李志強(qiáng)，王 磊，黃京新，廖萬林，王 強(qiáng)

(中鐵建工集團(tuán)有限公司，廣東 廣州 511400)

0 引言

近年來，超高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取得了巨大發(fā)展與進(jìn)步，超高層建筑物數(shù)量也在不斷增加，并且建筑結(jié)構(gòu)體系和外形也越來越多樣化。建筑結(jié)構(gòu)和外形由平面規(guī)則向空間曲線發(fā)展，給施工建設(shè)中的安全防護(hù)和作業(yè)平臺(tái)系統(tǒng)帶來了很大難題。

傳統(tǒng)升降平臺(tái)在平面規(guī)則的超高層建筑施工中應(yīng)用廣泛，經(jīng)過多年發(fā)展，已發(fā)展成為成熟的工藝和技術(shù)，適用于平面規(guī)則的建筑中，可隨著樓層建設(shè)升高而垂直向上爬升或垂直向下降落。然而，近年來超高層建筑豐富的建筑形式和多變的外立面形態(tài)使傳統(tǒng)升降平臺(tái)難以適用，在外立面形狀改變的條件下，傳統(tǒng)升降平臺(tái)在爬升過程中難以順利垂直爬升或降落。為此，有必要針對外形變化的超高層建筑研發(fā)新型升降平臺(tái)，系統(tǒng)性地解決超高層外立面與傳統(tǒng)升降平臺(tái)的適用性問題。

1 工程概況

1.1 結(jié)構(gòu)概況

長富金茂大廈總建筑面積20.66萬m2。主樓外立面呈紡錘形，地上68層，建筑高度303.8m。建筑設(shè)置3個(gè)避難層，并且避難層處外立面形狀逐漸呈曲線變化。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)與難度

在結(jié)構(gòu)形態(tài)上，工程主樓主體結(jié)構(gòu)3～17層樓板邊緣無變化，平面尺寸為43.2m×43.2m；隨著樓層增高，18～34層外框架柱向外傾斜，傾斜角度約為1°，樓板邊緣逐漸往外偏移，平面尺寸為46.8m×46.8m，達(dá)到最大；35～47層外框架柱逐漸向外收縮傾斜，傾斜角度約為0.3°；48～52層樓板邊緣無變化；53～68層外框架柱向內(nèi)傾斜，傾斜角度約為1°，樓板邊緣逐漸往內(nèi)偏移，平面尺寸逐步縮小至43.2m×43.2m。結(jié)構(gòu)平面4個(gè)角部為內(nèi)徑2.4～4.2m圓弧形。

工程立面外形上下“擴(kuò)縮收放”舒緩，立體曲線包含“波峰”，呈流態(tài)型。結(jié)構(gòu)外形呈曲線變化，施工中給傳統(tǒng)升降平臺(tái)的爬升帶來難題。

2 方案研究

工程施工關(guān)鍵難點(diǎn)在于升降平臺(tái)需跟隨樓層外立面角度變化而調(diào)整爬升。①結(jié)構(gòu)外邊緣存在向外突出及向內(nèi)縮回的變化過程，最大處結(jié)構(gòu)外邊緣較最小處突出約1.7m。故升降平臺(tái)爬升需經(jīng)歷垂直爬升、向外傾斜爬升及向內(nèi)傾斜爬升工況。②主樓平面尺寸亦逐層發(fā)生變化，相差14.4m，傳統(tǒng)升降平臺(tái)在組裝完成后圍繞建筑外墻腳手架尺寸基本固定，不具備大幅調(diào)整的空間。

若使用傳統(tǒng)升降平臺(tái)，則在高度方向上需分段投入多種不同規(guī)格平臺(tái)，即在允許偏差角度范圍內(nèi)需組裝傳統(tǒng)升降平臺(tái)運(yùn)行，待超出允許偏差和角度后，拆除原有升降平臺(tái)，再重新組裝新的不同規(guī)格升降平臺(tái)投入運(yùn)行，并依次循環(huán)。

工程主樓立面采用獨(dú)特的兩端小、中間大的紡錘形造型，在同時(shí)期同類型超高層建筑工況條件下，行業(yè)內(nèi)還未有300m高且外立面為紡錘形造型的類似施工經(jīng)驗(yàn)可借鑒，傳統(tǒng)升降平臺(tái)垂直升降技術(shù)已難以滿足此工程施工需求。為此，針對此問題，需重新研制和設(shè)計(jì)新的升降平臺(tái)，并需具備斜向爬升和伸縮功能。

3 關(guān)鍵技術(shù)

可斜爬的升降平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)在于如何將升降平臺(tái)垂直爬升自由調(diào)整為外傾斜爬升、將外傾斜爬升自由轉(zhuǎn)換為內(nèi)爬升。主樓主體結(jié)構(gòu)3～17，48～52層樓板邊緣無變化，工程施工時(shí)升降平臺(tái)采用垂直爬升的方式即可；18～47，53～68層隨著樓層增高，樓板邊緣逐漸往外偏移或向內(nèi)收縮，則需研制可調(diào)整施工升降平臺(tái)導(dǎo)軌爬升角度裝置，使升降平臺(tái)可向外傾斜和向內(nèi)收縮爬升。

18～47層樓板邊緣逐漸向外偏移，4個(gè)轉(zhuǎn)角逐漸變大；53～68層樓板又逐漸往內(nèi)收縮，4個(gè)轉(zhuǎn)角逐漸變小?，F(xiàn)有技術(shù)中，升降平臺(tái)組裝完成后，由于圍繞建筑外墻的整體平臺(tái)尺寸是確定的，不能輕易隨外墻的變化而改變，若高空中調(diào)節(jié)改變升降平臺(tái)尺寸，不僅過程復(fù)雜而且難度較大，安全風(fēng)險(xiǎn)極高。針對此難點(diǎn)，在創(chuàng)新升降平臺(tái)中則需解決平臺(tái)伸縮問題，同樣需研制伸縮裝置，實(shí)施升降平臺(tái)自我伸縮。

4 關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

4.1 升降平臺(tái)爬升

1)垂直爬升 3～17層建筑外立面無變化，采用18.0m高5步架(帶2層頂框)附著式升降平臺(tái)。進(jìn)行垂直爬升。

2)垂直爬升調(diào)整為外傾斜爬升 18～34層施工時(shí)，升降平臺(tái)由垂直爬升轉(zhuǎn)換為外傾斜爬升。待17層施工完畢，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求后，在17層安裝定制導(dǎo)座(見圖1)，提升升降平臺(tái)，提升到位后葫蘆不松鏈。調(diào)整第17層導(dǎo)座的三角鐵件固定螺栓不擰緊，第16層導(dǎo)座固定牢靠，調(diào)松第15層導(dǎo)座的三角鐵件固定螺栓，使用頂撐將第17層導(dǎo)座及三角鐵件向外頂出75mm，使用手拉葫蘆將15層導(dǎo)座及三角鐵件向內(nèi)拉75mm。然后固定好15，17層導(dǎo)座。調(diào)整角度為1.05°。此時(shí)斜爬角度為1.05°，以此角度繼續(xù)提升，直至完成34層施工防護(hù)。

圖1 導(dǎo)座結(jié)構(gòu)示意

3)外傾斜爬升角度調(diào)整 35～52層向外傾斜角度逐漸變小，施工時(shí)需調(diào)整架體外傾斜角度。使用升降平臺(tái)施工防護(hù)第34層，待34層施工完畢，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求后，安裝34層導(dǎo)座，提升升降平臺(tái)，提升到位后葫蘆不松鏈。調(diào)整34層導(dǎo)座的三角鐵件前后調(diào)節(jié)螺栓，并使用手拉葫蘆將第34層導(dǎo)座及三角鐵件向內(nèi)拉50mm；33層導(dǎo)座及三角鐵件固定牢靠；調(diào)整32層導(dǎo)座三角鐵件前后調(diào)節(jié)螺栓，使用頂撐將32層導(dǎo)座及三角鐵件向外頂50mm。然后固定好32，34層導(dǎo)座。調(diào)整后架體傾斜角度為0.35°，調(diào)整后可繼續(xù)提升施工防護(hù)至52層。

4)向內(nèi)爬升 53～68層隨著樓層增高，樓板邊緣逐漸往內(nèi)偏移，施工時(shí)，升降平臺(tái)需沿著樓板邊緣向內(nèi)傾斜爬升。待52層施工完畢，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足要求后，安裝52層導(dǎo)座，提升升降平臺(tái)，提升到位后葫蘆不松鏈。調(diào)整52層導(dǎo)座的三角鐵件前后的調(diào)節(jié)螺栓，使用手拉葫蘆將52層導(dǎo)座及三角鐵件向內(nèi)拉100mm；51層導(dǎo)座及三角鐵件固定牢靠；調(diào)整50層導(dǎo)座的三角鐵件前后調(diào)節(jié)螺栓，使用頂撐將50層導(dǎo)座及三角鐵件往外頂100mm。然后固定好50，52層導(dǎo)座。調(diào)整后爬升角度向內(nèi)傾斜1.4°。調(diào)整后可一直提升，直至封頂。

4.2 升降平臺(tái)伸縮

針對平面結(jié)構(gòu)尺寸變化，在保持傳統(tǒng)升降平臺(tái)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，在升降平臺(tái)4個(gè)轉(zhuǎn)角處的腳手板下部各布置2個(gè)2.0m長單向伸縮架、1個(gè)2.0m長雙向伸縮架，采用銷軸、銷釘?shù)冗B接。腳手板通過下部伸縮架內(nèi)滑槽可相向或反向移動(dòng)，并設(shè)置限位裝置，當(dāng)轉(zhuǎn)角變大時(shí)通過拔除銷軸和銷釘，升降平臺(tái)外框架組件、腳手板逐漸相對脫離拉伸；當(dāng)轉(zhuǎn)角變小時(shí)亦然，升降平臺(tái)逐步內(nèi)縮，如圖2所示。

圖2 伸縮架立體示意

升降平臺(tái)腳手板(見圖3中100)，至少一側(cè)內(nèi)設(shè)置可自由伸縮無阻礙的伸縮架，伸縮架內(nèi)含滑槽，平行于腳手板長邊設(shè)置，并內(nèi)嵌安裝適合尺寸的新伸縮腳手板(見圖3中101，102)，則內(nèi)嵌的新腳手板可在滑槽內(nèi)自由滑動(dòng)?？缮炜s的新的2塊腳手板之間通過可活動(dòng)的連接片連接。

同理，升降平臺(tái)防護(hù)網(wǎng)板(見圖3中300)，其一側(cè)防護(hù)立柱上亦設(shè)置可供伸縮防護(hù)網(wǎng)框(見圖3中201，202)相向或反向移動(dòng)的滑槽。伸縮防護(hù)網(wǎng)框在滑槽內(nèi)自由滑動(dòng)。伸縮防護(hù)網(wǎng)框在升降平臺(tái)防護(hù)網(wǎng)板內(nèi)側(cè)。

伸縮腳手板和伸縮防護(hù)網(wǎng)框可通過銷軸、銷釘?shù)裙潭ㄔ趦烧呦嘟晃恢?。即銷軸或銷釘為二者伸縮的“一鍵開關(guān)”。

實(shí)際實(shí)施過程中，當(dāng)平面結(jié)構(gòu)尺寸變大時(shí)，于變化的起始樓層，啟用伸縮架和滑槽裝置，拔除連接伸縮腳手板和伸縮防護(hù)網(wǎng)框的“開關(guān)”，即銷軸或銷釘。升降平臺(tái)爬升時(shí)，因滑槽的存在，伸縮腳手板和伸縮防護(hù)網(wǎng)框自動(dòng)隨結(jié)構(gòu)尺寸的增大、轉(zhuǎn)角角度的變大而開始向一側(cè)自由伸出，當(dāng)爬升至既定樓層時(shí)，恢復(fù)銷軸或銷釘連接，給伸縮腳手板和伸縮防護(hù)網(wǎng)框“上鎖”，防止靜止?fàn)顟B(tài)意外伸縮。

當(dāng)平面結(jié)構(gòu)尺寸變小、轉(zhuǎn)角變小時(shí)，伸縮腳手板和伸縮防護(hù)網(wǎng)框反向收縮即可。

5 實(shí)施效果

可斜爬和伸縮的升降平臺(tái)采用片式定型鋼框架而組裝的豎向主框架和水平承重桁架結(jié)構(gòu)，研制的斜爬導(dǎo)座裝置和伸縮架裝置嵌入其中，不改變升降平臺(tái)整體穩(wěn)定性；主框架和承重桁架采用螺栓連接，斜爬導(dǎo)座裝置和伸縮架裝置裝配其中，便于組裝和拆除，可很大程度節(jié)省工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提升勞動(dòng)工效；同時(shí)可斜爬和伸縮的升降平臺(tái)能夠標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、甚至產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

以應(yīng)用的長富金茂大廈工程為例，建筑物周長為168～180m，總高度303.8m，主體結(jié)構(gòu)施工工期按16個(gè)月計(jì)算，采用可斜爬和伸縮的升降平臺(tái)比傳統(tǒng)升降平臺(tái)費(fèi)用綜合節(jié)約780萬元，經(jīng)濟(jì)節(jié)約率達(dá)20%。

6 結(jié)語

針對超高層不規(guī)則外立面形狀，如紡錘形外立面，創(chuàng)造性地研發(fā)出帶斜爬和伸縮功能的施工升降平臺(tái)，可隨結(jié)構(gòu)邊緣不斷變化而能夠斜爬、伸縮的附著式施工升降平臺(tái)，以適應(yīng)呈漸變狀結(jié)構(gòu)外形的外立面建筑的施工。可解決傳統(tǒng)附著式施工升降平臺(tái)(只能垂直爬升，無法斜爬及隨結(jié)構(gòu)平面伸縮)的技術(shù)難題。兼顧超高層建筑外立面的藝術(shù)美感與建筑工程施工的便捷性。