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俄罗斯联邦大厦核心筒钢结构转换爬模同步爬升应用实践

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摘要:爬模在俄罗斯联邦大厦的运用,是一种在新技术形式下的大胆运用,爬模主要布置在核心筒内,主要承载受力也主要在核心筒内 ,一方面减少了爬模布置在的数量 ,也减少了液压分流马达的数量,降低了控制爬模同步爬升的难度, 一方面也增加了单个爬模所需要承受的荷载。本文就对俄罗斯联邦大厦这一工程为例,介绍了爬模技术在工程中的应用,并做了简要的总结。

关键词:自爬模体系;液压升降;核心筒;液压系统

中图分类号:TG315.4 文献标识码:A

1. 工程简介

1.1工程总体情况

俄罗斯联邦大厦工程位于莫斯科河克拉斯诺普列涅斯科沿岸大街,由A、B两座塔楼、两塔楼之间的观光电梯和基座部分组成,地上主体结构高度354米,建筑高度430米,为欧洲第一高楼,也是全钢筋混凝土结构建筑的世界第一高楼。占地面积达1.07公顷,总建筑面积37万m2,设办公区、观景台、高级饭店、健身中心以及其他休闲娱乐设施。

1.2工程概况

1.2.1结构形式

联邦大厦A楼共93层,总高约354米。从F32以上增加了4个钢结构转换层(F32、F33,F47、F48;F61、F62;F87、F88)。钢桁架要在核心筒厚墙内穿过,从而导致32层以下的爬模体系不能适用,需要将爬模的提升机构置于墙体侧面附着,保证爬模遇到钢结构桁架时大部分不需要拆除,减少二次拆除、安装的工作量。

1.2.2核心筒概况

本工程核心筒面积400m2,核心筒结构体系为现浇混凝土剪力墙体系,核心筒墙体内部有部分钢桁架(存在与钢结构转换层)。核心筒外墙楼板为现浇钢筋混凝土楼板。整个核心筒内部分两次施工面:即第一爬模施工面和第二爬模施工面。本篇仅考虑第一爬模面。具体分区见图一。

图一核心筒爬模范围示意图

现核心筒采用的液压自爬模体系ZPM-125提升点在核心筒内部,外部悬挑架,遇钢结构转换层时,只需拆除外部悬挑架即可。待钢结构转换层施工完毕,重新安装外侧悬挑架,减少了二次拆除和安装工作量,大大节省了时间。核心筒爬模剖面见图二和图三。

图二转换层施工时外挂架拆除后剖面图 图三外挂架安装后剖面图

1.3建筑层高

整个A座建筑共93层,标准层层高3806mm和3460mm,爬模以标准层高3806mm设计。如遇非标层,可对浇筑层高进行临时调整。如遇钢结构转换层,为保证预埋件正常埋设,可变更爬锥竖向位置。但是调整后的浇筑高度不应大于3806mm。

2.爬摸设计介绍

2.1 概述

联邦大厦施工组织部署 :

由于大厦的核心筒钢结构部分在 32层出现转换结构,钢桁架在墙内穿过,以前的滑模体系为在墙内顶升,不能适应现在的结构变化,改用爬模附挂在墙上 ,从而解决这个问题 ,整个核心筒共配置34套液压自爬模。分4部分爬升,具体分区见下表:

架体分区配置

具体爬模分区及相应机位见图四。

图四核心筒各分区爬模平面布置图

核心筒在爬升机构:爬升机构有自动导向、液压升降、自动复位的锁定机构,能实现架体与导轨互爬的功能。

2.爬模主要布置在核心筒内,主要承载受力也主要在核心筒内 ,一方面减少了爬模布置在的数量 ,也减少了液压分流马达的数量,降低了控制爬模同步爬升的难度, 一方面也增加了单个爬模所需要承受的荷载,这里我们专门在原有成熟的产品ZPM100的基础上有些改进,有了新的ZPM125来实现这个承载,同时利用现场材料,结合滑模的部分构件融合到 ZPM125。这样有效地利用了空间,时间,设备,人力等资源。提高劳动效率,降低了成本。另外由于核心筒内布置有一塔吊, 在布置了四个爬模来完成这一部分的墙体浇注。

3.改变传统的爬模结构,将支架系统根据需要进行重新设计,架体覆盖四个层高,主要有三个操作平台,从上至下分别为:上平台,主平台,吊平台,上平台为绑扎钢筋操作平台,可借助此层平台绑扎钢筋: 中层为支模操作平台,可在此平台上完成合模、拆模、清理模板等工作: 下层为爬升操作平台,也可以拆卸清理维护平台。当混凝土达到脱模要求后,将模板退出,最大可后移1200mm。

4. 结合俄罗斯的当地的气候情况,气温达到零下30~40°c,核心筒爬模由于基本被设计安装在核心筒内部,有悬挑架,能够全部结成一体,形成封闭的空间,在设置外挂架,挂有毡布,并在主平台上设置火炉,达到混凝土保养温度, 加快施工进度,提高工作效率。

图五各层平台编号

2.2各层平台活荷载

(上平台),设计承裁1.50KN/m2;(爬模提升时,荷载取0.75KN/m2);

(主平台),设计承裁0.75KN/m2;

(吊平台),设计承裁0.75KN/m2;(爬模提升时,荷载取0N/m2);

(外挑架上平台),设计承裁0.75KN/m2;(爬模提升时,荷载取0N/m2);

(外挑架吊平台),设计承裁0.75KN/m2;(爬模提升时,荷载取0N/m2);

说明:模板爬升及模板未处于合模状态时,①平台设计承载力亦为0.75/m2。

在同一状态时,最多允许两层平台同时承载(①、④为同一型号平台,②、⑤为同一型号平台);计算时,取①、②、④、⑤同时加载。

2.3液压自爬模的爬升工艺

2.3.1液压自爬模爬升工艺流程

液压自爬模是以液压为动力,通过导轨与支架互爬实现模板的自爬升,整个爬升过程均不需要任何其它吊升设备,安装及拆除除外。具体爬升流程见图六(以P3区为例)。

混凝土浇筑完后 拆模后移 安装附装置 爬升架体支模、安装埋件

绑扎钢筋 提升导轨浇筑混凝土

图六爬模标准爬升流程(P3区)

预埋件安装:将爬锥用安装螺栓固定在模板上,爬锥孔内抹黄油后拧紧高强螺杆,保证混凝土不能流进爬锥螺纹内。埋件板拧在高强螺栓的另一端。锥面向模板,和爬锥成反方向。

埋件如与钢筋有冲突时,将钢筋适当移位处理后进行合模。

提升导轨,请将上下换向盒内的换向装置调整为同时向上。 换向装置上端顶住导轨。

爬升架体时上下换向盒同时调整为向下,下端靠导轨。(爬升或提导轨液压控制台有专人操作,每榀架子设专人看管是否同步,发现不同步,可调液压阀门控制)

导轨提升就位后拆除下层的附墙装置及爬锥,周转使用。注:附墙装置及爬锥共3套,2套压在导轨下,1套周转。

2.4大面积核心筒浇筑,爬模实现同步。

由于爬模整体封闭,如何实现各个区域爬模爬升的同步性是关键。为了解决这个问题,体系采用了目前最先进的高压泵站、供油同步马达和压力保护溢流阀等新技术;在每一步提升时,千斤顶之间的最大高度差异仅在5-8毫米之间(每提升一步300mm)。最终使模板很平稳的提升到位。

此套爬模需12个机位的同步爬升,且各爬升区域的顶升力相差悬殊。传统的液压设备同步阀最多仅能控制2—8个相同的执行元件,在这里不能很好的达到同步效果。为了实现爬升过程的同步,模板公司采用了目前最先进的同步分流马达,并结合压力保护溢流阀使用,有效的保护了液压各原件,并且延长了使用寿命,此同步分流马达可以有效控制液压系统的分流。十二路同步分流马达是由12个单个齿轮液压马达通过联轴节连接而成的,通过一个主油孔进行供油,根据支路分流要求输出油体分到12个分支,保持各油路的流速一致即可以实现12路油路的同步。由于各油路需要的压力相差悬殊,在各油路出口又增加溢流阀来控制油路的压力,也满足了同步分流马达的的补油及预防压力过高

3. 俄罗斯联邦大厦爬模使用效果

在对俄罗斯联邦大厦工程前期调研之后,充分研究设计图纸,我们因地制宜,结合现场的实际工程需要,在原有的产品上进行调整,对墙体截面形状及混凝土的施工工艺的要求全面分析计算,对模板方案、整体施工工艺反复比较,制定了方案,并保证了其设计的安全性、经济性和合理性。

爬模在俄罗斯联邦大厦的运用 ,我们认识到,爬模不受传统的滑模对结构的限制和约束,特别是在高层建筑物中,由于考虑更多因素的荷载,墙体增加桁架,钢结构发生转换,滑模不能继续使用,必须换用新的模板体系,从而导致工期,人力,物资的浪费;并在爬升时,由于单个滑模顶升荷载受限,从而存在有多端口动力单元,油缸数量很多,爬升同步性难于得到保证。

附墙爬模就能很好的解决这一问题,即使到了较高层,只需要做局部调整就能满足施工要求。

当然在工程实践中,我们依然存在一些问题 ,理论和实践总存在一些差异,高层建筑物具体施工中,既要保证工程质量,又要确保工程安全 ,在爬模布置合理的同时,也要考虑经济性。

在蓬发的俄罗斯经济下,大量工民建筑物正在待兴建设,建筑及建筑材料市场在俄发展前景是非常广阔的。俄居民对新建住宅需求较高,俄房地产市场进入活跃期,近两年俄开发的房屋面积已相当于前10年甚至20年的总和。目前俄罗斯仍在生产中国已经淘汰的建筑材料。虽然大宗建材如钢材、木材、水泥价格较低,但由于产量供不应求,每年仍需大量进口。目前,俄罗斯主要从英国、德国、美国、意大利、芬兰、瑞典、丹麦等国进口上述建筑材料,虽然质量上乘,但价格较高。相比之下,我国的建筑、装修材料在价格上具有明显的竞争力。中国建材的价格一般要比欧洲同类产品便宜一半左右。俄罗斯建筑业重视使用科技含量高和符合环保要求的材料,而中国建材在这方面具有比较优势,许多生产工艺已接近世界先进水平。

4.总结

爬模是属于90年代以来国内企业引进国外先进技术而自主研发生产的一种产品,目前技术已经日趋成熟, 与传统爬模技术处于新旧更替的阶段,在广阔的建筑市场面前,爬模在施工、节省人力,物力上具有明显的优势。爬模市场将大有所为。