在整体技术路线策划过程中,对给施工环节采取的施工方式进行评审、评估,并作实验进行验证,尤其是上海中心外幕墙施工完全是在超高、外悬挑14米的空间中作业,上人操作平台的选择是实现幕墙顺利安装的重中之重,对可选的施工方案进行深入的分析、比选,可选的上人操作平台方案有脚手架、索道、双层滑移吊篮,对几种方案进行比较:
由分析可得出,脚手架施工可实现安装要求,但由于结构是旋转收缩形式,脚手架底部放脚很大,几乎将内外幕墙之间的空间全部占满,影响内幕墙及其他安装专业施工,脚手架随单元板安装进度搭设,周期较长,影响安装进度,脚手架拆除时由于体量很大,散件很多,距离单元板玻璃很近,碰撞损坏已安装完成的成品风险很大,大量的材料垂直运输到超高建筑内,更加剧了超高建筑本身的垂直运输矛盾。
每个区采用拉钢索的形式,铺设马道,可实现上人操作,但通过实验可发现,马道竖向、横向钢索的连接锚件,铺设马道的跳板,以及连接跳板的固定件,散件太多,安装拆除时的坠物风险很高,尤其是索道本身的稳定性需要依靠加预应力,预应力传递到主体钢结构上,对主体结构的变形会产生过程影响,增加了变形分析的复杂性。
双层滑移吊篮,利用可升降平台原理,将上下2层平台连通,设置导向索避开幕墙支撑钢结构径向支撑,通过伸缩小车连通相邻平台,形成整体连通平台,升降平台可集成化程度高,现场安装周期短,但技术难度高,需要集中解决平台本身的受力要求和连通装置不同区间的通用性,导向索对吊挂点定位精度要求高,需要精准定位,由于是悬挑空间,定位难度很高。
通过反复的论证比选,最终确定采用可升降式双层滑移吊篮作为上人操作平台的施工方案,设计与施工现场紧密配合,加工制造出上海中心专用的导向式双层升降作业平台。目前已顺利投入使用,保证了异型超高层外幕墙的顺利安装。正是通过对每一个施工环节的策划、试验、比选、评审,最后落实实施验证,在施工前期做足准备,提前决判,严密组织,方案先行,确保施工过程中条理分明,科学合理,创造价值。
3.2 精度控制
秉承上海中心大厦外幕墙精、细、巧的原则,将上海中心大厦建设成一个精品,加大力度控制制作精度、安装精度。
首先为上海中心钢结构幕墙制定质量标准,对精度要求进行量化(附钢结构安装精度偏差表、钢结构加工精度要求表、单元板加工精度要求、单元板安装精度表)。
为达到外幕墙的精度要求,最大限度地实现幕墙产品的模块化,加工组装的工厂化,质量控制的数字化。上海中心单元板的生产是实现大量的非标件工厂化的集成生产,通过建立模型,利用计算机软件编程,与数控机床对接,实现成千上万的不同构件的数字化机床切割,将这些构件在工厂内组装起来,组成一个个单元板,每一个单元板集成了凸台、凹台平面板及辅助牛腿、不锈钢盖板、封修板、背衬板、装饰盖板、过桥,实现了90%以上的工厂化加工,在工厂内通过严格的质量管理保证体系,从每一个零部件检查控制开始,到整体组装处单元成品,通过专用扫描检查仪器,对单元板外观尺寸进行扫描检查,既保证异型单元的检查进度,又提高了检查的效率,实现快速有效地100%出厂检查。
通过制定测量方案,明确施工现场测量的环节、部位、测量方法,保证单元板与钢结构连接处转接件的安装精度,通过模型、模拟,确定每一个连接点处空间坐标,采用全站仪跟踪测量空间点安装位置,整理测量数据,反馈设计中心处,将测量数据输入模型中,建立实体模型,对超差部位进行转接件的特殊处理,保证单元板的安装,完全实现设计意图。
通过质量标准的确立,施工现场的实测结构基础数据,与加工中心、设计中心实现联动,将实际测量数据导入建筑模型,生成实体模型,提前预判,提前处理,保证安装时的一次到位率,保证安装精度,最终实现建筑物的整体精度达到设计要求。
3.3 专用施工机具为适应上海中心外幕墙大悬挑、外形旋转、扭曲的结构特点,科学、高效、安全的施工,经过细致、深入的分析、研究,创造性的确认使用双层式吊篮工作平台和轨道式悬臂吊机,很好的实现了安装外幕墙的施工需要。
上海中心大厦分为9个区,每个区有2个设备层作为转换层,使每个区相对独立,每个区内外幕墙形成高度为50米~60米高度不等的中庭空间,中庭由外幕墙支撑钢结构支撑出来,空间中有逐渐旋转的径向支撑钢结构,双层吊篮平台正是利用中庭的空间,在设备层悬挑出来的钢结构上设置吊挂支架,设置升降平台,但必须克服径向支撑钢结构的影响,由于结构式旋转上升的,径向支撑钢结构亦是旋转上升的,并不在同一垂直面上,要实现平台的升降必须避开径向支撑钢结构,不是垂直的升降,沿钢结构旋转角度设置导向装置,平台在径向撑之间的缝隙中实现升降,通过设置提升平台提升机工作钢丝绳导向装置,保证平台沿一定角度提升时安全锁正常中作,保证升降的安全,通过在每一处平台的端头设置可伸缩的滑动小车在径向支撑处实现连通,最终实现在同一层全部连通,形成整体操作平台,一个层面施工完成后,需要提升平台时,将径向撑处连接小车分开,收回平台内,提升完成后,滑动小车再伸出将相邻平台连通。每一部平台分为几个标准块组成,随着向上结构周长变小,可通过滑动小车和减少组装标准节调节平台的周长,满足结构外形的变化。平台本身的结构强度根据使用要求计算得出,根据设计的制造图加工制造完成,通过模拟施工建模,确定吊挂定和锚固点安装位置,实现实物在现场的组装和安装,目前已通过实际安装的使用检验,很好的配合了施工,为外幕墙顺利快速施工创造了有利条件。
轨道式悬臂吊机是为适应上海中心外幕墙单元板的吊装需要特别设计、制造的专用吊装设备,利用每一个区顶部设备层设置的擦窗机轨道,将专用吊机设置在设备层上,覆盖本区设备层以下楼层的吊装,因上海中心特殊的结构,单元板只能从楼层3个特定的位置出板,需要水平移动后到达指定安装位置,每一个区顶部楼层与同一区起始楼层进出相差最大处约为7米,设置在顶部设备层的吊机需要外挑悬臂7米。根据施工的特定要求,设计了轨道式悬臂吊机,可实现上下左右前后6个方向的吊装需要。设计实现了适应擦窗机弧形轨道行走的电动行走装置,实现单元板从出板口出来后的左右移动,设计了与行走机构结合的伸臂轨道,结合行走式电动葫芦,实现进出上下的吊装需要。在吊机的设计制作过程中充分考虑单元板的最大重量、吊具重量、吊装过程中的风荷载、动荷载,对轨道的反力,合理的配重各种因素,制造出4台专用吊装设备,可分组同时安装使用,亦作为一种设备储备,保证必要的保养替换,保证施工的顺利实施,经过一年多的使用,保证了单元板高效的吊装,创造出机械设备的价值。
3.4 施工安全措施
施工安全管理是一个系统的庞大的管理过程,尤其是超高层建筑,各专业的安全控制以及各专业交叉产生的安全问题,所有的安全问题需要从细节入手管理,外幕墙专业施工在重点保证防高空坠落、高空坠物、防火、设备安全使用、临时用电安全等等工作外,超高建筑上海中心外幕墙安装的防风措施是保证施工安全的重要问题。
上海中心大厦位于上海陆家嘴高层建筑集中区域,高层建筑之间容易产生涡旋式的风,没有规则,另外,超高建筑施工时,所处高度经所设测风仪显示,实际风速较气象台预报的地面风速要高1~2级,由于外幕墙一直是在建筑物外围临边作业,时刻受风的影响,为确保单元板吊装的安全,增大施工安全系数,减少风对幕墙安装可能产生的危害,需要设置防风装置。防风装置要解决的是单元板吊装过程中单元板不受控的大幅摆动,进而撞击相近建筑物,造成单元板损坏,产生坠物风险。
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上海中心大厦,位于浦东的陆家嘴功能区,占地3万多平方米,所处地块东至东泰路,南依银城南路,北靠花园石桥路,西临银城中路,为上海陆家嘴摩天大楼建设计划最后的压轴工程。其建筑设计方案由美国Gensler建