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北京第一高楼的科技“智造”

2016年08月05日

打印来源:中国建设报

近日,备受瞩目的北京第一高楼——中国尊大厦的结构高度突破300米,钢结构高度达到330米,即将成为首都新地标。


记者了解到,中国尊项目从破土动工至今已创造了多项纪录:基坑深40米,刷新中国民用建筑基坑深度最深纪录;地下8层(7层和1个夹层),为中国民用建筑地下层数最多;国内底板混凝土一次性浇筑方量最大,达5.6万立方米。同时,该项目是迄今为止中国建筑师主创设计的最高建筑物;该项目是世界首个在8度抗震区建造的超500米摩天大楼;该项目所采用的智能顶升钢平台是世界房建施工领域面积最大、承载力最高、大型塔机一体化的超高层建筑施工集成平台。


中建三局大项目公司副总经理、中国尊大厦项目副总工程师许立山告诉记者,中国尊的优势在于科技创新。


智能化顶升钢平台:向天空展开翅膀

由中建三局自主研发的智能化施工装备集成平台,即顶升钢平台,具有承载力大、适应性强、智能综合监控三大特点,显著提高了超高层施工的机械化、智能化及绿色施工水平。


中国尊项目使用的智能顶升钢平台,长43米、宽43米、最大高度38米,有7层楼高,平台顶推力达4800吨。记者在现场看到,施工电梯可直达平台,混凝土布料机、临建设施、物料堆场等与模架融合,工人们在全封闭平台内作业,可同时进行4层核心筒立体施工,相当于将工厂搬到了施工现场。


该平台创造性并首次实现大型塔机与施工平台的结合,如同向天空展开的翅膀。塔机、模架一体化安装爬升,充分释放了塔机效能,解决了塔机自爬升带来的安全、质量、工期、污染、投入等一系列问题,较类似超高层项目单层工期缩短约25%。


据悉,该平台已获得14项专利,其中包含6项国家发明专利。2015年6月,由中建三局申报的“超高层建筑智能化施工装备集成平台系统研究与应用”经专家鉴定,整体达到国际领先水平,成为中国建筑建造千米级大楼的关键技术。


据许立山介绍,该项目利用世界领先的智能顶升钢平台封闭的立体空间,在不同作业层形成流水,固化各项工序插入及完成时间,使各项施工工序操作规范、简便,工作面移交受控,提升核心筒施工现场工厂化程度,使得核心筒施工节拍稳定在3~4天一层。


BIM技术的深化设计:防隐患于未然

记者在采访中了解到,中国尊大厦造型独特、结构复杂、系统繁多,各专业深化设计重难点多,专业间协调要求高。建设单位高瞻远瞩,要求从设计阶段开始建立BIM模型。而在施工阶段,项目所有专业全部采用BIM技术开展深化设计。基于BIM的深化设计是用于形成和验证深化设计成果合理性的BIM应用。


中国尊项目在实施工程中,深化设计图纸与BIM模型同步报审,在原有二维图纸审核的形式中,增加三维模型作为参考。BIM审核与原有深化设计工作相互配合、相互支持,提高了原有深化设计的效率和可实施性。目前,通过模型审核,提前发现并解决了3000多个问题,大大减少了现场的变更与修改。


同时,项目运用三维扫描技术进一步验证和完善深化设计成果。利用徕卡P40高端三维扫描仪在所有楼层开展扫描工作,得到与实际坐标和高程相匹配的高精度主体结构点云模型。此点云模型导入深化设计BIM模型之中,工程师可以直观地对比“现场实际情况”进行深化设计,提前避免因现场施工误差造成的返工与拆改,确认本专业深化设计成果的可靠性。


基于BIM的深化设计能更好地掌握建筑的空间定位与信息,设计结果可实施性强。各专业深化设计都利用BIM模型出图,保证了深化图纸的准确性、全面性。高精度的深化设计模型能真实还原现场施工状态,通过综合协调,提前发现可能存在的冲突和干扰,优化设计方案,减少拆改和浪费,实现综合效益最大化。


超厚大体积混凝土底板施工:固基才能强本

中国尊大厦项目工程大体积混凝土基础底板呈“凸”字形,中间区域厚6.5米,东西两侧厚2.5米,过渡区域厚4.5米,施工难度极大。


许立山介绍说,底板施工前,通过深化设计,整体优化钢筋排布,并提前对桩头、高强锚栓支撑、集水坑等处节点进行优化,降低施工难度并减少钢筋浪费。同时运用BIM技术全面模拟大体积浇筑组织的全过程,提前预判各个环节存在的问题。


该项目通过半年左右的时间,进行大体积混凝土的配合比优化,最终确定采用大掺量单掺粉煤灰技术,采用60天标准养护强度进行评定。由于采用大掺量的工业废料粉煤灰,从而减少了水泥用量,同时也降低了大体积混凝土浇筑完成后产生的水化热。


由于基坑深度达到近40米,无法直接用溜槽进行浇筑,而用泵管浇筑效率太低,中国尊项目创造性地提出了在深基坑混凝土浇筑中使用“串管+溜槽”的方式进行浇筑。这种连续浇筑93 小时一次性完成5.6万立方米底板超大体积混凝土的浇筑,与传统泵管方案相比,缩短浇筑时间20%。


跃层电梯应用:运力产生效率

记者获悉,中国尊项目工程现场高峰时段的施工工人可达到3600人,人员的运输全部依靠施工电梯,施工电梯的速度及承载能力远不能满足要求。上下班高峰期间,施工人员不能及时到达工作岗位或离开作业区域,会大大降低施工的效率。


许立山告诉记者,中国尊项目垂直运输选用4 台大型动臂塔吊、12 部施工电梯(其中2 台可上顶升钢平台),同时在主体施工阶段提前使用4 部跃层电梯(正式电梯),主要配合施工电梯用于机电、装修材料及人员运输。跃层电梯技术在世界范围内服务高度超500米的超高层建筑项目施工过程中首次应用。


记者在采访中了解到,应用跃层电梯在井道顶部临时固定移动机房,安装完成后可在已封闭的井道内运行,进行施工材料、设备和人员等垂直运输的电梯安装技术,可以高效解决工程运力问题,提高了工人的工作效率,保障工程工期进度。


跃层电梯的使用避免了使用普通施工电梯占用正式电梯井道及影响将来正式电梯的安装,大大降低了临时设施的现场占地面积。其运行速度是普通施工电梯的3倍,减少停梯时间及更少的等待时间,额定功率比普通施工电梯小,额定载重量是普通施工电梯的2倍,大大提高了施工阶段人员运输的效率,更有序地安排建筑现场工作,从而在施工进度方面与普通施工电梯相比节省工期约80天。


谈到中国尊其他方面的技术创新,许立山如数家珍:施工零场地管理、预制组合立管施工技术、“临时永久结合”消防系统的应用、永久排水、永久排污系统施工阶段提前使用技术等一系列绿色建造技术……


“以前一提起建筑施工,人们总会想起傻大黑粗、笨拙愚钝,现在,中国尊已经从中国制造走向了中国‘智造’。”许立山感叹地说。


住房城乡建设部副部长易军到中国尊大厦调研时表示:“中国尊大厦不仅是北京的名片,也是中国的名片。中建一定要尽最大的努力、调集最优质的一切资源来满足这个项目,真正把一流的质量、 一流的安全、一流的成本、一流的环保奉献给北京和全国人民。”




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