BIM与既能上天,也能入地!中国建造水平有多高?

这最新一代的“空中造楼机”,正是中国首创。它最牛的实力就在于,顶升力达到4000多吨,能让建筑施工在千米高空如履平地,在8级大风中平稳进行。而4天一层的施工速度,更是让国内外惊艳

你知道吗,让国内外惊艳的“空中造楼机”已经到了4.0时代!这样的超高层建造神器,中建团队是如何研发制造的?

第一代:低位顶模

从上世纪80年代起,我国超高层建筑施工技术经历了多次升级,从传统的搭设脚手架到滑模,再到爬模、提模,施工机械化、标准化、高效化程度不断提高。

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进入新世纪,超高层建筑越来越高、结构越来越复杂,不仅要承受较大的垂直荷载,还要承受较大的水平荷载,传统模架难以满足要求。如何在保证质量与安全的情况下提高建设速度?

2005年,中国建筑参与高432米的广州西塔总承包施工。该工程平面呈类三角形,外周边由6段曲率不同的圆弧构成,总工期仅1007天。若采用传统施工技术,要如期完成建设任务,谈何容易!

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▲建设中的广州西塔

面对严峻挑战,项目研发团队提出一个大胆设想:将施工竖向结构的模板和挂架悬挂在钢平台以下,采用大行程、高能力、支承在剪力墙预留洞处的液压千斤顶顶升钢平台,带动模板与挂架整体同步上升一个高度,完成上一楼层的混凝土结构施工。

第一代顶模——低位顶升钢平台模架体系由此应运而生!这正是“空中造楼机”的前身。

与传统施工技术相比,第一代顶模技术显著提高了超高层施工工效。广州西塔核心筒建设速度最快达到两天一个结构层,总工期缩短280天。

第二代:模块化低位顶模

尽管第一代顶模具有诸多优点,但标准化程度低、难周转、成本高,同时具有一定安全风险。

困难挡不住前行者的脚步。2009年,中国建筑成立攻关小组,依托福州世茂国际中心项目,在周转性、适应性、安全性三个方面重点开展攻关。

为提高顶模对核心筒变化的适应性,研究人员为顶模应对核心筒结构变化提供了良好的解决方案;为提高顶模设计的安全性,他们为施工中的“误操作”提供了安全保险。

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▲建设中的天津117大厦

基于顶模施工环境下的不同工程,研究小组还寻求了垂直运输设备与模架衔接、协调、配合的最优方案,这些设备包括塔吊、电梯、混凝土泵送等。同时,他们还创新了标准化组件,有利于顶模由创新设备向定型成熟的产品迈进。

最终,成功研发第二代顶模——模块化低位顶升钢平台模架体系!

第二代顶模将整个模架“拆分”为由多个标准组件组成的装配式结构,从而实现模架在不同项目间的周转使用,大幅降低成本。

该技术在福州世茂国际中心、福州宇洋中央金座、无锡国金中心、苏州国金中心、镇江苏宁广场、重庆国金中心、天津现代城、天津117大厦等工程建设中大显身手,施工总建筑面积超350万平方米。

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▲建设中的福州世茂国际中心

第三代:微凸支点顶模

伴随建筑高度与建造难度的不断提升,模块化低位顶升钢平台模架体系的不足日渐显现:整体抗侧刚度不足,承载力有限,置于核心筒内的支撑立柱、箱梁与塔吊、电梯的站位协调复杂。

为弥补不足,中建团队一举打破传统设计思路,利用核心筒外侧墙体表面2-3厘米素混凝土微凸构造承力,单个支点承载力达400吨。

这种设计除了可以使承载力、整体性、抗侧刚度、内部垂直运输设备的安装空间得到显著提升外,更重要的是在高效性、适应性、安全性和智能化上实现了飞跃。

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▲建设中的武汉中心

2012年,在时为华中第一高楼、高438米的武汉中心项目上,第三代顶模——微凸支点智能控制顶升模架首次应用,最大高度27.8米,竖向横跨3个半结构层,实现了钢筋绑扎层、混凝土浇筑层、混凝土养护层分层流水施工。

长35米、宽35米的顶部平台,为项目建设提供了充足的施工空间和材料、机械设备堆场。同时还专门研发了智能综合监控系统,顶模体系的运行安全得到了有效保障。顶升液压系统的推力也大幅提升至2400吨,可以将3万名成年人同时顶起。

第三代顶模先后运用于武汉中心、深圳华润总部大厦。

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▲深圳华润总部大厦

集成平台:“空中造楼机”

创新无止境。在第三代顶模的基础上,经过近两年的研究试验,中建团队研制出了升级版“自带塔机微凸支点智能顶升模架系统”,即超高层建筑智能化施工装备集成平台。

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这是全球首次将超高层建筑施工的大型塔机直接集成于平台上,实现了塔机、模架一体化安装与爬升,并将核心筒立体施工同步作业面从3层半增至4层半。

通过塔机与模架一体化安装与爬升,突出解决了塔吊爬升与模架顶升相互影响、爬升占用时间长、爬升措施投入大等制约超高层建筑施工的难题。

以北京第一高楼“中国尊”项目的“空中造楼机”为例,自带的2台M900D塔吊相比常规塔吊安装方式,可减少塔吊自爬升28次,节省塔吊爬升影响的工期约56天,减少塔吊预埋件400吨。

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▲建设中的北京中国尊

“中国尊”集成平台采用封闭式全钢结构,平台面积1600平方米,施工荷载2300吨,工人置身其上,如履平地,可同时进行4层楼、多个工种流水作业,可抵御10级大风,完全不用担心高空坠落的危险。

目前,该平台已应用于北京“中国尊”、武汉绿地中心、沈阳宝能环球金融中心项目。

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▲建设中的北京中国尊

继“大国重器”“空中造楼机”之后

中国建筑成功研制又一“神器”——“地下造隧机”

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5月20日,中建三局自主研制的全国首台超深超长双S曲线泥水平衡岩石顶管机(SRPJ-1650型)“绿投9号”成功下线,这标志着中建三局培育完全掌握顶管机设计与制造成套技术的专业研发团队,迈出隧道工程装备技术自主创新的重要一步。

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此自主研制的顶管机,开挖直径2.12米,整机长5.12米,重约45吨,装机功率180千瓦,主要依托国内首条深层污水传输隧道——武汉大东湖深隧工程支线顶管掘进距离长、埋深大、直径装配式研发小、地层条件复杂等特点研制而成。

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顶管机模型

亮点一:地质条件高适应性

设计混合型结构刀盘,搭建大功率变频调速控制,长距离顶进时,可有效提高刀盘的启动性能,实现刀盘恒转矩高转速输出,适应复杂地质条件下穿越不同地层的变化和要求。

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复合刀盘设计及加工

亮点二:长距离顶进高工效

设计二次破碎功能,可以将岩石有效破碎成20-30mm的颗粒,以利于排查泵及时排出;配置高压喷水系统,及时将刀盘割下的粘土分离和破碎,冲洗泥浆通道,有效提高顶管机在粘土地质条件下的适应性能;设计排渣中继泵、变频控制系统,能根据地层变化调整排渣速度,有利于渣土排出,适宜长距离顶进。

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高效率泥水循环系统

亮点三:小曲率转弯高适应性

设计两级纠偏系统,形成三段两铰结构型式,可以增加顶管机纠偏角度,有利于形装配式结构成较小的曲率半径,更好地满足曲线施工的要求。

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三段两铰式纠偏系统设计

亮点四:人机交互高智能化

开发遥控操纵系统,增加了触摸屏操作系统,提升人机交互便利性,提高了机器的操作性能和可靠性;开发施工数据监测平台及手机App,具有数据动态采集、显示和存储功能,助推项目与设备的信息化建设。

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智能化控制系统

如此高科技的神器

你猜需要研制多久?

5个月!!

研发团队攻坚克难、日以继夜

历经短短5个月时间

完成研究论证、整机设计、加工及装配

向中国建设者致敬!

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