成果簡介

　　中建三局于2015年研發(fā)出的智能化施工裝備集成平臺系統(tǒng)，適用于對超高層結(jié)構(gòu)進行施工，可將結(jié)構(gòu)施工過程所需的各類機械設(shè)備、配套設(shè)施、操作平臺、防護設(shè)施以及智能監(jiān)控等集成于一體，并為不同專業(yè)工序的施工同時提供作業(yè)面，實現(xiàn)不同工序間的錯層流水施工。采用該集成平臺，可使結(jié)構(gòu)施工規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化，并可大幅縮短施工工期、節(jié)約施工成本。

歷史背景

　　隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和城市化水平的不斷提高，城市人口急劇增加，土地供應(yīng)日趨緊張。向高空發(fā)展，在有限的土地上建造更大面積的建筑，成為了建筑業(yè)的必然趨勢。超高層建筑的快速發(fā)展不僅提高了城市土地資源利用率，還顯著提高了工作和生活效率，實現(xiàn)了資源高度共享。但超高層建筑層數(shù)多，結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，施工難度大，傳統(tǒng)的施工模式在機具設(shè)備、平面布置、工序安排、各類配套設(shè)施等方面的管理較為繁雜，不利于超高層建筑施工的安全、成本和工期控制。

　　2007年，中建三局參與建設(shè)高432米的廣州國際金融中心（又稱廣州西塔），總工期僅1007天。傳統(tǒng)的爬模、滑模施工都需要將模架安裝在混凝土現(xiàn)澆層。混凝土現(xiàn)澆層支設(shè)模板，各模板間相互獨立，待混凝土達(dá)到養(yǎng)護強度后再拆除，繼續(xù)向上支設(shè)模板。顯然，按照傳統(tǒng)模式要在如此短的時間內(nèi)完成施工完全是天方夜譚。

創(chuàng)新歷程

【第一代低位頂升模架的研發(fā)】
　　傳統(tǒng)模式走不通了，就要趟出一條新路。中建三局牽頭的項目技術(shù)團隊提出大膽設(shè)想：研發(fā)一個封閉的模架體系，用大行程、高能力的液壓千斤頂從待施工樓層下2～3層開始頂升，可充分利用僅有的3個支點，還能完美避開高位混凝土養(yǎng)護時間，提高核心筒施工速度。于是，第一代頂模——低位頂升鋼平臺模架體系應(yīng)運而生。與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比，低位頂模更穩(wěn)定、承載力更大、抗風(fēng)能力更強、施工效率更高，用時10小時即可完成頂升。廣州國際金融中心項目核心筒施工速度最快達(dá)到兩天一個結(jié)構(gòu)層，總工期比傳統(tǒng)方式縮短280天，創(chuàng)造了令人矚目的“世界速度”。

【第二代低位頂升模架（模塊化）的研發(fā)】
　　2009年，中建三局的技術(shù)人員開始主攻“空中造樓機”的研制工作。此時，廣州西塔已建成，重一千多噸的鋼平臺卻由于全鋼焊接，難以周轉(zhuǎn)，成了一堆造價高昂的“廢鐵”。既然構(gòu)件焊在一起導(dǎo)致無法周轉(zhuǎn)，那就把構(gòu)件拆開，制作不同模塊，用搭積木的方式組裝頂模。

　　正當(dāng)技術(shù)人員研究組裝方案時，公司中標(biāo)福州第一高樓——福州世茂中心，新一代頂模將用于此項目，留給三局技術(shù)人員的時間僅有2個月時間。為保證頂模一次拼裝成型，必須經(jīng)過實驗測試其精度和承載力。研究團隊的王開強帶著2名同事整整1個月常駐生產(chǎn)廠家，在空曠的場地上預(yù)拼裝出高25米、面積近千平方米、重1500噸的頂模系統(tǒng)，并進行荷載試驗。

　　功夫不負(fù)有心人，預(yù)拼裝一次成功，第二代頂模也順利拼裝應(yīng)用。福州世茂國際中心結(jié)構(gòu)封頂后，模架結(jié)構(gòu)部分成功周轉(zhuǎn)至福州宇洋金座項目，周轉(zhuǎn)率達(dá)80%，大幅降低了后續(xù)成本。

【第三代低位頂升模架（微凸支點）的研發(fā)】
　　正當(dāng)?shù)诙斈?yīng)用越來越廣泛的時候，研發(fā)人員卻發(fā)現(xiàn)了其中的不足：頂模的支撐體系在核心筒內(nèi)部，而上方的鋼平臺面積足有一千多平方米，隨著建筑高度與建造難度的不斷提升，這種頭重腳輕的模架體系整體抗側(cè)剛度不足，承載力有限，且與核心筒內(nèi)的箱梁、電梯的協(xié)調(diào)復(fù)雜。經(jīng)過激烈的討論，中建三局總工程師張琨創(chuàng)新性地提出“搓衣板”式的爬升方式，在核心筒外側(cè)墻體表面澆筑出2—3厘米素混凝土微凸支點，頂模的承力件就像人的手腳，緊扣在支點上，把剪力傳遞到核心筒結(jié)構(gòu)上，核心筒就變成了攀巖墻。四周油缸同時頂起時，支承機構(gòu)馱著頂模一點點向上提升。

　　第三代頂模——微凸支點智能控制頂升模架最大高度27.8米，豎向橫跨3個半結(jié)構(gòu)層，實現(xiàn)鋼筋綁扎層、混凝土澆筑層、混凝土養(yǎng)護層分層流水施工；長35米、寬35米的頂部平臺提供充足的施工空間和材料、機械設(shè)備堆場，頂升液壓系統(tǒng)的推力也大幅提升至2400噸。

【超高層建筑施工裝備集成平臺的研發(fā)】
　　中建三局的技術(shù)人員在以上三代低位頂升模架的基礎(chǔ)上，經(jīng)過近兩年的技術(shù)攻關(guān)，成功研制出超高層建筑施工裝備集成平臺，這是全球首次將超高層建筑施工的大型施工裝備直接集成于平臺上，實現(xiàn)了一體化安裝與爬升，并將核心筒立體施工同步作業(yè)面從3層半增加至4層。高度的設(shè)備集成使平臺如同移動的“制造工廠”，可實現(xiàn)在“工廠”里造摩天大樓，顯著提升了超高層建筑施工的機械化、智能化水平。

　　在項目組織實施過程中，科協(xié)組織充分利用其橫向組織的優(yōu)勢提供了多方位的服務(wù)。針對技術(shù)研發(fā)過程中外部交流方面存在的問題，中建三局科協(xié)充分發(fā)揮組織優(yōu)勢，積極與中國科協(xié)、省市科協(xié)協(xié)調(diào)對接，及時對接全國學(xué)會、科研機構(gòu)和高端人才，組織開展多次高端學(xué)術(shù)交流活動，積極為課題組建言獻策，切實幫助課題組解決了困難。在成果轉(zhuǎn)化方面，中建三局科協(xié)多次開展相關(guān)培訓(xùn)、科普講座、技術(shù)指導(dǎo)等活動，幫助課題組打通了成果轉(zhuǎn)化的“最后一公里”，促進了該項成果的有效轉(zhuǎn)化。

重大意義和深遠(yuǎn)影響

　　“空中造樓”平臺技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，是我國超高層建筑裝備的重大創(chuàng)新與進步，提高了建設(shè)施工的安全性、應(yīng)對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性和綠色施工水平，經(jīng)濟和社會效益顯著，具有重大的應(yīng)用推廣價值。