上海长滩观光风塔施工关键技术.pdf

:./.上海长滩观光风塔施工关键技术收稿日期:作者简介:张伟德()男硕士高级工程师从事项目管理研究张伟德(上海建工集团股份有限公司上海)摘 要:以上海长滩观光风塔项目为例简述了该工程项目的基本情况为适应核心筒墙体变化、避免受力不均对塔身结构造成损害、解决板块间不共面的问题提出了核心筒施工采用液压整体提升钢平台工艺幕墙网壳钢结构采用分段拼装整体累积液压提升悬挂安装施工工艺曲面三向斜交网格体系玻璃幕墙安装采用环轨吊施工等关键技术实践证明这些施工工艺均达到了显著的示范效应关键词:观光风塔液压整体提升钢平台整体累积液压提升玻璃幕墙中图分类号:.文献标识码:文章编号:()上港十四区工程位于上海市宝山区的西北角是上海市“一江一河”发展“十四五”规划由东向西的起点 和沪通铁路隧道自场地南侧横穿 上港十四区的整体转型开发项目是宝山滨江发展带老港区焕发新生机的一次产业布局大调整、城市空间的大释放也是目前上海地区进行整体产业功能转型的最大项目 利用其滨江港口区位优势、自然资源和工程条件优势逐渐从交通基础性设施向城市复合型生活功能转型形成新的城市活力空间 其中观光风塔在基地东端是整个区域的地标建筑之一也是整个滨江轮廓线的至高点其核心功能为 隧道浦西段出风口兼具观光作用 工程概况上港十四区项目用地面积.万 总建筑面积约 万 建筑单体近 栋 其中观光风塔项目建筑高度 地下 层地上 层为一类高层建筑其地下建筑面积 地上建筑面积 核心筒采用钢筋混凝土剪力墙结构沿核心筒高度方向布置 道悬挑钢桁架跳跃式分布 层悬挑钢梁幕墙钢结构采用三角形组成竖向网壳体系幕墙由三角形单元幕墙系统、上箍出风口百叶系统及下箍弯弧玻璃幕墙系统组成(见图)图 1风塔结构体系示意图=+风塔主要结构抗侧力体系竖向力体系楼面结构体系幕墙结构体系 工程关键技术.液压整体提升钢平台本工程建筑高度 核心筒外墙厚度有两次收缩 核心筒墙体厚度 核心筒墙体厚度 屋面核心筒墙体厚度 此外在 核心筒部分墙体减少 为适应以上核心筒墙体变化我们调整了钢平台的具体布置节点采用可拆卸平台梁、可滑动内外脚手、可移动支撑及动力系统等方式既保证了钢平台的整体刚度又便于高空调节墙厚及局部拆除.幕墙网壳钢结构分段拼装整体累积液压提升悬挂上海长滩观光塔要实现 度观景效果在塔身的 (.):().:第 卷 第 期 年 月 山西建筑 .道桁架上分别悬挂最高达 长的圆形钢网架下口安装滑动支座为后续的玻璃幕墙做准备 幕墙钢结构由不共面三角形单元空间拟合而成在地面设置台架分段拼装桁架层设置液压提升系统逐渐提升完成一段后进行整体提升 该工艺安装精度要求高累计液压整体提升过程中要防止 以上误差的产生避免受力不均直接对塔身结构产生损害.曲面三向斜交网格体系玻璃幕墙单元板块安装风塔幕墙造型为圆形筒状按照层高 的高度设计幕墙总面积约 幕墙系统采用钢结构支撑的三角 形 单 元 式 玻 璃 幕 墙 标 准 三 角 形 板 块 底 宽 高 面积.可以解决板块间不共面的问题 板块安装根据工况分别采用环轨吊、塔吊及地面汽车吊安装 施工技术.液压整体提升钢平台体系施工技术.液压整体钢平台体系概述根据观光风塔核心筒结构特点(见表)采用了液压整体钢平台体系进行核心筒混凝土结构施工 该体系由整体钢平台系统、钢柱爬升系统、筒架支撑系统、内外挂脚手系统和钢大模板系统等五部分组成(见图)该体系采用模块化设计、构件化加工在结构体型适应性、安全性、经济性等方面优势明显 表 风塔结构概况表结构高度 结构形式钢筋混凝土剪力墙筒体、型钢混凝土悬挑桁架梁地上层数地上 地上层高地上标准层:出风口层数出风口高度 避难层设置混凝土标号墙、柱:最大为 梁、板:梁截面尺寸主要有 等剪力墙厚度变化(建筑标高.)(建筑标高 ):(建筑标高 )(建筑标高):(建筑标高 )屋面平台(建筑面标高.):挑板形式尺寸悬挑距离、面积分别在建筑标高为 及 处设有悬挑 左右钢梁楼承板悬挑板面积约为 桁架层形式及位置和层数桁架层分别位于 图 2液压整体提升钢平台系统 钢平台系统位于设备顶部主要作为施工作业平台以及物料中转的堆场具有较大的承载能力 中央控制室布置在钢平台上负责整个液压系统的同步工作 钢柱爬升系统在钢平台体系爬升过程中支撑在核心筒混凝土结构顶面上爬升立柱上配有各种传感器钢平台系统顶升作业过程中的实时测量数据通过传感器采集并传送到中央处理计算机上 中央处理计算机通过数据分析及系统调节控制液压油缸工作的同步性及时进行纠偏以保障施工的安全性 筒架支撑系统在钢平台体系施工作业状态时提供支撑作用筒架支撑系统与内脚手系统相连接核心筒内较大的区域为筒架支撑系统局部狭小空间为下挂脚手协同实现脚手功能 钢柱爬升系统与筒架支撑系统轮换协作可在爬升过程及施工作业过程中实现钢平台体系的交替支撑脚手系统悬挂于钢平台系统下方内外脚手共 层上 层为钢筋、模板施工区下 层为拆模整修区 脚手架系统 层 层道板采用钢板网底部走道板采用薄钢板 为配合核心筒墙体的收分整个外挂脚手可滑移脚手架顶部与钢平台采用滑轮连接可以满足施工时脚手与墙面的距离要求针对多段圆弧混凝土墙体收分及伸臂桁架层等复杂工况设置钢大模板每个钢大模板用手动葫芦挂在钢平台钢大梁吊点耳板上 模板主要包含一个外侧圆弧基础模板一个内侧圆弧基础模板及多个收分模板为便于模板拆除配套使用整体阴角模板.核心筒标准层施工现场主体施工工况主要分为以下三个阶段:.为第一施工阶段非标准层采用传统脚手模板体系进行施工.为第二施工阶段钢平台体系及人货梯安装进行标准层施工.为第三施工阶段钢平台体系拆除后按常规模板体系施工至屋面钢平台体系从结构标高.核心筒墙体施工完成后开始安装 现场材料垂直运输采用塔吊人员及零星材料运输采用人货梯 核心筒内设置两根竖向泵管采用二泵二管进行混凝土施工具体施工工艺如下:钢筋预先由塔吊吊运至钢平台顶面堆放堆放钢筋数量根据平台承载力确定 作业人员在钢平台顶面通过格栅板传递至钢平台下方墙体位置由脚手架以及筒架支撑上的作业人员进行绑扎 钢筋绑扎完毕后进行模板工程施工 混凝土输送至钢平台顶面由布料设施进行混凝土浇筑作业层结构施工完毕 钢平台体系爬升后准备施工下一层结构本工程人货梯布置于风井内人货梯位于钢平台体系内的标准节附墙支撑结构集成在钢平台内并随钢平台一起爬升钢平台体系下部的标准节通过附墙件与混第 卷 第 期 年 月 山西建筑 凝土井壁拉结 人员及部分物料可以通过人货梯直接运输到核心筒施工层极大地提高了施工效率.幕墙钢结构安装.风塔幕墙钢结构概况幕墙钢结构为三角形网壳体系虚拟层高度 每层由 个三角形单元拟合而成 杆件均为箱型截面截面尺寸为 出风口以下三角形网壳为吊挂形式分为三个吊挂段每个吊挂段通过上端铰接节点和下端滑动节点与主体结构相连支座数量每层 个平面范围内沿圆形均匀分布 出风口以上三角形网壳体系通过每层铰接节点和主体结构相连 第一道桁架层和出风口外围设有两道弯弧钢结构体系 网壳竖向并非连通的整体而是通过 道变形缝将网壳分为了五个区段 网壳总用钢量约 .风塔钢结构施工技术路线风塔幕墙钢结构施工总体流程如下:屋顶塔吊置换钢网架提升平台安装制作提升悬挂段一幕墙钢结构提升装置移位、搭设硬隔离制作提升悬挂段二幕墙钢结构制作提升悬挂段三幕墙钢结构(施工第二、第三提升段同步塔吊吊装 以上幕墙钢结构)汽车吊吊装地面段幕墙钢结构塔吊补缺提升设备层等剩余幕墙钢结构出风口以下幕墙钢结构利用在桁架层设置的提升系统进行提升安装最大提升质量 最大提升行程 采用 套液压提升机构布设于桁架层以单套提升重量 总提升重量 的起重性能工况进行钢结构的提升安装 提升系统分别搭设在 及 的桁架层在桁架层安装 部支撑钢平台分别设置 套液压提升千斤顶 中央计算机控制整体提升系统布置在地面风塔附近实时监控整个提升状态在地面设置一套拼装胎架幕墙钢结构 (两层)为一个拼装单元在胎架上拼装完成后用液压提升机构提升 再次拼装 连接至已提升单元如此累积提升直至吊挂段整体拼装完成最后整体提升到位(见图)图 3幕墙钢结构悬挑段现场整体提升出风口以上幕墙钢结构用核心筒 层布置的一台 塔吊进行安装将幕墙钢结构分成标准吊装单元从下向上逐层闭合成圆环施工 以 的起重量进行幕墙钢结构吊装吊装单元最重.层 层幕墙钢结构用 汽车吊 台进行安装圆箍分成标准吊装单元按顺时针方向闭合成圆环.幕墙钢结构的安装测量本工程结构超高核心筒相对细小塔吊工作造成的震动、日照变化、风载等都会造成核心筒的变形 为保障施工精度我们确定了圆形钢网架长达近 的“大型钢结构整体提升”方案提升过程中要防止 以上误差的产生避免受力不均直接对塔身结构产生损害 在提升装备的设计上除了在提升平台安装气象控制箱外还创新引入了“智能自动跟踪测量设备”和“数字化结构监测装置”便于实时高效地获取提升数据 凭借“计算机同步控制液压整体提升自动纠偏 智能自动跟踪测量”的创新应用把 个提升点位的同步提升精度偏差精准地控制在 以内在如此巨大的钢结构整体安装中在行业领域实现了新的突破.曲面三向斜交网格体系玻璃幕墙安装.幕墙系统概述及系统描述类型:风塔标准层三角形单元玻璃幕墙系统(风塔除 夹层外其他位置)类型:风塔设备层半隐框圆弧玻璃幕墙系统(风塔 层圆弧玻璃区域)类型:风塔设备层金属百叶幕墙系统(风塔 层、层).幕墙安装本工程幕墙形式是单元板块幕墙组成 跟随钢结构施工同步测量选取多个控制点校核钢结构精度单阶段钢结构吊装完成后进行沉降稳定变形稳定变形后进行复测该数据导入 模型进行合模作为后期下料及施工定位依据 根据现场的实际情况考虑楼层高度安全问题本工程大面使用环形轨道吊装系统进行单元板块的安装环轨吊布置层以上板块利用屋顶塔吊进行安装 风塔幕墙总体划分为五个施工区域以上下箍区分区为地面至下箍下口()区为上下箍之间()区为上箍以上部分()以及下箍()、上箍()共计五个区域根据总体施工进度 环形轨道吊装系统搭设在 层 轨道材料主要包含 号工字钢、号工字钢、号工字钢环形轨道吊装系统主要由里外两道环形轨道和行车电机吊装系统组成(见图)环形轨道经由设计部门根据结构形式并进行受力计算轨道悬挑工字钢前端用 圆钢管与上一层钢结构连接与钢结构垂直部位通过 号工字钢进行满焊连接经计算此两处连接方式已满足吊装及硬防护的受力要求悬挑工字钢在钢结构内侧楼板位置通过与楼板或结构主梁用 钢条丝杆抱箍形式连接起到辅助固定作用垂直运输索道由 根 钢丝绳通过顶端的 个 第 卷 第 期 年 月 张伟德:上海长滩观光风塔施工关键技术图 4环轨吊安装工艺示意图此 3 点经结构计算已满足受力要求132.30010F移动式吊机垂直提升钢缆 10操作吊篮钢缆 8运输防风钢缆（缆风绳）8环轨水平运输钢缆 10幕墙钢构立柱移动式吊机主体钢构与主体钢构连接 18 号工字钢后方无梁楼板位置的抱箍辅助作用22 号工字钢单位：mm定滑轮转到地面端头固定钢丝绳的两端分别固定在地面埋件和耳板连接结构上组成底部将耳板焊接在 底托上底托通过埋件与混凝土地面连接来保证整个运输索道的稳定普通位置单元板块的安装:单元体板块通过移动式吊机利用索道提升到安装层后吊机挂钩调换到轨道吊车吊钩通过环轨水平运输到安装部位此时的单元板块处于安装部位上方然后慢慢的放下单元板块单元板块安装上下位置的施工人员与已安装完成的转接件或单元板块进行插接对正无误后完全放下单元板块吊装完成 风塔室内部分东侧空间较大、该区域安装单元板块及室内铝板施工无法正常室内施 工 风 塔 室 内 层(.)层(.)及 层(.)区域使用上方楼层下口设置的定点吊篮辅助施工其余空间较小部位和标准层内采用脚手架辅助施工室外使用在 层、层的环轨外侧轨道上设置的滑轨吊篮辅助施工两个圆箍下方一层单元板块的安装两个圆箍下方一层区域单元板块各 块因圆箍钢结构突出单元安装面 此区域单元板块离圆箍钢结构较近板块就位时位置受限难以到达安装垂直点此部位安装措施采用塔吊将单元板块运输到安装位置采用两个.手动葫芦进行换勾就位葫芦挂钩与板块连接后开始手动吊装在葫芦吊将板块吊到安装垂直位前塔吊吊钩先不要拆除此部位操作需要细微调整在确定葫芦吊装完全到达垂直安装位后将塔吊吊钩摘除用两个手动葫芦缓慢细微调整安装就位本项目风塔幕墙系统为钢结构支撑的单元式玻璃幕墙风塔完成面为曲面造型考虑单元挂点不共面及钢结构沉降变形等问题现场采用天宝 进行现有钢结构整体的扫描扫描整体外立面距离比较远用精度最高的模式进行扫描一站大约要 扫描一次要各个角度总共 站左右 扫描后的数据导入 模型进行合模入模中测算出具体误差根据误差数据进行后续幕墙转接件、单元板块加工调差处理 结语本文结合工程实践阐述上海长滩观光风塔建造关键技术其中的钢柱筒架交替支撑式液压爬升整体钢平台幕墙网壳钢结构分段拼装整体累积液压提升悬挂安装工艺超高层曲面三向斜交网格体系玻璃幕墙单元板块安装工艺等方面均取得了显著的示范效应有些已达到了国内先进水平对同类工程具有很好的借鉴作用参考文献:龚 剑周 虹.上海中心大厦结构工程建造关键技术.建筑施工():.杨静.超高层曲面三向斜交网格体系幕墙系统设计应用研究.建筑科技():.张朕磊杨军李伟.观光风塔结构设计与研究陆新征.第 届全国结构工程学术会议论文集(第三册).北京:工程力学杂志社:.杨德生.高耸塔式构筑物施工整体模架设计关键技术研究.建筑机械化():.():.:第 卷 第 期 年 月 山西建筑