領(lǐng)跑世界新速度——記“超高層智能化整體頂升鋼平臺及可變模架體系”的科技攻關(guān)及應(yīng)用

1、領(lǐng)跑世界新速度記“超高層智能化整體頂升鋼平臺及可變模架體系”的科技攻關(guān)及應(yīng)用展示IExhibitionExhibition享譽世界的"夢幻城市"迪拜,十多年前還是中東地區(qū)一個貌不驚人的小城市,隨著"世界第一高度""世界上最大的購物中心"等一座座神奇的建筑拔地而起,迪拜搖身一變成為世界矚目的中心.在世界高速現(xiàn)代化進程中,我國的城市化進程不斷加快,上海環(huán)球,央視新址,國家"鳥巢",廣州"小蠻腰"等一系列經(jīng)典建筑也在不斷沖擊著人們的眼球.西塔及其周邊新貌領(lǐng)跑世界新速度記"超高層智能化整體頂升

2、鋼平臺及可變模架體系"的科技攻關(guān)及應(yīng)用2OO8年12月31日,羊城標志性建筑,中國內(nèi)地第二,"超高層地標"_廣州西塔項目封頂.440.75米的高度,讓西塔猶如體態(tài)窈窕通透的"水晶美',光彩奪目.每一個驚世建筑的背后都有一群能工巧匠.西塔的誕生,離不開葉浩文團隊"超高層智能化整體頂升鋼平臺及可變模架體系"項目的技術(shù)支持.本刊記者彭玲玲口魯長國行業(yè)需求催生行業(yè)核心技術(shù)研發(fā)隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展,全國各城市對建筑的追求也越來越高,同時也對超高層建筑在建設(shè)技術(shù),施工工藝上提出了更高的要求.施工技術(shù)創(chuàng)新,降低勞動強度,提高勞動生產(chǎn)力等成為

3、未來建筑行業(yè)的發(fā)展趨勢.68中網(wǎng)科技獎勵CHINAAWARDSFORSCIENCEANDTECHNOLOGY在保證質(zhì)量的前提下,工程速度就決定了效益.擺在新一代建筑人面前的問題凸顯:如何快速而安全地建造出經(jīng)典建筑?在超高層建筑施工領(lǐng)域,大型塔吊技術(shù),鋼結(jié)構(gòu)安裝技術(shù)日益成熟,混凝土核心筒結(jié)構(gòu)施工是影響整個結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié),模架體系的科學(xué)性,先進性成了制約整個混凝土結(jié)構(gòu)施工的重要因素.早在2004年,中建總公司就提出了解決超高層結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工矛盾的問題,于是,中建四局葉浩文,中建總公司季萬年,中建三局顧國榮和楊瑋,廣州市建總向小英,中建四局蘇廣宏組成了研發(fā)團隊,并開始了系統(tǒng)的調(diào)研,新型模架研發(fā)全

4、面展開.從上世紀80年代開始,自爬升模架的探索開始,逐漸形成了滑模,爬模,頂模三種工藝,爬模因其較好的適應(yīng)性和經(jīng)濟性迅速形成了完善的產(chǎn)業(yè)服務(wù),這套工藝在相當長的時間內(nèi)成為超高層結(jié)構(gòu)施工的必選工藝.但是,隨著建筑設(shè)計要求的逐漸增高,功能變化需求的加快,傳統(tǒng)模架工藝就變成了制約這一建筑需求的絆腳石.另外,傳統(tǒng)工藝與施工目標要求之間的矛盾愈加突出,一種新的模架體系的誕生成為建筑行業(yè)同仁共同的心聲,也是迫在眉睫需要解決的問題.行業(yè)的新需求讓科技研發(fā)顯得尤為重要,需要研發(fā)團隊突破一切難題.葉浩文說:"工程樣式干差萬別,要尋找一套能適用各種變化的模架設(shè)計理念,當務(wù)之急是確定研究方向."

5、經(jīng)過大量的調(diào)查和討論,葉浩文帶領(lǐng)團隊從三個方向進行系統(tǒng)的分析:研究國內(nèi)外超高層設(shè)計特點,尋找其對施工工藝要求的共同點和不同點;研究國內(nèi)外超高層施工模架體系的各個環(huán)節(jié),尋找各種體系的優(yōu)勢與不足:研究國內(nèi)外超高層施工的每個工序環(huán)節(jié),尋找現(xiàn)階段其應(yīng)用的局限性和應(yīng)對措施.在大量調(diào)查分析數(shù)據(jù)的支持下,葉浩文和團隊最終確定了研究方向:最大限度地降低模架系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)的傳力關(guān)聯(lián),最大限度地提高模架的自調(diào)整功能,明確結(jié)構(gòu)可能存在的各種變化和應(yīng)對措施.大膽創(chuàng)新低端產(chǎn)業(yè)升級換代科研方向確立之后,葉浩文便帶領(lǐng)團隊開始了行業(yè)內(nèi)系統(tǒng)的梳理,分析,比較與研討,他們在如何應(yīng)對頻繁的結(jié)構(gòu)變化方面進行了多種設(shè)想,論證和試驗.最終,

6、他們決定研發(fā)一套能夠應(yīng)對復(fù)雜的結(jié)構(gòu)時不需要變化調(diào)整的受力主骨架和一套附著在主骨架上的可靈活調(diào)整并能適應(yīng)結(jié)構(gòu)各種變化需求的模架體系.有了這個想法,研發(fā)團隊陸續(xù)研討出了各項對策措施,包括:最大限度地減少支撐點數(shù)量,引入大剛度工作平臺,引入大噸位液壓雙作用油缸,確定模架附著改掛設(shè)的連接方式,研發(fā)模板,架體三向調(diào)節(jié)裝置等一系列的創(chuàng)新措施.從操作便捷性上,研發(fā)團隊仔細分析了結(jié)構(gòu)施工過程中的每項工序后認為,模板的支設(shè),轉(zhuǎn)運,拆除是勞動強度最大的環(huán)節(jié),因此系統(tǒng)將設(shè)置模板的運行軌道中的所有工序設(shè)置為有軌作業(yè),最大限度降低了勞動強度,提高現(xiàn)場功效.葉浩文說:"頂模系統(tǒng)第一要做到自身安全,我們引進了智能

7、控制系統(tǒng),將整個頂升過程程序化,自動化,還設(shè)置了行程和壓力的監(jiān)控傳感器,在程序中設(shè)置安全運行區(qū)間,自動急停條件和緊急故障時的自鎖裝置,做到了全方位保證全過程安全,直觀,可控."通過一系列的創(chuàng)新研發(fā),葉浩文和團隊解決了超高層模架施工與設(shè)計創(chuàng)新需求的矛盾沖突,同時將模架作業(yè)從勞動密集型低端產(chǎn)業(yè)升級為智能自動化控制作業(yè),從此模架系統(tǒng)全面升級換代,進入了嶄新的時代.精益求精領(lǐng)跑行業(yè)全面提速在實現(xiàn)了靈活適應(yīng)性的課題目標后,葉浩文并沒有松一口氣,擺在他面前的是另一個亟待解決的問題:如何提高施工速度?為此,葉浩文帶領(lǐng)團隊開始了新一輪的攻關(guān),他們對系統(tǒng)使用的每個過程進行了二次細化分析,針對各個環(huán)節(jié)中

8、出現(xiàn)的工藝間歇和可能縮集中控制臺201204總第154期69展示lExhibition西塔施工照片短的工序進行針對性設(shè)計,對系統(tǒng)進一步創(chuàng)新優(yōu)化,做到了四次提速.一次提速是將油缸改為超長行程設(shè)計,實現(xiàn)一次頂升一層.簡化頂升程序;二次提速是平臺下部留出架空層,提前插入鋼筋工序,避免了等待下層混凝土凝固時間;三次提速是強化鋼平臺,增設(shè)大噸位鋼筋周轉(zhuǎn)場,提高塔吊吊運功效;四次提速是模板隨系統(tǒng)同步頂升,避免轉(zhuǎn)運時間.加上系統(tǒng)本身降低勞動強度,避免高空改裝的提速功能,葉浩文團隊設(shè)計的系統(tǒng)將超高層混凝土結(jié)構(gòu)施工工序的所有間歇壓縮到了最小,施工速度理論上提高了約50%.瑞典皇家工程科學(xué)院外籍院士許溶烈等專家給

9、予該系統(tǒng)高度評價:該成果達到國際領(lǐng)先水平,再次掀起了行業(yè)內(nèi)技術(shù)創(chuàng)新,技術(shù)引領(lǐng)的風(fēng)潮,走在了世界領(lǐng)先地位.廣州西塔理論與實際的完美結(jié)晶優(yōu)美獨特的橄欖外型,完善的建筑功能,讓廣州西塔成為廣州甚至全球性的地標建筑.葉浩文想起當時的重重困難仍感慨萬千:"西塔為筒中筒結(jié)構(gòu)體系,鋼管混凝土巨型斜交網(wǎng)格柱外筒,鋼筋混凝土剪力墻內(nèi)筒,鋼一砼組合樓蓋連接內(nèi)外筒.結(jié)構(gòu)在平面和豎向不斷變化,每一個結(jié)構(gòu)層工程量巨大,工序穿插非常多.尤其是69層以上酒店層的變化幅度最為突出,墻體厚度,結(jié)構(gòu)形式和空間定位尺寸不斷變化,高空安全防護難度很高.主塔樓還存在外框筒巨型斜交網(wǎng)格鋼管柱的制作,定位與吊裝,超高性能混凝土的

10、超高泵送等方面的世界性難題,當時的困難真是讓人費盡了J思."除了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜,西塔從2007年1月31日開工,當時計劃于2009年11月3日竣工.總工期1007天,是世界同類結(jié)構(gòu)工程中工期最緊張的工程之一,項目部必須確保實現(xiàn)3天1層的施工速度才能滿足合同工期要求.如此緊張的任務(wù),如千斤重擔(dān)壓在葉浩文身上.接到任務(wù)后,他立刻聯(lián)合項目部,先后研發(fā)和采用了多項全國乃至世界領(lǐng)先的施工工藝和技術(shù),有效解決了工程施工中的三大世界級難題.他們積極組織開展科技攻關(guān)和各種試驗,2008年10月17日,工程隊將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紀錄.為確保西

11、塔混凝土結(jié)構(gòu)安全,快捷,高效施工,項目部自主研發(fā)了"低位三支點長行程頂升鋼平臺可變模架體系"綜合70中陶科技獎勵CHINAAWARDSFORSCIENCEANDTECHNOLOGY施工"兩天一層"新聞發(fā)布會施工技術(shù).2008年11月18日通過了全國專家鑒定,為國內(nèi)國際同類工程提供了成功的范例,成為首個達到國際領(lǐng)先水平的原創(chuàng)性科研成果.針對項目巨型超高斜交網(wǎng)格鋼管柱制作與安裝,先后采用了精確切割與焊接加工,無攬風(fēng)吊裝,空間多點三維坐標精確定位和復(fù)雜環(huán)境下超厚鋼板焊接等多項先進施工技術(shù),確保工程進度和質(zhì)量.復(fù)雜的施工工藝并沒有阻礙施工速度,西塔工程實現(xiàn)了"兩天一層"的世界新速度,2200平方米的大鋼模板在7個小時內(nèi)全面完成支模任務(wù),系統(tǒng)帶全套模板整體頂升兩個小時完成所有作業(yè),為項目創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益6200萬元.如此驕人的成績,轟動了整個建筑行業(yè)."超高層智能化整體頂升鋼平臺及可變模架體系"也因西塔項目的完美落幕而獲國