超高层自爬升电梯井模架的应用与创新

赵文超

上海建工一建集团有限公司 上海 200120

1 工程概况

卡地亚花园城国际度假中心位于成都市天府新区正兴镇田家寺村，地理环境优越，交通便利。该工程为超高层项目，总建筑面积约210 993 m2，地下约46 376 m2，地上164 617 m2。

主楼为地上67层、地下3层的超高层办公楼，建筑高度236.9 m。主体结构采用由钢筋混凝土框架（部分梁、柱为型钢混凝土构件）＋钢筋混凝土核心筒（部分部位的剪力墙内配置型钢）＋钢斜撑（人字形斜杆、单斜杆）所组成的框架-核心筒结构。单层面积1 256 m2，核心筒面积203 m2，内含2组各3个电梯井道，每组井道长8.3 m，宽2.6 m，井道道间仅1道电梯分隔梁隔开。标准层平面布置如图1所示。

图1 标准层平面布置示意

上部结构核心筒为钢筋混凝土剪力墙结构，采用钢筋混凝土内包工字钢骨柱、钢骨梁，在整个高度范围内剪力墙厚度发生3次变化（表1），外框柱采用钢筋混凝土内包十字形钢骨柱，外框柱间采用工字钢斜撑。

表1 核心筒剪力墙厚度随楼层变化

2 核心筒施工部署

2.1 方案比选

本工程的结构特点为钢筋混凝土核心筒结构作为内筒，钢梁连接内外筒，主梁多为劲性结构；不适宜选用水平结构滞后竖向结构3—5层，应选用竖向结构与水平结构同时施工的技术方案[1]。

本工程建筑高度236.9 m，地上共计67层，根据项目工期要求，单层结构施工仅为7 d，工期特别紧张。每栋塔楼各设置了1台塔吊，钢结构、各类施工材料、施工机械等的吊装导致塔吊的垂直运输压力极大。核心筒内含2组共6个电梯井道，单个电梯井尺寸2 625 mm×2 600 mm，面积6.825 m2，尺寸较大。选用何种施工工艺能够安全高效、造价合理地完成核心筒的施工尤为重要。

通过对钢管脚手架体系、筒子模、爬升模板、新型自爬升电梯井模架等核心筒施工工艺，结合项目实际特点进行优劣比选（表2）。由表2可知，根据项目的建筑结构特点、进度要求、经济成本等因素，确定了采用新型自爬升电梯井模架系统进行施工[2]。

表2 项目核心筒施工工艺比选

2.2 具体施工流程

主楼标准层高为3.4 m，结构1层起为标准层，外框的附着式升降脚手架从2层开始安装、搭设，至67层完成框柱、楼板的混凝土浇筑后进行高空拆除。电梯井道内的自爬升模架平台是以电动葫芦作为驱动装置的全钢附着式升降系统。

根据核心筒的平面布置情况，选择将电梯井的连系梁后做，将3个小井道合并成1个大的井道，每个电梯井道布置4榀机位，使用16.0 m高架体，覆盖4.5倍层高，架体提升满足结构主体施工防护要求[3]。架体自动爬升，同时施工平台可携带电焊机等小型机械。自爬升电梯井模架平台平面布置示意如图2所示，立面示意如图3所示。

图2 平面机位布置示意

图3 自爬升电梯井模架平台施工立面示意

卡地亚花园城酒店项目标准层核心筒的具体施工流程如下：

1）进行外框柱钢筋绑扎及核心筒钢柱焊接。在此阶段，电梯井内的爬架搭设自爬升电梯井模架设备平台可作为核心筒钢柱焊接操作平台，起到扩宽板面作业空间的作用。

2）外框柱钢筋绑扎完成后，开始进行梁板支模架搭设，同步进行核心筒劲性钢梁吊装及焊接工作。此阶段由于进行支模架大面积搭设，作业面空间紧张，此时平台主要用作焊接机械及气瓶放置平台，避免工序间相互影响，拖延工期。

3）先进行核心筒钢筋绑扎，再进行梁板钢筋绑扎。此时平台作为核心筒钢筋绑扎操作平台，起到提升核心筒施工质量，并保障施工安全的作用。

4）梁板钢筋绑扎后，进行下一节钢柱吊装、矫正及焊接工作，钢柱采用2层一节的方式进行施工。本阶段平台同样用作焊接机械及气瓶放置平台，不影响钢筋绑扎作业。

5）板面作业完成后，即可进行爬架及平台提升，然后浇筑混凝土，浇筑完成后重复标准层施工流程。

6）除板面作业施工外，平台下层可根据作业需要进行核心筒混凝土养护及修补工作，进一步提升核心筒电梯井道最终施工质量。根据设计要求，钢斜撑需滞后5层施工。

3 自爬升电梯井模架系统的结构原理及应用效益

3.1 自爬升电梯井模架平台结构

自爬升电梯井模架通过固定在建筑结构上的附墙装置实现导轨和模架体的固定，通过动力设备实现其交替爬升，完成体系的爬升运动。核心筒电梯井道模架由焊机设备平台、支模操作平台、第1道安全翻板、核心筒养护与修复平台、爬升与防坠装置、爬架控制箱与作业层电箱平台、第2道安全翻板等7个部分组成，如图4所示。

图4 自爬升电梯井模架三维效果图

其中，焊机设备平台和核心筒养护与修复平台可分别进行焊接、核心筒的养护以及核心筒的修复作业。同时，模架在支模操作平台和作业层平台分别设置安全防护栏杆，栏杆采用脚手管，安装在架片立杆外侧，用脚手扣件固定。走道采用钢板翻板，共设置2道安全翻板。

3.2 自爬升电梯井模架平台系统应用效益

在施工中，较大的建筑高度使得电梯井施工时模板支护变得尤为困难，而自爬升电梯井模架因其具有的支模平台，可以较好地处理这一难题。借助支模平台，可以在保证较高安全性的前提下完成钢筋绑扎、模板的拆卸和清理等一系列工作。

1）在标准层施工中，通过钢结构提前施工、流水搭接、核心筒电梯井模架等措施，将主体结构标准层施工周期缩短至4.5 d/层，其中核心筒自爬升电梯井模架起到了关键作用。

2）井道模架系统采用与外爬架相同的提升与防坠系统，可实现不占用塔吊自主提升，提升效率高，安全性较好。

3）井道模架系统顶部设置钢结构焊机与配套设备平台，解决了劲性结构焊接量大、焊接机械难以布置的问题。

4）井道模架系统能实现全封闭式井道防护，极大地提高了井道施工的安全性，且能解决板面电箱提升困难的问题。

4 自爬升电梯井模架技术的优化与创新

在自爬升电梯井模架技术实际应用的过程中，项目团队发现电梯井壁的垂直度控制仍然比较困难。而超高层建筑核心筒电梯井壁的垂直度、平整度、阴阳角是否方正等因素将直接影响电梯的安装质量、进度和成本，垂直度控制要求在0～50 mm之间。此外，超高层电梯井道的施工环境非常封闭，操作空间十分有限，传统工艺方法中的重力式线锤等测量方式施工效率低且不能保证电梯井道的垂直度。

针对电梯井道垂直度的控制问题，项目团队提出了一种优化发明—新型电梯井道垂直度调节装置，如图5所示。

图5 电梯井垂直度调节装置示意

激光接收装置通过接收到激光发射装置发射的激光，经过信息处理即可得到模架单元的位置信息以及垂直度信息，继而通过调节单元（穿墙螺栓、电动螺栓调节装置和控制箱）完成模架单元的垂直度调节，操作简单、精准度高、安全性好。

5 结语

超高层作为一个城市的标志性建筑，在建筑结构形式、进度成本要求等方面不尽相同，需要根据自有项目特点量身制定相关方案。在卡地亚花园城国际度假酒店项目的核心筒施工过程中，应用的超高层模架体系自爬升电梯井模架系统不仅能够满足核心筒施工的正常需求，也具有扩大工作面、工期进度快、成本合理等多种优点；同时电梯井道垂直度控制系统具备安全、高效、快捷等特点，亦可在施工中进行实践。综上所述，在超高层建筑施工过程中，可以将此种施工工艺作为一种安全可靠的方案进行比选。自爬升电梯井模架技术高效可行，为后续超高层核心筒施工提供了新的思路。