超高层建筑智能顶模系统

超高层建筑智能顶模系统叶浩文2012年10月一、顶模系统介绍二、顶模操作流程四、相对于传统工艺的优势五、工程应用实例三、顶模系统验收规程四、与同行业同类工艺的对比五、顶模系统技术的应用六、顶模系统的荣誉随着建筑高度的不断刷新，建筑功能要求的多元化，建筑的结构越来越复杂，在这样的条件下传统工艺已无法很好适应于超高层的施工。我们经过长期积极的探索，研究发明了超高层建筑智能顶模系统这项新技术来应对这些难题。一、顶模系统介绍（一）顶模系统的组成顶模系统全景NFN+1FN+2FN+3FN+4F支撑钢柱外挂架内挂架上支撑梁下支撑梁预留洞口油缸钢平台桁架防护栏杆小牛腿内挂架小油缸核心筒墙体钢平台系统支撑系统挂架及围护系统模板系统动力及控制系统一、顶模系统介绍（一）顶模系统的组成一、顶模系统介绍（一）顶模系统的组成顶模整体示意图一、顶模系统介绍（一）顶模系统的组成顶模系统钢平台系统支撑系统动力及控制系统模板系统挂架及围护系统一、顶模系统介绍（一）顶模系统的组成1、钢平台系统：由各种型钢组成的空间桁架体系，具有较高的强度、刚度和空间稳定性，能承受材料、机具、下部的挂架、模板的荷载以及所有施工活荷载。俯视图钢平台桁架一、顶模系统介绍（一）顶模系统的组成2、支撑系统：由支撑钢柱、上下支撑梁和设置在上下支撑梁端头的伸缩牛腿组成，将顶模系统所有荷载有效的传递到核心筒墙体。支撑系统整体图支撑梁支撑钢柱牛腿1m段支撑柱一、顶模系统介绍（一）顶模系统的组成3、动力及控制系统：整体顶升动力系统采用顶升液压油缸，牛腿动力系统每牛腿采用1个小油缸带动牛腿的伸收。控制系统主要包括液控系统和电控系统两个分系统实现对各个主缸联动控制和各支小油缸的控制。300吨长行程（5米）油缸小牛腿油缸一、顶模系统介绍（一）顶模系统的组成4、模板系统：采用大钢模板，组合、拆分十分方便，模板整体随钢平台同步提升，缩短了模板工程操作时间，大大提高了生产效率。侧视图立面图边肋小横肋支座螺杆孔螺杆孔47004700支座支座2400桁架式大背楞桁架式大背楞大钢模板实景大钢模板设计图一、顶模系统介绍（一）顶模系统的组成5、挂架及围护系统：在钢平台下悬挂挂架作为钢筋和模板工程的操作架。各个工作面全封闭，确保高空操作安全。内部实景外部实景一、顶模系统介绍（二）顶模系统的创新点平面最少支撑点低位支撑长行程、大吨位智能化控制空间三维“可调模架”顶模系统设置3~5套顶撑结构，通过支撑钢柱与大刚度工作平台连接，形成一个稳定的钢骨架。1.平面最少支撑点一、顶模系统介绍（二）顶模系统的创新点顶模系统设置3~5套顶撑结构，通过支撑钢柱与大刚度工作平台连接，形成一个稳定的钢骨架。1.平面最少支撑点一、顶模系统介绍（二）顶模系统的创新点低位支撑的特点是“顶撑合一”，有效避免了混凝土早期强度对系统顶升的影响，有效加快了施工速度。2.低位支撑一、顶模系统介绍（二）顶模系统的创新点一、顶模系统介绍（二）顶模系统的创新点N-3层（受力层）N-2层（受力层）N-1层（新浇筑层）N层（作业层）留空层留空一层，减少作业间歇使用长行程、大吨位液压双作用油缸（行程5m，顶升能力300t，提升能力30t，顶升速度100mm/min），一个行程即可顶升一个结构层，在很短时间内即可完成全部顶升工序。3.长行程、大吨位一、顶模系统介绍（二）顶模系统的创新点整个系统的伸缩牛腿采用小油缸驱动为伸缩的动力，所有小油缸和顶升油缸采用一套智能化控制系统。集中控制台:收集压力、行程信号，指示系统动作平衡阀:保持油缸压力稳定、自锁。电磁换向阀:控制系统动作4.智能化控制一、顶模系统介绍（二）顶模系统的创新点控制系统主要包括液控和电控两个分系统，实现对各个主缸和各个小缸的联动控制。行程传感器小油缸主油缸集中控制台电磁换向阀电磁比例阀泵站电动机油箱液压管路电控线路平衡阀压力传感器智能化控制效果：（1）行程控制精度1mm；（2）同步误差小于3mm；（3）系统顶升标高误差小于3mm；（4）工作平台层间偏移小于5mm；（5）平台自动调平；（6）立柱垂直度自动调整；（7）达到自动急停条件时自动急停。4.智能化控制一、顶模系统介绍（二）顶模系统的创新点模板上部通过导轮连接在钢平台下导轨梁上，模板支设及拆除均为有轨作业。每块大模板设计为四块小钢模板拼接组成，便于直墙变弧墙、层高变化拆分使用。5.空间三维“可调模架”一、顶模系统介绍（二）顶模系统的创新点5.空间三维“可调模架”一、顶模系统介绍（二）顶模系统的创新点利用导轮装置挂设在钢平台下的吊架梁上，实现挂架滑动，设翻板装置，翻板端部设置伸缩板，大横杆可水平转动，使模架能够按结构的需要变化。挂架结构一、顶模系统介绍（二）顶模系统的创新点挂架结构实景一、顶模系统介绍（二）顶模系统的创新点N层N-1层N-2层钢筋绑扎，同时下层拆模系统顶升模板支设同时下腿回收二、顶升操作流程（一）顶升过程目前尚无国家标准和行业标准，为了顺利安装广州东塔项目项模系统，特编制《广州东塔项目总承包工程智能顶模系统验收规程》，供内部验收使用。三、顶模系统验收规程三、顶模系统验收规程（一）规程目录目录1总则…………………………………………………………………12术语…………………………………………………………………13基本规定……………………………………………………………24钢模板验收…………………………………………………………55顶模洞口留设………………………………………………………116顶模预埋件安装……………………………………………………117支撑梁及油缸安装…………………………………………………138支撑柱安装…………………………………………………………179钢平台系统安装…………………………………………………....1910挂架系统安装………………………………………………..…….2811液压系统安装与调试…………………………………….………..3112第一次顶升验收…………………………………………….……..37附录A-钢模板质量检验评定方法………………………………..….40附录B-焊缝外观质量标准及尺寸允许偏差……………………..….44附录C-钢结构检查记录表………………………………………..….46附录D核心筒液压顶升系统安装使用及维护说明书……………...56广州东塔项目总承包工程智能顶模系统验收规程项目允许偏差(mm)检查方法外观尺寸长±10钢卷尺宽±5钢卷尺钢板厚±1卡尺板面平整度f1≤1.00直角尺、塞尺凸棱直线度f2≤0.50直角尺、塞尺补强钢板平面位置±10钢卷尺平面尺寸(长、宽)±20钢卷尺厚±1卡尺油缸孔位孔位置±2钢卷尺孔大小±5钢卷尺销轴洞体位置±2钢卷尺大小+5钢卷尺外观尺寸长、宽±10钢卷尺钢板厚±1卡尺灵活度要求位于支撑牛腿正中部，伸缩灵活焊脚±1焊角尺防锈漆外观油漆涂刷均匀不得漏涂、皱皮、脱皮、流淌顶模支撑梁检查尺寸允许偏差（mm）三、顶模系统验收规程（二）规程部分内容三、顶模系统验收规程（二）规程部分内容项目允许偏差(mm)检查方法圆管外观尺寸高度±5钢卷尺直径±D/500钢卷尺钢板厚±1卡尺油缸底座外观尺寸底座截面尺寸±5钢卷尺钢板厚度±2钢卷尺坡口宽度≥设计坡口宽度钢卷尺、卡尺法兰盘外观尺寸截面尺寸±D/500钢卷尺钢板厚度±2钢卷尺油缸长度l/1000钢卷尺直径±D/500钢卷尺垂直度h/1500经纬仪灵活度油缸应位于支座及油缸管正中部，伸缩灵活螺栓孔位置±2钢卷尺直径+1钢卷尺焊脚±1焊角尺防锈漆外观油漆涂刷均匀不得漏涂、皱皮、脱皮、流淌油缸检查尺寸允许偏差（mm）三、顶模系统验收规程（二）规程部分内容工程名称提升楼层序号检查项目验收意见责任部门责任人员验收日期一是否按图施工技术设计部二结构安装质量检查1焊接节点钢结构部质量部2螺栓连接节点3构件定位尺寸4后加固节点处理5主要构件变形情况质量部6油缸及钢柱支撑系统垂直度质量部7液压油路及各阀门、接头工程部8电控线路及各电器元件工程部9同步控制系统工作性能工程部三顶模安全系统检查1防护体系检查安全部2用电安全检查安全部3消防安全检查安全部四提升准备工作检查1看护人员到位情况施工一部2通讯检查系统施工一部3行程内障碍物清理情况施工一部4预留洞口定位、尺寸及标高情况施工一部提升总指挥提升命令年月日时分开始提升总指挥(签名)：顶模系统验收表三、顶模系统验收规程（三）顶模相关规范的编制我们作为广州东塔参建团队，曾担任过广州珠江新城西塔工程和深圳京基工程的建设者、也是智能顶模系统的发明者，有责任肩负起智能顶模系统国家规范编制的殊荣。在东塔工程实施过程中，我们将陆续编制《智能顶模设计规程》、《智能顶模操作手册》、《智能顶模验收规程》，以指导项目的设计、施工及验收工作，并在此基础上进一步挖掘与升华，编制国家级的《智能顶模设计、施工及验收规范》，将智能顶模系统在全国范围内推广应用。序号项目爬模提模顶模体系1工艺间歇等待混凝土早期强度发展约1天无2顶升速度每层爬升5~10次每层3次，约6小时完成一层提升每层一次，2个小时完成一层顶升3模板转运无约需1天无4模板支设逐块支设拼装，单层约需1.5天顶升精确控制，每层需7个小时5模板拆除约需1天不占工期不占工期6钢筋、机具吊运需多批次吊运，约需四个半天，对其他工序影响大可大批量吊运，约需半天，不占用工期，对其他工序影响小7高空改装结构转换后不适应需进行结构改装无需改装8平均单层施工时间6.5天5天3天四、与同行业同类工艺的对比（一）施工速度快采用最少顶升点数的整体大刚度平台，传力路径明确，简化顶升工序施工过程是全封闭空间作业，使高空作业变为平台作业减少了超高层施工中料具二次转运带来的安全风险采用智能化的操作系统进行管理四、与同行业同类工艺的对比（二）更安全大刚度平台智能化控制系统大型墙体模板更好的工作平台并可作为很好的测量中转平台确施工的要求，结构轴线控制精度更高更容易保证混凝土的质量四、与同行业同类工艺的对比（三）质量保证顶模系统的大刚度平台、灵活易调的模架措施构件及可以通向各个变化区域的轨道，使得系统在应对结构变化时调节方便。四、与同行业同类工艺的对比（四）适应性强序号项目爬模提模顶模1前期投入约600万元约650万元约700万元2材料损耗爬锥埋进墙内，不可重复利用，约45万元措施支撑柱埋进墙内，不可重复利用，约150万元基本无材料损耗3周转利用经改装可周转3~5个工程经改装60%可周转3~5个工程无需改装，可周转5~7个工程4能源损耗集群支点的集群动力，能耗大，平均为30个18kW动力，运行10小时完成1层爬升，总耗电约50万度一台22kW运行2小时完成1层爬升，总耗电约4100度四、与同行业同类工艺的对比（五）使用成本低以广州西塔工程为例：序号项目爬模提模顶模5人工投入模板逐块支拆拼装，定额人工费用约280万元模板逐块支拆拼装，并需人工二次转运，定额人工费用约350万元大面积模板整体支拆，无需人工转运，定额人工费用约110万元6机械投入占用较多的塔吊资源（塔吊一次吊运重量受平台载荷限制，需分多次吊运，每次约3~5吨），垂直运输机械投入大平台载荷允许一次吊运钢筋30~50吨，塔吊运能占用少，垂直运输机械投入少7工期效益/可节省工期约40%四、与同行业同类工艺的对比（五）使用成本低备注：以上数据摘自《广州国际金融中心施工》广州国际经融中心，建筑物总高度440.75m,总建筑面积45.1926万m²，地下室四层，地上103层京基100项目，建筑物总高度441.80m,总建筑面积58.4642万m²，地下室四层，地上100层广州东塔（在建），地下5层，地上112层，建筑高度530m，总建筑面积50万㎡。六、顶模系统的荣誉随着经济的高速发展，超高层建筑越来越多，造型设计也越来越新颖，智能顶模系统的开发及成套综合施工技术的应用解决了超高层建筑混凝土结构施工应对结构频繁变化措施复杂，工期时间长，高空改装作业量大、操作风险高的问题，代表了今后同类工程施工技术发展的方向。介绍完毕谢谢！