领跑世界新速度——记“超高层智能化整体顶升钢平台及可变模架体系”的科技攻关及应用

1、领跑世界新速度记“超高层智能化整体顶升钢平台及可变模架体系”的科技攻关及应用展示IExhibitionExhibition享誉世界的"梦幻城市"迪拜,十多年前还是中东地区一个貌不惊人的小城市,随着"世界第一高度""世界上最大的购物中心"等一座座神奇的建筑拔地而起,迪拜摇身一变成为世界瞩目的中心.在世界高速现代化进程中,我国的城市化进程不断加快,上海环球,央视新址,国家"鸟巢",广州"小蛮腰"等一系列经典建筑也在不断冲击着人们的眼球.西塔及其周边新貌领跑世界新速度记"超高层智能化整体顶升

2、钢平台及可变模架体系"的科技攻关及应用2OO8年12月31日,羊城标志性建筑,中国内地第二,"超高层地标"_广州西塔项目封顶.440.75米的高度,让西塔犹如体态窈窕通透的"水晶美',光彩夺目.每一个惊世建筑的背后都有一群能工巧匠.西塔的诞生,离不开叶浩文团队"超高层智能化整体顶升钢平台及可变模架体系"项目的技术支持.本刊记者彭玲玲口鲁长国行业需求催生行业核心技术研发随着经济和社会的发展,全国各城市对建筑的追求也越来越高,同时也对超高层建筑在建设技术,施工工艺上提出了更高的要求.施工技术创新,降低劳动强度,提高劳动生产力等成为

3、未来建筑行业的发展趋势.68中网科技奖励CHINAAWARDSFORSCIENCEANDTECHNOLOGY在保证质量的前提下,工程速度就决定了效益.摆在新一代建筑人面前的问题凸显:如何快速而安全地建造出经典建筑?在超高层建筑施工领域,大型塔吊技术,钢结构安装技术日益成熟,混凝土核心筒结构施工是影响整个结构施工的关键环节,模架体系的科学性,先进性成了制约整个混凝土结构施工的重要因素.早在2004年,中建总公司就提出了解决超高层结构设计与施工矛盾的问题,于是,中建四局叶浩文,中建总公司季万年,中建三局顾国荣和杨玮,广州市建总向小英,中建四局苏广宏组成了研发团队,并开始了系统的调研,新型模架研发全

4、面展开.从上世纪80年代开始,自爬升模架的探索开始,逐渐形成了滑模,爬模,顶模三种工艺,爬模因其较好的适应性和经济性迅速形成了完善的产业服务,这套工艺在相当长的时间内成为超高层结构施工的必选工艺.但是,随着建筑设计要求的逐渐增高,功能变化需求的加快,传统模架工艺就变成了制约这一建筑需求的绊脚石.另外,传统工艺与施工目标要求之间的矛盾愈加突出,一种新的模架体系的诞生成为建筑行业同仁共同的心声,也是迫在眉睫需要解决的问题.行业的新需求让科技研发显得尤为重要,需要研发团队突破一切难题.叶浩文说:"工程样式干差万别,要寻找一套能适用各种变化的模架设计理念,当务之急是确定研究方向."

5、经过大量的调查和讨论,叶浩文带领团队从三个方向进行系统的分析:研究国内外超高层设计特点,寻找其对施工工艺要求的共同点和不同点;研究国内外超高层施工模架体系的各个环节,寻找各种体系的优势与不足:研究国内外超高层施工的每个工序环节,寻找现阶段其应用的局限性和应对措施.在大量调查分析数据的支持下,叶浩文和团队最终确定了研究方向:最大限度地降低模架系统与结构的传力关联,最大限度地提高模架的自调整功能,明确结构可能存在的各种变化和应对措施.大胆创新低端产业升级换代科研方向确立之后,叶浩文便带领团队开始了行业内系统的梳理,分析,比较与研讨,他们在如何应对频繁的结构变化方面进行了多种设想,论证和试验.最终,

6、他们决定研发一套能够应对复杂的结构时不需要变化调整的受力主骨架和一套附着在主骨架上的可灵活调整并能适应结构各种变化需求的模架体系.有了这个想法,研发团队陆续研讨出了各项对策措施,包括:最大限度地减少支撑点数量,引入大刚度工作平台,引入大吨位液压双作用油缸,确定模架附着改挂设的连接方式,研发模板,架体三向调节装置等一系列的创新措施.从操作便捷性上,研发团队仔细分析了结构施工过程中的每项工序后认为,模板的支设,转运,拆除是劳动强度最大的环节,因此系统将设置模板的运行轨道中的所有工序设置为有轨作业,最大限度降低了劳动强度,提高现场功效.叶浩文说:"顶模系统第一要做到自身安全,我们引进了智能

7、控制系统,将整个顶升过程程序化,自动化,还设置了行程和压力的监控传感器,在程序中设置安全运行区间,自动急停条件和紧急故障时的自锁装置,做到了全方位保证全过程安全,直观,可控."通过一系列的创新研发,叶浩文和团队解决了超高层模架施工与设计创新需求的矛盾冲突,同时将模架作业从劳动密集型低端产业升级为智能自动化控制作业,从此模架系统全面升级换代,进入了崭新的时代.精益求精领跑行业全面提速在实现了灵活适应性的课题目标后,叶浩文并没有松一口气,摆在他面前的是另一个亟待解决的问题:如何提高施工速度?为此,叶浩文带领团队开始了新一轮的攻关,他们对系统使用的每个过程进行了二次细化分析,针对各个环节中

8、出现的工艺间歇和可能缩集中控制台201204总第154期69展示lExhibition西塔施工照片短的工序进行针对性设计,对系统进一步创新优化,做到了四次提速.一次提速是将油缸改为超长行程设计,实现一次顶升一层.简化顶升程序;二次提速是平台下部留出架空层,提前插入钢筋工序,避免了等待下层混凝土凝固时间;三次提速是强化钢平台,增设大吨位钢筋周转场,提高塔吊吊运功效;四次提速是模板随系统同步顶升,避免转运时间.加上系统本身降低劳动强度,避免高空改装的提速功能,叶浩文团队设计的系统将超高层混凝土结构施工工序的所有间歇压缩到了最小,施工速度理论上提高了约50%.瑞典皇家工程科学院外籍院士许溶烈等专家给

9、予该系统高度评价:该成果达到国际领先水平,再次掀起了行业内技术创新,技术引领的风潮,走在了世界领先地位.广州西塔理论与实际的完美结晶优美独特的橄榄外型,完善的建筑功能,让广州西塔成为广州甚至全球性的地标建筑.叶浩文想起当时的重重困难仍感慨万千:"西塔为筒中筒结构体系,钢管混凝土巨型斜交网格柱外筒,钢筋混凝土剪力墙内筒,钢一砼组合楼盖连接内外筒.结构在平面和竖向不断变化,每一个结构层工程量巨大,工序穿插非常多.尤其是69层以上酒店层的变化幅度最为突出,墙体厚度,结构形式和空间定位尺寸不断变化,高空安全防护难度很高.主塔楼还存在外框筒巨型斜交网格钢管柱的制作,定位与吊装,超高性能混凝土的

10、超高泵送等方面的世界性难题,当时的困难真是让人费尽了J思."除了结构的复杂,西塔从2007年1月31日开工,当时计划于2009年11月3日竣工.总工期1007天,是世界同类结构工程中工期最紧张的工程之一,项目部必须确保实现3天1层的施工速度才能满足合同工期要求.如此紧张的任务,如千斤重担压在叶浩文身上.接到任务后,他立刻联合项目部,先后研发和采用了多项全国乃至世界领先的施工工艺和技术,有效解决了工程施工中的三大世界级难题.他们积极组织开展科技攻关和各种试验,2008年10月17日,工程队将C10O高性能混凝土一次成功泵送J333米高度,刷新了超高性能混凝土超高泵送的世界纪录.为确保西

11、塔混凝土结构安全,快捷,高效施工,项目部自主研发了"低位三支点长行程顶升钢平台可变模架体系"综合70中陶科技奖励CHINAAWARDSFORSCIENCEANDTECHNOLOGY施工"两天一层"新闻发布会施工技术.2008年11月18日通过了全国专家鉴定,为国内国际同类工程提供了成功的范例,成为首个达到国际领先水平的原创性科研成果.针对项目巨型超高斜交网格钢管柱制作与安装,先后采用了精确切割与焊接加工,无揽风吊装,空间多点三维坐标精确定位和复杂环境下超厚钢板焊接等多项先进施工技术,确保工程进度和质量.复杂的施工工艺并没有阻碍施工速度,西塔工程实现了"两天一层"的世界新速度,2200平方米的大钢模板在7个小时内全面完成支模任务,系统带全套模板整体顶升两个小时完成所有作业,为项目创造直接经济效益6200万元.如此骄人的成绩,轰动了整个建筑行业."超高层智能化整体顶升钢平台及可变模架体系"也因西塔项目的完美落幕而获国