在一片高楼林立之中,由中天控股集团联合旗下专业公司铠甲建科、恒筑钢构共同研发,在国内首批应用的SWP超级施工平台正静静地凌空立在宁波曼哈顿大厦塔楼核心筒上方。它,宛如一座天幕,透露着沉稳与智慧。
中天控股集团曼哈顿大厦项目位于素有“书藏古今,港通天下”美誉的历史文化名城宁波,项目西临城市主干道宁南南路,北临日丽中路。总建筑面积24.2万平方米,共计55层,总高度251米,是集超甲级写字楼、购物中心和高级公寓、云端会所等多种业态的摩天立体城市综合体,与鄞州公园仅一路之隔,在城市喧嚣之中,坐揽公园美景,繁华兼容生活。
扬帆起航 探索新方向
整体钢平台模架系统(以下简称顶模系统)是为大型超高层核心筒施工所设计的整体式顶升钢平台施工体系,相比于传统的爬模,具有承载力高、拓展性强、操作便捷、安全可靠等优点,从上世纪90年代的北美开始逐步应用于超高层地标项目的核心筒施工中,并且在250米以上的超高层施工中展现出了优秀的综合费效比。
作为模架行业旗舰级的产品体系,国内已有部分头部施工企业开展顶模系统在超高层施工中的应用探索,形成了一系列的技术积累。为此,中天控股集团也积极聚合多方力量,开展技术研究和项目试点。早在第七个三年规划期间,中天控股集团就提出“强技术”举措,成立模架研究所,主要研究铝模、塑料模板、爬架、爬模、顶模等各类模架产品的市场状况和技术成果应用。作为其中关键技术之一,超级施工平台SWP成为技术专家们重点关注方向。
以此前多个项目的数字模拟、虚拟建造及针对性解决众多问题为基础,在综合了项目业态、施工建造阶段等多种因素考虑后,中天控股集团最终选定曼哈顿大厦为实施载体开展顶模系统研究应用,致力于打造出一套适合国内行情、综合性价比更高的顶模系统,逐步形成中天在“高大难”项目领域的核心竞争力。
攻坚克难 研发新平台
综合考虑国内外成功的案例和产品性价比,中天控股集团决定将研发的SWP超级施工平台定性为中型集成式整体顶升平台模板体系。为此,中天控股集团各个专业条线的技术工程师充分联动,会同曼哈顿大厦项目部开始着手技术方案及施工工法研究。
该项目核心筒平面为长方形,长度方向最大36.9米,长宽比接近3.6,核心筒内混凝土构件分布不规则、洞口尺寸大,同时核心筒内设置了2台内爬动臂塔吊、2个施工电梯,并保留了部分水平结构同步施工,且考虑到钢平台附带布料机及较大的堆载,致使钢平台机位设置困难,给项目方案设计带来挑战。
方案设计、修改过程中,经历了核心筒结构图的重大调整及现场需求的变更。根据现场要求和核心筒结构形式的复杂多变,产品结构形式由最初的大跨度贝雷架方案调整为H型钢方案;考虑到施工机械对钢平台的水平荷载会导致钢架自重大量增加、立柱截面增大,并有额外的安全风险,施工机械荷载从整合布料机及内置施工电梯转变为仅整合布料机;机位布置也从机位外置,到内外置混合,再到全部内置的变化。整体方案历经8次迭代最终成型,进入深化和落地阶段。
由于采用轻量化多点位的设计思路,该套顶模系统可针对不同的施工方法和建筑布局进行模块化的方案调整和布置。常规顶模系统采用大截面的钢梁牛腿作为支撑系统,需要墙体留洞、二次封闭等额外工序,也更需要设计配合复核,而该套顶模系统可以更加灵活地布置在不对称的墙体上,甚至能在圆形核心筒部位做到环向布置,普适性更强。后续也可集成更多智能化和自动化的施工设备,成为智能建造“造楼机”的基础搭载平台。
专心专注 实现新突破
方案基本成型后,中天控股集团组织该领域专家先后进行多次内部评审、联合评审,通过评审、讨论、修改、优化,逐一解决各工况下顶模系统与内爬塔吊、施工电梯、主体结构等的交界碰撞问题,进一步优化了平台结构布置及关键节点构造。
该顶模体系采用长行程千斤顶,顶升时立柱上下两支座间的最大距离达10米,对立柱的稳定性设计要求高。为了减少剪力墙留洞、降低后续施工难度,也为了机位布置更加灵活,支座处采用了剪力墙内预埋爬锥的方式,而爬锥锚固系统的承载力计算在国内尚没有合适的规范可以作为依据。为确保安全性,项目采取增加撑墙滚轮和斜撑杆件等方式来增加立柱侧向支撑,进而加强立柱的稳定性。同时针对爬锥锚固系统的承载力进行了多次试验,实验结果表明在混凝土强度不超过20兆帕时,爬锥的拉拔和抗剪承载力均达到设计荷载的2倍以上。本平台的爬锥设计计算和试验结果也填补了国内在这方面理论计算和实践数据的空白。
完善后的SWP超级施工平台,每个机位设计承载力60吨,同时可用少量机位实现核心筒整体施工。平台采用多个40吨级的长行程千斤顶,利用自动控制的液压动力系统,实现一键顶升,一次顶升一个楼层高度(2.8米~4.9米)。SWP超级施工平台主体结构采用钢框架-支撑体系,顶部为整体钢平台,可实现整体的作业面及较大的堆载能力,可集成布料机,并悬挂核心筒墙体模板及4~5层的施工平台,大大节约了塔吊运力和施工时间,最快可实现5天一层的核心筒施工速度。
在经过了一个多月紧锣密鼓的安装施工和堆载试验后,1月17日,中天控股集团自有的超级施工平台终于屹立在高空,成为中天探索新建造方式的又一力证。
回首过往,皆为序章,聚力前行,征程再起。超级施工平台的研发和使用,在中天控股集团技术发展道路上具有里程碑式的作用和意义。中天控股集团将继续强化技术进步,助推行业进步。