升档位和防坠器的棘爪位于相同档位，启动爬升系统的液压油缸，完成导轨提升作业，按照预定速度将导轨提升设定运行时间，当提升动作停止后，其上端挡块刚好卡在附墙枕块的相应位置，至此导轨爬升作业全部完成。

3.1.3爬升架体

与导轨提升过程相似，首先防坠器档位进行切换，是其和爬模爬升档位保持一致，将液压油缸启动，油缸进行活塞运动，推动上下轭棘爪运动，将载荷向导轨传递，导轨是载荷的接收者，爬模整体在驱动力作用下，按照导轨走向进行爬升。附墙挂座销轴孔决定爬模整体的爬升高度，爬模比轴孔稍高时便停止爬升动作，然后将配套销轴向轴孔插入，调整防坠器档位，使爬模整体下落，恰好挂在销轴上，至此架体爬升作业完成。

3.2爬模技术在非标准层中施工中的应用

本次施工的标准层高统一为4.5米，非标准层高度设计多个值，包括4.2、6.00等多个设计值，69层（包括69）一直到74层的楼层结构相同，其外框都为桶状结构，施工方式也大同小异，预埋件按照图二形式进行埋设，通过数据分析决定将爬升高度与标准层爬升高度保持一致，都为4.2米。

图二预埋件设置形式

在设计75层楼结构时，将其西南拐角设置成无楼层板形式，无楼层板只占拐角的部分面积，这会对附墙钢梁的附着能力产生一定影响，因此设计方采用H型钢作为附着钢梁的安装材料，型钢尺寸初步设计为200mm×100mm×5.5mm×8mm。施工前对无楼层板处的钢梁进行处理，将上述尺寸的型钢安装在钢梁前后，形成双H型钢梁结构，然后在此结构的相应位置完成附墙挑梁安装作业。双型钢梁结构上安装附墙挑梁，会使钢梁高出楼板50mm，为保证爬升过程正常进行，要将另一侧楼板上附着的附墙挑梁也垫高50mm，垫高使用的矩形管尺寸为100mm×50mm×4mm，然后按照4.2米的标准爬升高度完成爬升作业。

与75层一样，76层结构设计也存在无楼板处，位于夹层的南北两侧，前后钢梁相距500mm，西墙和东墙的中部位置有部分楼板，东西两墙的楼板高度存在差异，呈现东高西低局面，高度差距为50mm。附墙挑梁同样安装在无楼板处，置于钢梁的前后面上，同时在较低的西墙进行附墙挑梁安装时，在梁和楼板间加垫矩形管，矩形管尺寸与75层相同[3]。

77层设计时，其楼层的右侧中部位置比其它楼板都低，高度差为50mm，改层高度为6米，因此施工过程中，在4.5米固定长度的钢梁上拼接1.5米钢梁，进而完成钢梁组装作业。爬升作业分两次完成，将钢梁接缝作为爬升节点，先完成4.5米高度爬升，再完成1.5米高度爬升。同样，为保证附墙挑梁位于同一水平面上，需要将高度为50mm的矩形管垫在钢梁下方，矩形管尺寸不变，为100mm×50mm×4mm。

78层设计时南北侧高低不同，南侧楼板较高，其它三个方向的楼板都低于南侧楼板50mm，无水平楼板位于楼层东北、西北两拐角处，本层高度为9米。施工同样使用组合钢梁，爬升节点正好在钢梁一半位置，即4.5米处，爬升作业分两次进行。该层楼板高度差异较大，因此矩形管高度也不相同，对于北侧中部，需要使用与上述尺寸相同的矩形管垫高钢梁，垫高高度为70mm，多出的20mm用相应厚度的钢板进行垫高。东西侧楼板的钢梁垫高高度在南半边不发生变化，仍为50mm，北半边高度提升两倍，即100mm[4]。东北、西北两拐角处采用双H型钢梁加固，尺寸为200mm×100mm×5.5mm×8mm的附墙挑梁，安装在型钢梁的相应位置。

3.3爬模施工分析与总结

非标准层的层高是不断变化的，巨柱施工时必须提前对楼层结构特点进行分析，并设计可行性较强的施工方案，层高高度大于钢梁标准高度的，要采用组合钢梁拼接形式进行施工，爬升施工、结构施工分两次完成，爬升节点设置在钢梁接缝处。爬模架体借助附着点完成爬升作业，施工时应对楼板的水平结构进行分析，在其适当位置增设措施钢柱，进而保证液压爬模能紧紧抓住附着点。若楼层处于无楼板情况，爬模架体的稳定性会受到影响，且承载能力降低，为解决这一问题，将双H型钢梁作为附墙挑梁的辅助钢梁，两种钢梁相互配合，整体结构的稳定性提升，且在高空能够承受较大风压。

巨柱施工同时进行，在单片爬模技术的辅助下，每根巨柱单独进行施工，独立的流水线施工方式，巨柱间施工不会出现冲突，框架结构施工利用爬模机构能基本完成自动化作业，施工效率得到保证，建筑能如期甚至提前完工。

结束语：综上所述，是对单片爬模技术的相关介绍，该项技术在高层建筑施工中作用很大，尤其是在非标准层巨柱施工上效果显著，有效解决截面变化带来的施工难题。只要爬锥、爬模体系等结构组装到位，爬升作业就能顺利完成，爬模机位能在高空进行内移转换，截面变化情况下，施工周期被压缩，施工速度明显加快。项目建设打破时间界限，规避人工高空作业风险，为施工单位带来较大的利润，可见该项技术用在巨柱施工中非常合适。

参考文献：

[1]成禹.高层建筑非标准层及变截面结构的爬模施工研究[J].建筑施工,2018(4):116-118.

[2]赵辉.超高层建筑施工技术研究[J].建筑•建材•装饰,2017(2):70.

[3]廖爱勇.基于数据模拟和计算的超高层建筑结构施工模拟技术研究[J].建筑工程技术与设计,2018(26):1204-1205.

[4]王鑫亮.超高层建筑土建施工关键技术的研究和应用[J].建筑工程技术与设计,2018(14):1917.