15 智能化超高层建筑施工集成平台技术
一、技术名称:智能化超高层建筑施工集成平台技术
二、技术类别:减碳技术
三、所属领域及适用范围:建筑行业 超高层项目主体工程施工
四、该技术应用现状及产业化情况
伴随着超高层建筑高度不断攀升,结构日趋复杂,建造难度与安 全风险不断增大,各类设备设施在选型、布置、协同施工中出现多方面 的冲突,降低了设备能力发挥,增加了施工过程的能耗。
智能化超高层建筑施工集成平台技术可实现类似于“产品”化生产 的超高层建筑施工方式,与传统施工方法相比,节能减碳效果明显。目 前,该平台已先后在武汉中心(438m)、深圳华润总部大楼(400m)、 武汉绿地中心(475m,华中第一高楼)、北京中国尊(528m,北京第一 高楼)等 400m 以上的摩天大楼中得到成功应用,施工总建筑面积超过200 万 m2,已产生经济效益约 6756 万元。
五、技术内容
1.技术原理
在建筑平台顶模轻质化设计的基础上,首次成功实现将动臂塔机等设备直接集成于建筑平台上,可使塔机随平台同步顶升,减少塔机 独立爬升和顶模顶升的能耗以及塔机支撑系统制造、运输及反复安拆、 提升的能耗,也减少了重复垂直运输作业的能耗;通过集成平台形成 竖向多专业流水作业,充分利用设备资源提高作业效率,提高了能源 利用率。同时,通过数字化控制系统,能够最大限度保证平台各支撑点顶升的平衡度,从而降低倾斜校正带来的额外能耗。
2.关键技术
(1)超高层建筑施工平台设备集成技术 成功实现将动臂塔机等设备集成于平台上,可随平台同步顶升,施工安全与塔机有效使用时间大幅提升,塔机投入大幅降低,可有效 减少塔机支撑系统制造、运输及反复安拆等带来的施工能耗和污染物排放。
(2)高承载力超高层建筑施工平台技术 基于墙体表面素混凝土微凸构造承载力构造特点,支点承载力高、传力可靠、单个支点承载力可达 400 吨,研发了一种利用核心筒外围 墙体支承的集成平台巨型空间框架结构,使平台可承受上千吨荷载、 抵抗 14 级大风的作用。
(3)高适应性超高层建筑施工平台技术 针对超高层建筑墙体结构变化特点,开发了一种可以根据墙体内收、外扩、倾斜等复杂施工情况自适应的支承系统,可解决墙体结构变 化带来的平台施工难题。同时,创造性的构建了平台角部开合机构、伸 缩机构等可变机构,可满足核心筒结构变化及劲性构件整体吊装的需求。
3.工艺流程
根据塔机与顶模的整体情况作受力验算与轻质化设计,将动臂塔机固定于顶模平台,实现塔机随顶模同步顶升。智能化超高层建筑平 台结构示意图见图 1。
六、主要技术指标
1.平台整体可承受上千吨荷载、抵抗 14 级大风;
2.单个支点的承载力达 400 吨,各支点同步顶升偏差仅 2mm;
3.集成平台使复杂的钢板剪力墙核心筒施工速度达到 4 天/层;
4.塔机自重约 100t,自爬升采用柴油机,能效约 40%;
5.顶模顶升采用电动机,能效约 80%,轻质化设计节约重量 270t左右。
七、技术鉴定及获奖情况
该技术已获国家发明专利 7 项,实用新型专利 9 项。2015 年,“超高层建筑智能化施工装备集成平台系统研究与应用”经中国建筑工程 总公司组织的成果鉴定,整体达到国际领先水平。该技术先后荣获中 国建筑工程总公司发明金奖 1 项、中建三局科技进步特等奖 1 项、湖 北省科技进步二等奖 1 项。
八、典型用户及投资效益
典型用户:中建三局大项目管理公司、中建三局第二建设工程有限责任公司
典型案例 1
案例名称:中国尊大厦工程项目
建设规模:项目处于北京市朝阳区 CBD 核心区 Z15 地块,中国尊 大厦大楼结构高度达到 528m,总建筑面积 43.7 万 m2。建设条件:利 用中国尊大厦核心筒结构墙体支承的巨型空间框架平台结构。主要建 设内容:集成平台面积超过 1800m2,高度超过 22m,自重达 2330t;覆 盖四个半竖向作业层,最大顶推力达 4800t。平台可根据墙体内收、外 扩、倾斜等复杂情况进行变化的自适应支承系统。主要设备:自带塔机 顶 模 平台。项目总投资 3600 万元,建设期为 2 个月。年碳减排量2660tCO2,碳减排成本为 13400~13600 元/tCO2。年经济效益 1200 万 元,投资回收期约 2.5 年。
典型案例 2
案例名称:武汉绿地中心工程项目 建设规模:武汉绿地中心总建筑面积 32.1 万 m2。
建设条件:武汉绿地中心劲性混凝土核心筒 100 层,屋面结构标高为 475m。主要建设 内容:集成平台面积 1310m2,平面上呈“Y”字形,覆盖四个半竖向作 业层。采用顶模系统结合 BIM 技术的三维可视化、碰撞检查、管路排 布以及方案可视化模拟等主要功能,缩短施工周期,提高了铝模板的 周转率。主要设备:自带塔机顶模平台。项目总投资 2500 万元,建设 期为 2 个月。年碳减排量 2010tCO2,碳减排成本为 12300~12500 元/tCO2。年经济效益 1000 万元,投资回收期约 3 年。
九、推广前景和减排潜力
目前,该技术已在我国 400 米以上的超高层建筑推广应用 40%。预计未来 5 年,该技术在国内超高层建筑工程项目推广比例将达到 80%, 预计到 2025 年总投资约 23 亿元,可减少碳排放约 20 万 tCO2。
由武汉节能协会办公室整理