本刊記者 張磊慶

中國(guó)尊項(xiàng)目智能頂升鋼平臺(tái)的應(yīng)用

Application of Z15 Tower project intelligent lifting mechanism steel platform

本刊記者 張磊慶

近日，本刊記者前往北京市CBD核心區(qū)，采訪參觀了建設(shè)中的中國(guó)尊大廈。吸引記者前往的除了中國(guó)尊是在建北京第一高樓，是世界上第一座地震8度設(shè)防區(qū)超過(guò)500m的超高層建筑外，還在于該項(xiàng)目使用了世界房建施工領(lǐng)域面積最大、承載能力最高、與大型塔機(jī)一體化結(jié)合的智能頂升鋼平臺(tái)。

中國(guó)尊位于北京CBD核心區(qū)Z15地塊，緊鄰CCTV新址南側(cè)，建筑高度528m，總建筑面積約43.7萬(wàn)m2，地上108層，該工程由中信股份投資建設(shè)，中國(guó)建筑股份有限公司-中建三局集團(tuán)有限公司（聯(lián)合體）承建。中國(guó)尊大廈總用鋼量超過(guò)14萬(wàn)t，建設(shè)難度前所未有。面對(duì)大截面多腔體巨型鋼管柱、超厚鋼筋混凝土鋼板剪力墻核心筒的結(jié)構(gòu)形式以及工期緊、場(chǎng)地小、交通緊張等一系列困難，如果采用常規(guī)施工方法很難達(dá)到施工要求，而核心筒作為超高層施工的核心，在施工中更是要依賴頂升鋼平臺(tái)技術(shù)。

第三代智能頂升鋼平臺(tái)

智能頂升鋼平臺(tái)是中建三局技術(shù)中心牽頭自主研發(fā)的第三代超高層施工頂升模架，具有承載力高、適應(yīng)性強(qiáng)、智能綜合控制等特點(diǎn)。

中國(guó)尊大廈項(xiàng)目使用的智能頂升鋼平臺(tái)與武漢中心、深圳華潤(rùn)、武漢綠地中心等高端項(xiàng)目使用的模架體系均屬中建三局自主研發(fā)的第三代模架體系，在前三個(gè)項(xiàng)目積累大量運(yùn)行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步創(chuàng)新，將大型設(shè)備與智能頂升鋼平臺(tái)系統(tǒng)集成，將兩臺(tái)M900D大型動(dòng)臂塔機(jī)安裝在頂升鋼平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)了塔機(jī)與鋼平臺(tái)同步頂升，大大節(jié)約塔機(jī)自行爬升的時(shí)間，提高塔機(jī)的利用效率，從而加快施工進(jìn)度。智能頂升鋼平臺(tái)技術(shù)利用獨(dú)創(chuàng)的混凝土微凸支點(diǎn)將頂升鋼平臺(tái)支撐在核心筒墻體上，以液壓油缸和支撐架作為鋼平臺(tái)的頂升與支撐系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全新的頂撐組合模式，解決了超高層塔樓核心筒施工中常見的墻體內(nèi)收、吊裝需求空間大、安全要求高等施工難題。

中國(guó)尊項(xiàng)目整體施工圖

經(jīng)過(guò)對(duì)超高層施工裝備的不斷研究與試驗(yàn)，中建三局相繼研發(fā)了第一、二、三代超高層施工智能頂升鋼平臺(tái)，并逐步實(shí)現(xiàn)了模架與包括大型塔機(jī)在內(nèi)的各類施工裝備、設(shè)施的集成，同時(shí)引入智能監(jiān)控系統(tǒng)，初步形成了“智能化超高層建筑施工集成平臺(tái)”，使超高層建筑施工的工業(yè)化、智能化及綠色施工水平得到顯著提升。

2015年6月15日，“超高層建筑智能化施工裝備集成平臺(tái)系統(tǒng)研究與應(yīng)用”經(jīng)鑒定，整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。該集成平臺(tái)是中建三局自主研發(fā)的新一代超高層建筑施工操作平臺(tái)，可滿足復(fù)雜超高層建筑高空施工要求并為設(shè)備集成提供保障。該平臺(tái)主要有以下創(chuàng)新點(diǎn)。

1）施工集成：創(chuàng)造性提出并實(shí)現(xiàn)超高層建造大型塔機(jī)、施工電梯、布料機(jī)、模板、堆場(chǎng)等施工用設(shè)備設(shè)施集成安置在平臺(tái)上，優(yōu)化了資源配置，減少了設(shè)備干擾，較傳統(tǒng)方法施工速度提升30%。

2）高承載力：發(fā)明設(shè)計(jì)了一種利用墻體表面素混凝土微凸傳力的承力構(gòu)造及巨型空間框架結(jié)構(gòu)，單支點(diǎn)承載力達(dá)400t，多支點(diǎn)的共同作用使平臺(tái)整體可承受上千噸荷載、抵抗15級(jí)大風(fēng)作用。

3）高適應(yīng)性：發(fā)明自適應(yīng)支承系統(tǒng)、角部開合機(jī)構(gòu)、伸縮機(jī)構(gòu)等可變機(jī)構(gòu)，解決了墻體內(nèi)收、外擴(kuò)、傾斜、伸臂桁架外伸牛腿施工等各種復(fù)雜情況下的平臺(tái)使用問(wèn)題。

4）智能監(jiān)控：自主研發(fā)與應(yīng)用國(guó)內(nèi)首套具有全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控集成平臺(tái)狀態(tài)和預(yù)警功能的智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

目前，該成果已獲得6項(xiàng)發(fā)明專利、8項(xiàng)實(shí)用新型專利，并成功應(yīng)用于武漢綠地中心、北京中國(guó)尊項(xiàng)目，全球首次將超高層建筑施工大型塔機(jī)（武漢綠地中心1臺(tái)ZSL380、北京中國(guó)尊2臺(tái)M900D）直接集成在平臺(tái)上。

鋼平臺(tái)頂升油缸及智能監(jiān)控系統(tǒng)

大型塔機(jī)和鋼平臺(tái)的一體化

與傳統(tǒng)超高層施工模架相比，智能頂升鋼平臺(tái)為超高層建筑施工裝備的集成及智能監(jiān)控提供了重要媒介，實(shí)現(xiàn)了施工電梯直達(dá)平臺(tái)，卸料平臺(tái)、混凝土布料機(jī)、臨建設(shè)施、物料堆場(chǎng)等與模架的融合。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)近兩年的研究試驗(yàn)，中建三局在武漢綠地中心、北京中國(guó)尊項(xiàng)目，國(guó)際首創(chuàng)實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)自帶大型塔機(jī)，將超高層建筑施工的兩種大型施工裝備進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了塔機(jī)與模架一體化的安裝與爬升，顯著提升了超高層建筑施工工效。

目前，實(shí)現(xiàn)塔機(jī)與模架一體化有兩種方式。一種方式是塔機(jī)采用自立模式直接固定在智能頂升鋼平臺(tái)桁架上，塔機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)與模架通過(guò)基座焊接連接。武漢綠地中心項(xiàng)目將按照該方式把1臺(tái)ZSL380塔機(jī)、2臺(tái)ZSL60塔機(jī)固定在頂模上。另一種方式是塔機(jī)通過(guò)“抬轎子”的方式支承在其周圍4個(gè)智能頂升鋼平臺(tái)的支點(diǎn)上。塔機(jī)狀態(tài)類似于內(nèi)爬塔機(jī)，采用3道附著框傳遞塔機(jī)的荷載，其中第二道附著直接支承在智能頂升鋼平臺(tái)的支承系統(tǒng)上，傳遞塔機(jī)承受的豎向荷載，當(dāng)平臺(tái)頂升時(shí)帶動(dòng)塔機(jī)一同向上運(yùn)行。中國(guó)尊項(xiàng)目按該方式安裝了兩臺(tái)M900D塔機(jī)。

中國(guó)尊項(xiàng)目共布置4臺(tái)動(dòng)臂式塔機(jī)，2臺(tái)M1280D和2臺(tái)M900D塔機(jī)分別在核心筒內(nèi)對(duì)角布置。M900D塔機(jī)起重臂長(zhǎng)55m，最大起重量超過(guò)64t，M1280D塔機(jī)最大起重量100t，自由高度60m。施工過(guò)程中，固定于智能頂升鋼平臺(tái)上的2臺(tái)M900D塔機(jī)將隨頂模一起爬升至500多m；2臺(tái)M1280D塔機(jī)則隨著施工進(jìn)度自行爬升至超過(guò)500m的施工作業(yè)面。通過(guò)塔機(jī)與模架一體化安裝與爬升，突出解決了塔機(jī)爬升與模架頂升相互影響、爬升占用時(shí)間長(zhǎng)、爬升措施投入大等制約超高層建筑施工的關(guān)鍵因素。中國(guó)尊項(xiàng)目的兩臺(tái)M900D塔機(jī)相比常規(guī)塔機(jī)安裝方式，可減少塔機(jī)自爬升28次，節(jié)省塔機(jī)爬升影響的工期約56天，減少塔機(jī)預(yù)埋件400t。

集成在鋼平臺(tái)上的塔機(jī)、混凝土布料機(jī)等設(shè)備

智能頂升鋼平臺(tái)的應(yīng)用

在武漢綠地中心項(xiàng)目，智能頂升鋼平臺(tái)首次實(shí)現(xiàn)了在頂模平臺(tái)上自帶“一大兩小”3臺(tái)塔機(jī)，實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)自帶塔機(jī)爬升。武漢綠地中心的頂模平臺(tái)偏向于輕質(zhì)化設(shè)計(jì)，平臺(tái)自重約1900t，支點(diǎn)頂升力達(dá)4000t。同時(shí)，平臺(tái)采用先進(jìn)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模架運(yùn)行狀態(tài)、環(huán)境情況，確保平臺(tái)安全、高效、精準(zhǔn)運(yùn)行。

作為在建北京第一高樓，世界上第一座地震8度設(shè)防區(qū)超過(guò)500m的超高層建筑，中國(guó)尊應(yīng)用的智能頂升鋼平臺(tái)體系由鋼框架、支撐與頂升、掛架、模板和附屬設(shè)施五大系統(tǒng)組成，總用鋼量約2300t，最重構(gòu)件逾41t。該體系利用獨(dú)創(chuàng)的混凝土微凸支點(diǎn)將頂升鋼平臺(tái)支撐在核心筒墻體上，以液壓油缸和支撐架作為鋼平臺(tái)的頂升與支撐系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全新的頂撐組合模式，解決了超高層塔樓核心筒施工中常見的墻體內(nèi)收、吊裝需求空間大、安全要求高等施工難題，實(shí)現(xiàn)了模板、操作架、材料、機(jī)具同步頂升。智能頂升鋼平臺(tái)可有效抵御高空強(qiáng)風(fēng)的水平荷載作用，運(yùn)行更加平穩(wěn)，利用智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌控鋼平臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)，有效提升了安全性，在施工質(zhì)量、安全、進(jìn)度、環(huán)保等方面保障工程的施工履約。

據(jù)介紹，2015年2月10日，中國(guó)尊大廈項(xiàng)目主塔樓智能頂升鋼平臺(tái)體系開始安裝，3月19日安裝完成，4月12日順利完成首次頂升。截至8月13日，已完成16次頂升，核心筒高度已達(dá)96.2m。智能頂升鋼平臺(tái)計(jì)劃頂升總計(jì)104次，每層施工頂升一次，104層以上拆除鋼平臺(tái)，目前平均6天頂升一次。