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空中造楼机:平均四天盖一层

来源:科技日报2019-07-17 08:57

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  重约2000吨,顶升力4000多吨,封闭式全钢结构,平台面积1600平方米,施工荷载2300吨,在千米高空,能抵御10级大风。置身其上,工人如履平地,可同时进行4个楼层、多个工种流水作业,平均4天盖一层。

  这就是我国首创的智能化程度最高的顶升钢平台,人称“空中造楼机”,已成功应用在北京第一高楼、高528米的中国尊项目建设上。

  抗震8度、上下两端粗中间细、零施工场地……中国尊的建成拿下了多项纪录,其中包括八项世界纪录和十五项中国之最。

  没有楼体四周密密麻麻的脚手架和防护网,而是把“空中造楼机”直接罩在楼顶。“没有‘空中造楼机’,中国尊不可能仅用5年就如期完工。”时任中国尊项目建设执行总工许立山表示,使用“空中造楼机”为中国尊建设节省工期20%。

  这个“空中造楼机”是个什么组合?是怎么发明出来的?如何实现“骑”在楼顶造楼?

  资料显示,“空中造楼机”系统主要由钢框架系统、支撑与顶升系统、模板系统、挂架系统及附属设施系统以及一台ZSL380动臂塔吊组成。

  “类似一个‘钢罩’布置在核心筒上部,支撑在核心筒外围墙体上。”中国建筑集团公司(以下简称中建)研发团队成员李险峰(化名)告诉科技日报记者,所有建筑功能全被集成到一个平台,并有施工电梯直达平台,实现卸料平台、混凝土布料机、临建设施、物料堆场等与模架的融合。

  “空中造楼机”前后历时十几年,共经过四代技术升级。

  进入新世纪,超高层建筑越来越高、结构越来越复杂,不仅要承受较大的垂直荷载,还要承受较大的水平荷载,传统模架难以满足要求。如何在保证质量与安全的情况下提高建设速度?

  2005年,中建参与高432米的广州西塔总承包施工。该工程平面呈类三角形,外周边由6段曲率不同的圆弧构成,总工期仅1007天。若采用传统施工技术,根本无法如期完成建设任务。

  “面对严峻挑战,我们提出了一个大胆设想。”李险峰介绍说,就是用一个悬挂模板与挂架的钢平台,采用大行程、高能力、支承在剪力墙预留洞处的液压千斤顶顶升,整体同步上升一个高度,完成上一楼层的混凝土结构施工。

  这就是“空中造楼机”的前身,也称第一代顶模——低位顶升钢平台模架体系,相比传统施工技术,第一代顶模建设速度最快达两天一层。

  为降低成本,实现“顶模”在不同项目间的周转使用,2009年,中建成立攻关小组,成功将模架“拆分”成多个标准组件,组成一个装配式结构,随后在福州世茂国际中心、福州宇洋中央金座和天津117大厦等工程建设中大显身手。

  2012年,为应对高438米、不规则设计的武汉中心项目,中建团队进一步创新,打破传统设计思路,利用核心筒外侧墙体表面2—3厘米素混凝土微凸构造承力,单个支点承载力达400吨,研制出微凸支点智能控制顶升模架,被称为第三代顶模,顶部平台长35米、宽35米,为项目建设提供了充足的施工空间和材料、机械设备堆场。

  这一创新将推力大幅提升至2400吨,可同时顶起3万名成年人。最大高度27.8米,竖向横跨三个半结构层,实现了钢筋绑扎层、混凝土浇筑层、混凝土养护层分层流水施工,同时还专门研发了智能综合监控系统。

  创新无止境。在第三代顶模的基础上,经过近两年的研究试验,2014年,中建团队进而研制出升级版“自带塔机微凸支点智能顶升模架系统”,即超高层建筑智能化施工装备集成平台——一个真正意义的“空中造楼机”。

  这是全球首次将超高层建筑施工的大型塔机直接集成于平台上,实现了塔机、模架一体化安装与爬升,并将核心筒立体施工同步作业面从三层半增至四层半。业内专家认为,这一创新突出解决了塔吊爬升与模架顶升相互影响、爬升占用时间长、爬升措施投入大等制约超高层建筑施工的难题。(矫 阳)

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