成果簡(jiǎn)介

　　中建三局于2015年研發(fā)出的智能化施工裝備集成平臺(tái)系統(tǒng)，適用于對(duì)超高層結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，可將結(jié)構(gòu)施工過(guò)程所需的各類(lèi)機(jī)械設(shè)備、配套設(shè)施、操作平臺(tái)、防護(hù)設(shè)施以及智能監(jiān)控等集成于一體，并為不同專(zhuān)業(yè)工序的施工同時(shí)提供作業(yè)面，實(shí)現(xiàn)不同工序間的錯(cuò)層流水施工。采用該集成平臺(tái)，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(guó)經(jīng)濟(jì)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(shì)。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(shí)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(jī)具設(shè)備、平面布置、工序安排、各類(lèi)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(guó)際金融中心（又稱(chēng)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(dú)立，待混凝土達(dá)到養(yǎng)護(hù)強(qiáng)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(shí)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(xiàng)目技術(shù)團(tuán)隊(duì)提出大膽設(shè)想：研發(fā)一個(gè)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(kāi)始頂升，可充分利用僅有的3個(gè)支點(diǎn)，還能完美避開(kāi)高位混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間，提高核心筒施工速度。于是，第一代頂模——低位頂升鋼平臺(tái)模架體系應(yīng)運(yùn)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(qiáng)、施工效率更高，用時(shí)10小時(shí)即可完成頂升。廣州國(guó)際金融中心項(xiàng)目核心筒施工速度最快達(dá)到兩天一個(gè)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(kāi)始主攻“空中造樓機(jī)”的研制工作。此時(shí)，廣州西塔已建成，重一千多噸的鋼平臺(tái)卻由于全鋼焊接，難以周轉(zhuǎn)，成了一堆造價(jià)高昂的“廢鐵”。既然構(gòu)件焊在一起導(dǎo)致無(wú)法周轉(zhuǎn)，那就把構(gòu)件拆開(kāi)，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(shí)，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(xiàng)目，留給三局技術(shù)人員的時(shí)間僅有2個(gè)月時(shí)間。為保證頂模一次拼裝成型，必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試其精度和承載力。研究團(tuán)隊(duì)的王開(kāi)強(qiáng)帶著2名同事整整1個(gè)月常駐生產(chǎn)廠(chǎng)家，在空曠的場(chǎng)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(jìn)行荷載試驗(yàn)。

　　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(guó)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(xiàng)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(diǎn)）的研發(fā)】
　　正當(dāng)?shù)诙斈?yīng)用越來(lái)越廣泛的時(shí)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(tái)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(guò)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(diǎn)，頂模的承力件就像人的手腳，緊扣在支點(diǎn)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(shí)頂起時(shí)，支承機(jī)構(gòu)馱著頂模一點(diǎn)點(diǎn)向上提升。

　　第三代頂模——微凸支點(diǎn)智能控制頂升模架最大高度27.8米，豎向橫跨3個(gè)半結(jié)構(gòu)層，實(shí)現(xiàn)鋼筋綁扎層、混凝土澆筑層、混凝土養(yǎng)護(hù)層分層流水施工；長(zhǎng)35米、寬35米的頂部平臺(tái)提供充足的施工空間和材料、機(jī)械設(shè)備堆場(chǎng)，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(tái)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(guò)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(tái)，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(tái)上，實(shí)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(tái)如同移動(dòng)的“制造工廠(chǎng)”，可實(shí)現(xiàn)在“工廠(chǎng)”里造摩天大樓，顯著提升了超高層建筑施工的機(jī)械化、智能化水平。

　　在項(xiàng)目組織實(shí)施過(guò)程中，科協(xié)組織充分利用其橫向組織的優(yōu)勢(shì)提供了多方位的服務(wù)。針對(duì)技術(shù)研發(fā)過(guò)程中外部交流方面存在的問(wèn)題，中建三局科協(xié)充分發(fā)揮組織優(yōu)勢(shì)，積極與中國(guó)科協(xié)、省市科協(xié)協(xié)調(diào)對(duì)接，及時(shí)對(duì)接全國(guó)學(xué)會(huì)、科研機(jī)構(gòu)和高端人才，組織開(kāi)展多次高端學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，積極為課題組建言獻(xiàn)策，切實(shí)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(kāi)展相關(guān)培訓(xùn)、科普講座、技術(shù)指導(dǎo)等活動(dòng)，幫助課題組打通了成果轉(zhuǎn)化的“最后一公里”，促進(jìn)了該項(xiàng)成果的有效轉(zhuǎn)化。

重大意義和深遠(yuǎn)影響

　　“空中造樓”平臺(tái)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，是我國(guó)超高層建筑裝備的重大創(chuàng)新與進(jìn)步，提高了建設(shè)施工的安全性、應(yīng)對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性和綠色施工水平，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，具有重大的應(yīng)用推廣價(jià)值。