超高层建筑筒体模板及支撑体系施工技术研究

超高层建筑筒体模板及支撑体系施工技术研究

张中华

（中铁十一局集团建筑安装工程有限公司，湖北 武汉 430064）

建筑行业迅速兴起，超高层建筑更以惊人的速度发展起来，数量呈增长趋势，高度也持续增加。摘 要：随着经济与社会的不断发展，

从我国大多数超高层建筑行业的发展现状来看，基本都选择“外框架+内筒体”的方式，这种核心筒结构设计理念的出现，对主体结构施工质量及安全提出了更高要求。顶升模架作为我国建筑工程领域中新“十大技术”之一，更好地解决了超高层核心筒体结构施工难题。顶升模架并不是完全适用于各种施工单位，需具体问题具体分析。本文主要以顶升模架的实际应用为研究对象进行了详细的阐述，并提出优化顶升模架系统减少该模架资金投入，促进周转性能的提升以及功能的发挥。关键词：超高层建筑；筒体模板；优化顶升模架系统中图分类号：TU973.31；TU974 文献标志码：A 文章编号：1006-6012（2019）04-0261-03

2019年10月8日武汉市秦园路风塔配套综合开发项目的核心筒体结构封顶，标志着又一综合性超高层建筑物即将诞生，令人惊叹的是工程施工速度，平均一层所消耗的时间为4d，这个速度是绝大多数同行业无法达到的，之所以能够取得这样的成绩，是因为在工程实施的过程中应用了顶升模架。在顶升模架施工的过程，合理布置立柱点，优化模架系统，以最少的材料、设备投入达到预定的施工效果。武汉秦园路风塔配套综合开发项目在较短的时间内完成工程建设，意味着采用科学、合理的施工模式是十分必要的，这也从侧面反映出应用顶升模架的必要性。1 超高层建筑结构设计特点

超高层建筑的主要特点就是建筑物的高度比其他建筑物要高出很多，在结构设计方面的要求也相对较高。在对该类型建筑物进行规划设计的过程中，必须充分考虑其抗震能力以及水平风的承载能力，原因在于当建筑物的高度达到一定水平后，自身已经很难承受来自水平荷载的压力，很容易发生变形现象。在这种背景的影响下，筒体结构应运而生，该结构的提出者Fazlur Khan最早将筒体结构应用于超高层建筑物中，该结构体系可以在很大程度上提高建筑物的刚度与承载力，也是促进超高层建筑物高度不断上升的动力。“外框架—内筒体”是目前超高层建筑中普遍应用的模式，外框架主要有三种类型，分别是钢管混凝土模式、型钢混凝土模式以及钢框架模式。如图1所示是该结构的详细构成信息，这种结构的主要优势表现

图1 超高层建筑核心筒结构施工

在以下方面：具有很好的承载力，可以很好地抵御外部压力的影响，能够有效预防地震等对建筑物整体性能的影响。2 顶升模架的组成及工艺原理

2.1 顶升模架的组成

如图2、图3所示是顶升模架的详细构成图例，该模架的应用为保质保量安全地完成超高层筒体结构施工提供了有力保障，是国家大力支持的新技术之一。

图2 顶升模架模型

图3 顶升模架的组成

整个顶升模架体系的组成如下：（1）钢平台系统。钢平台系统是顶升模架的重要组成部分，钢平台为桁架结构，桁架结构分为主桁架、次桁架以及各种吊挂梁。钢平台下面吊挂模板、内外架等，平台上面放置施工机械，也可适当作为施工材料堆放场等。钢结构平台的刚度及强度必须具足，且拥有较可靠的稳定性能，完全满足顶升模架的作业需求。

（2）支撑系统。顶升模架的支撑系统主要由液压主立柱组成，液压主立柱主要包含牛腿、顶升油泵、上下支撑箱梁、桁架立柱。每根主立柱都有一套完整的液压及控制系统。箱梁牛腿支撑在混凝土墙体上。

（3）悬挂脚手架系统。悬挂脚手架系统所处的位置在于墙体的两侧，它的主要作用在于可以为施工过程中很多工序的实施提供支持。其组成形式具有多样性的特点，例如走廊板、爬梯、安全网等形式。从不同的角度出发可以将悬挂脚手架系统分成不同的类型，如果从施工位置的角度考虑可以将其分成两种形式，分别是筒内脚手架以及筒外脚手架。由于工程施工过程中很多工序的衔接性要求比较高，因此对脚手架的高度有严格的要求，通常情况下应该达到3～4层楼层的高度，这样才能保证每个工序之间的有效衔接。建筑施工对安全性要求较高，高空坠物是常见的安全隐患，为了有效避免这类安全事故的发生需要对脚手架底板进行封闭，确保施工的安全性。

（4）模板系统。超高层建筑物的楼层高度较大，楼层数量也比较多，在顶升模架的选择上需要格外注意，应该综合考虑顶升模架的性能及高度，首先需要确保顶升模架的承载能力，无论是刚度还是强度都应该保持绝对的优势，能够有效避免在使用过程中发生变形现象；其次要确保模架的质量，可以被重复使用，减少工料消耗，能够在很大程度上降低工程的成本。

（5）动力及控制系统。构成动力系统的因素主要包括四方面，分别是控制阀、液压管路、泵站以及液压油缸。液压油缸主要有两种作用，一种作用主要承载整个顶升模架，能够很好地抵抗外部压力的影响；另外一种作用主要用于箱梁牛腿伸缩。动力系统与控制系统之间的联系是十分密切的，将两者有机结合在一起能够更好地促进顶升安全性。2.2 顶升模架的工艺原理

钢平台是构成顶升模架必不可少的一部分，它直接与模板及脚手架相连。顶升油缸每次工作的行程大约是一个楼层的高度，顶升模架顶升时，上箱梁牛腿收回，由顶升油泵顶升整个模架上升，此时模架主要由下箱梁支撑。施工的过程中核心筒内壁需要留出洞口作为传力点，然后借助伸缩牛腿的作用完成传力，洞口应留置在模架支撑箱梁水平部位。为避开钢筋牛腿端头做成梳状，为增加牛腿与混凝土洞口面的接触面积，在牛

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【创新与发展】

腿下方加设一块6mm厚钢垫块，增强主立柱支撑系统的稳定性。顶升模架在施工过程中功能的发挥离不开其他设施的支持，其中与其配合最为密切的是施工电梯，施工电梯所起到的作用是不容忽视的，所有所需材料的运输都是借助施工电梯实现的，包括人员的运输。如图4所示是电梯停靠钢平台的详细信息，由于钢平台和电梯之间的关联极为密切，住宅与房地产2019年4月

彼此之间的距离，距离过大或过小都会影响工程的正常施工，因此需要结合施工现场的具体情况确定距离大小。②钢平台主桁架模块和次桁架模块。该建筑项目所具有的核心筒结构是由三部分组成的，这三部分分别是钢柱、钢梁和伸臂桁架，钢平台为吊装施工的开展提供了一定的条件，因此在具体的施工过程中必须提前留出相应的孔洞。实践结果因此在规划设计过程中应该留出一定的位置设置电梯。在施工阶段考虑到电梯高度问题应该对脚手架和钢平台进行加强处理，待施工完成后再恢复到原来的样子。如图5所示是电梯停靠架底层的详细信息。

图4 电梯停靠钢平台

图5 电梯停靠挂架底层

3 工程案例

秦园路风塔配套综合开发项目位于武汉市秦园路南侧，处于和平大道与临江大道之间，于2019年10月8日核心筒体结构封顶，高达209.95m。该项目工程总建筑面积为100668.72m2，建筑物的功能比较齐全，集多种功能为一体，属于综合性建筑。该建筑物层高为4.1～5.6m，层高变化比较大，本工程主要结构形式采用钢管混凝土—核心筒结构，如图6、图7所示是项目的效果图以及施工现场实景。

模架各个模块的选择具有严格的要求，通常情况下对于主支撑结构的选择

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图6 项目效果图

图7 项目施工现场实景

应该从知名度较高的供应商预定，根据实际需求进行定制，其他的设备可以以租赁的形式引入，达到建设要求。详细的操作流程如下：

（1）主支撑结构系统。如表1所示是构件材料与配置的详细信息，在对模块进行配置的过程中首先需要实现建筑工程中立柱以及支撑箱梁的配置。

表1 构件材料和截面尺寸

模块结构杆件

材料和截面尺寸（mm）弦杆

H型钢440×300×11×18

主桁架

竖腹杆圆钢管114×12斜腹杆

双角钢90×10（间距16mm）次桁弦杆18b双槽钢（间距80mm）

架

腹杆8#槽钢

肢件

焊接H型钢320×300×12×16支撑立柱

斜缀条等边双角钢100×10（间距20mm）

横缀条

等边角钢100×10支撑

箱梁

焊接箱梁800×400×16×25

①支撑箱梁模块和支撑立柱模块。本工程平面结构形式是正方形，正方形的四个角点就是顶升模架安置的主立柱点，根据施工的需要，应该设置相应的内爬塔吊，而内爬塔吊的位置位于筒内。所有的设置在设置的过程中都要掌握好

显示塔吊是整个工程施工中不可缺少的一部分，尤其是内爬塔吊往往被设置在核心筒内，所以要求在对主次桁架模块进行设置的过程中必须留出足够的空间，避免发生碰撞现象。“网格法”是最适合本建筑工程的施工方法，考虑到整个支撑结构所承受的压力具有多样性的特点，因此在配置工作完成之后需要结合实际情况对具体的设备装置进行调整，优化钢平台钢梁截面，提高整个钢平台承载力。

（2）悬挂脚手架系统。该建筑工程标准层每层高度值是4100，4200，从实践结果来看，第9层是最适合安置外围脚手架的区域，因此决定将脚手架模块设在此层，而该建筑物的第7层则适合安置筒内脚手架，这样能够促进施工速度的提升。可以看出与筒内脚手架相比，外围脚手架设置的高度相对较高，原因在于这样设置可以更好地实现核心筒墙体和外框钢梁之间的有效衔接，为整个工序的顺利开展提供可靠的保障。从该工程施工的占地面积角度来看，钢平台场地是十分有限的，所以必须实现筒内脚手架和电梯的密切配合，在建筑工程施工的过程中将12层设置为出口脚手架模块，在6层设置上方脚手架模块。

（3）模板系统。如表2所示是墙体模板配置尺寸的详细信息，根据墙体结构自身的质量需要，结合顶升模工艺特点，本工程拟选择目前国内广泛使用，性能结构安全可靠的LY-86体系钢模板。该系列模板可定型化，模数化，模板刚度好，面板平整光滑，周转使用次数可达200次以上，本工程中途无须更换面板，以达到顶升到顶的要求。钢模板，由平模、阴角模、阳角模、钢背楞、穿墙螺栓、铸钢螺母、钢垫片等组成。本工程模板按层高4200mm设计，模板高度4400mm。 （下转第284页）

表2 墙体模板配置截面尺寸

采用6mm钢板加工制作，模板标准块宽模板度有2400mm、1800mm、1500mm等多种，面板配套小模板根据实际放样配模尺寸加工制作（包括角模），模板高度为4400mm墙

体模板竖采用80×40矩形钢管加工制作，

模背楞及其横向间距均为300mm，板边框

边框采用8#扁铁制作模板横采用双10#槽钢加工制作，间距

背楞900～1000mm对拉采用T18×6对拉螺栓，水平间距螺栓

600～800mm，竖向与横背楞间距相同

【创新与发展】

业街的设计提供更多可能性。参考文献：

[1]维卡斯·梅赫塔.街道:社会公共空间的典范[M].北京:电子工业出版社,2016.

[2]刘中莹.中国高校新校区学生街设计研究

住宅与房地产

[D].泉州:华侨大学,2007.

[3]王健.基于学生行为的高校老校区学生街空间评价[D].南京:南京林业大学,2016.

[4]罗念安.高校校园商业空间的设计与研究[D].西安:西安建筑科技大学,2004.

[5]刘欢长沙地区空间开放性高校周边商业空间

2019年4月

研究[D].长沙:湖南大学,2015.

[6]张毅.基于行为心理的高校校园商业步行空间研究[D].成都:西南交通大学,2012.作者简介：张书瑜（1997— ），女，湖北十堰人，本科，研究方向：建筑学。

The Impact of Street Space on Commercial Operation ——Taking Snack Street of Three Gorges University as an Example

Zhang Shuyu, Zhang Linyue

(College of Civil Engineering& Architecture, China Three Gorges University, Yichang, Hubei 443002)

problems existing in the design of Street commercial s pace and the corresponding rectification measures. Provide more ideas and thinking for the operation of Street commercial space and the construction of diversified commercial space.Key Words： street, commercial, space, college

Abstract：Based on the investigation and analysis of the snack street of Three Gorges University, this paper explores the

（上接第262页）

（4）油缸及控制系统。本建筑工程项目中所使用的控制装置以及油缸都是以租赁的方式引入的，在使用过程中涉及的设备维修以及保养问题也都是由租赁厂商负责的。结合本工程施工的具体情况将油缸的最大顶升力设置为400T，同时能够达到的最大行程是6000mm。4 结束语

本文主要以武汉市秦园路风塔配套综合开发项目为研究对象，对其施工过程中的详细情况进行了阐述与说明，证

明了顶升模架体系的重要意义。该工程在具体施工过程中由于优化了顶升模架系统，不仅大大缩短了工期，减少了工料消耗，还在很大程度上提高了工程的安全性，减低了废弃物的排放，为环境保护创造了有利的条件。这种施工方式比较适用于超高层建筑，随着时代的不断进步，这种方式的应用已经成为必然趋势，会不断得到应用与普及。参考文献：

[1]项立新.超高层筒体结构外墙模板施工技术[J].智能城市,2018,4(9):153-154.

[2]黄金彪.浅谈“液压爬模”技术在超高层建筑中的应用[J].神华科技,2018,16(5):93-97.[3]汪潇驹.超高层核心筒施工技术的研究与应用[J].建筑技术,2018,49(7):50-53.

[4]李成飞,闫维明,周大兴,等.超高层建筑施工整体顶升模架体系地震响应分析[J].工程抗震与加固改造,2018,40(1):28-33.

[5]曾凡奎,穆召龙,张建华.某超高层建筑核心筒大行程顶升模架施工技术[J].钢结构,2017,32(9):110-114+46.

作者简介：张中华（1983—），男，湖南邵阳人，工程师，研究方向；工程技术。

（上接第282页）地、树木、花草等构成的原生态田园环境，与传统民居建筑相互衬托才是最完美的。保护环境与民居建筑改造开发和谐一致，因此，一定在合理有效改造传统民居建筑时，同时保护好村落周围田园风光中的花草树木，避免遭到不必要的破坏。

2.3 动员社会力量资金，成立传统民居建筑专用维修管理基金会

传统民居建筑的保养维护过程，仅依靠政府财政支出不足以填补资金缺口，而且资金到位速度慢。通常由政府牵头，动员筹集社会资金，成立乡村传统民居

建筑专用维修管理基金会，围绕传统民居建筑改造项目大部分收益用于建筑日常的维修保养。

2.4 加强宣传，强化游客保护传统民居建筑意识

加强对游客宣传力度，强化其保护传统民居建筑的意识。同时限定每天参观民居时间和人数，减轻旅游参观对民居建筑和居民生活影响，还要做好定期维护保养工作。传统民居建筑既可以有效改造利用，又能得到合理的保护。

3 结束语

传统民居建筑历史悠久，民族文化价值深厚，必须加以合理的全方位维护，再不加以保护将逐渐消失。因此，无论政府、社会都主动承担责任，同时做好保护与有效改造协调统一，让乡村传统民居在历史长河中继续为中华民族绽放光芒。参考文献：

[1]周其蓁.传统村落建筑美学研究——以婺源县篁岭村为例[J].传播与版权,2017(6):126-128.

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