YAZJ_15液压自动爬升模板系统研制 胡玉银

5 结语
2008 年 2 月液压自动爬升模板系统应用于上海外滩中 信城超高劲性核心筒结构施工，展示了良好的技术性能，在 正常施工条件下，可以实现四天一层的施工流水节拍。正是 由于液压自动爬升模板系统具有技术先进，经济合理的优 点，因此在经上海外滩中信城工程示范应用取得成功以后， 很快就在广州珠江城和上海国际金融中心北塔楼得到推广 应用，显示了液压自动爬升模板系统在超高建（构）筑物施工 中具有广阔的发展前景。
（1） 按照设计图纸中的位置预埋爬升附墙固定件，浇捣 混凝土。
（2） 绑扎钢筋，同时待混凝土养护达到强度要求后，拆 除模板，安装附墙及导向装置。
（3） 在自动控制系统作用下，模板系统自动爬升到位。 （4） 安装模板→混凝土浇捣，进入下一个作业循环。
板系统采用如图 2（2）所示的四平台结构形式，并将钢筋工 程与模板工程作业平台相互独立，以便钢筋工程与模板拆除 及爬升准备同时进行。 3.3 爬升机械系统
图 6 液压动力系统
3.5 自动控制系统 自动控制系统具有以下功能：1)控制wenku.baidu.com压千斤顶进行同
步爬升作业；2)控制爬升过程中各爬升点与基准点的高度偏 差不超过设计值；3)供操作人员对爬升作业进行监视，包括 信号显示和图形显示；4)供操作人员设定或调整控制参数。
自动控制系统能够实现连续爬升、单周（行程）爬升、定 距爬升等多种爬升作业：1）连续爬升：操作人员按下启动按 钮后，爬升系统连续作业，直至全程爬完，或停止按钮或暂停 按钮被按下；2）单周爬升：操作人员按下启动按钮后，爬升系 统爬升一个行程就自动停止；3）定距爬升：操作人员按下启 动按钮后，爬升系统爬升规定距离（规定的行程个数）后自动 停止。自动控制系统由传感检测、运算控制、液压驱动三部分 组成核心回路，以操作台控制进行人机交互，以安全联锁提 供安全保障，从而形成一个完整的控制闭环。
（1.上海建工（集团）总公司技术中心 200083；2.上海市机械施工有限公司 200072；3.上海东福金属结构厂 200129）
【摘 要】液压自动爬升模板技术是超高层建筑结构施工主流模板技术。作为一项具有自主知识产权的液压自动爬升模板系
统，历经调研、试制和工程应用，取得了显著的社会和经济效益。介绍了该系统的研制思路及功能。
始终附着在结构上，实现持久安全。附墙机构主要由承力螺 栓及预埋件、附墙支座和附墙靴三部分组成，如图 5 所示。
图 5 附墙机构
3.3.2 爬升机构 爬升机构由轨道和步进装置组成。轨道为焊接箱形截面
构件，上面开有矩形定位孔，作为系统爬升时的承力点。轨道 下设撑脚，系统沿轨道爬升时支撑在结构墙体上，以改善轨 道受力。步进装置由上、下提升机构及液压系统组成。在控制 系统作用下，以液压为动力，上、下提升机构带动爬架或轨道 上升。 3.3.3 承重架
第 31 卷第 3 期 Vo1．31 No．3
● 模板与脚手架
建筑施工
BUILDING CONSTRUCTION
YAZJ - 15 液压自动爬升模板系统研制 *
Development of YAZJ-15 Hydraulic Self-Climbing Formwork System
□ 胡玉银 1 陆云 1 王云飞 2 夏卫庆 1 顾国明 1 秦臻宇 3 李 琰 1 黄玮征 1 唐建飞 1
但在上述工艺流程中，钢筋绑扎需待混凝土养护达到系 统爬升要求及系统爬升完成后才能进行，混凝土养护和模板
《建筑施工》第 31 卷
3/2009 胡玉银、陆云、王云飞、夏卫庆、顾国明、秦臻宇、李琰、黄玮征、唐建飞：YAZJ- 15 液压自动爬升模板系统研制 第 3 期
拆除占绝对工期，施工流水段时间比较长，施工节奏缓慢，难 以满足我国超高层建筑施工工期需要。为此我们创新发展了 以下的施工总体工艺流程：
爬升机械系统是整个液压自动爬升模板系统的核心子 系统之一，由附墙系机构、爬升机构及承重架三部分组成。
(1)
(2)
(3)
(4)
图 2 新液压自动爬升模板施工总体工艺流程
3 系统研制
新的液压自动爬升模板系统是一个复杂的系统，它集机 械、液压、自动控制等技术于一体，主要由以下五大部分构 成： 3.1 模板系统
（2） 本液压爬模系统在使用性能方面可满足以下功能： ① 可同时进行单组二机位，单组四机位同步爬升；② 可多组爬模同步爬升；③ 可采用电脑控制自动爬升；④ 可 采用操控盒人工操作爬升；⑤ 爬升速度设定在 150 mm/mi n ～200 mm/mi n；⑥ 满足高空施工的安全围护设计。 4.2 系统特点 液压自动爬升模板系统是传统爬升模板系统的重大发 展，工作效率和施工安全性都显著提高。与其它模板工程技 术相比，液压自动爬升模板工程技术具有显著优点： （1） 自动化程度高。在自动控制系统作用下，以液压为 动力不但可以实现整个系统同步自动爬升，而且可以自动提 升爬升导轨。平台式液压自动爬升模板系统还具有较高的承 载力，可以作为建筑材料和施工机械的堆放场地。钢筋混凝 土施工中塔吊配合时间大大减少，提高了工效，降低了设备 投入。 （2） 安全性好。液压自动爬升模板系统始终附着在结构 墙体上，在 6 级风作用下可以安全爬升，8 级风作用下可以 正常施工。经过适当加固液压自动爬升模板系统能够抵御 12 级风作用。提升和附墙点始终在系统重心以上，倾覆问题 得以避免。爬升作业完全自动化，作业面上施工人员极少，安 全风险大大降低。 （3） 施工组织简单。与液压升模施工相比，液压自动爬 升模板施工工艺的工序关系清晰，衔接要求比较低，因此施 工组织相对简单。特别是采用单元模块化设计，可以任意组 合，以利于小流水施工，有利于材料、人员均衡组织。 （4） 结构质量容易保证。它与大模板一样，是逐层分块 安装，故其垂直度和平整度易于调整和控制，可避免施工误 差的积累。同时混凝土养护达到一定强度后再拆除模板，避 免了液压滑升模板工艺极易出现的结构表面拉裂现象。 （5） 标准化程度高。液压自动爬升模板系统许多组成部 分，如爬升机械系统、液压动力系统、自动控制系统都是标准 化定型产品，甚至操作平台系统的许多构件都可以标准化， 通用性强，周转利用率高，因此具有良好的经济性。
模板系统由模板和模板移动装置组成。模板采用钢大模 板，主要是因为钢模板经久耐用，回收价值高。模板移动装置 如图 3 所示，在混凝土工程作业平台下部设置导轨，模板通 过滑轮悬挂在导轨上，装、拆时模板可以沿轨道自由移动。该 装置机械化程度相对较低，但是结构比较简单，所需操作空 间小。
图 3 模 板移动装置
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3.2 操作平台系统 根据施工工艺需要，为加快施工速度，液压自动爬升模 2009 年 3 月出版
A- 附墙装置；B- 爬升导轨；C- 承重架；D- 可伸缩支撑腿； E- 上顶升防坠装置；F- 液压千斤顶；G- 下顶升防坠装置；
H- 可调支撑杆。 图 4 液压自动爬升模板系统的爬升机械系统
3.3.1 附墙机构 附墙机构的主要功能是将爬模荷载传递给结构，使爬模
【关键词】 超高层建筑施工 YAZJ- 15 液压自动爬升模板系统 研制 工程应用
【中图分类号】TU755.2
/ 文献标识码 B
【文章编号】1004-1001（2009）03-0206-03
1 历史衍变
尽管经过 50 多年特别是改革开放 30 年来的大力发展， 我国超高层建筑的模板工程技术有了很大进步，但我国建筑 施工企业直至本世纪初还未完全掌握模板工程的前沿技 术— ——液压自动爬升模板工程技术。该技术长期被国外公司 垄断，，我国建筑施工企业难免受制于人，有鉴于此，2001 年 11 月本课题组提出研制双作用液压自动爬模系统，得到上 海市科学技术委员会和上海建工（集团）总公司领导和专家 的肯定。2002 年《双作用液压自动爬模系统研制》项目先后 入选上海建工（集团）总公司和上海市科学技术委员会重点 科研攻关计划。在依托单位原上海市第三建筑有限公司的支 持下，经过 2 年努力，由课题组研制的液压自动爬升模板系 统样机成功地通过调试。试验表明该液压自动爬模系统设计 方案是可行的。但是，作为一项新技术、新设备，液压自动爬 升模板系统的推广应用却历尽艰辛，课题组全体成员发扬锲 而不舍的精神，一方面继续完善液压自动爬升模板系统，另 一方面积极争取集团和基层单位领导支持。又经过近 5 年努 力，液压自动爬升模板系统的工程示范终于取得突破，在上 海市第四建筑有限公司的支持下，该系统成功应用于上海外 滩中信城超高层建筑劲性核心筒结构的施工。工程示范表 明：课题组研制的液压自动爬升模板系统能够适应我国超高 层建筑施工实际，具有较高的技术先进性和经济合理性，同 时，通过工程示范应用，该系统也得到了进一步完善和发展。
2 施工工艺研究
* 上海市交叉领域创新团队建设专项（批准号：03DZ12039） 【作者简介】胡玉银（1964- ），男，工学博士，教授级高工。上海 建工集团副总工程师、技术中心主任。联系地址：上海市福山路 33 号（200120）。
【收稿日期】2009－01－21
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液压自动爬升模板工程技术是现代液压工程技术、自动 控制技术与传统爬升模板工艺相结合的产物。液压自动爬升 模板系统与传统爬升模板系统的工艺原理基本相似，都是利 用构件之间的相对运动，即通过构件交替爬升来实现系统整 体爬升的。液压自动爬升模板工程技术是在同步爬升控制系 统作用下，以液压为动力实现模板系统由一个楼层上升到更 高一个楼层位置的。传统的绝大多数液压自动爬升模板系统 采用的施工总体工艺流程如下：
承重架为系统的承力构件。其上部支撑模板、模板支架 及外上爬架等构成的工作平台，下部悬挂作业平台。承重架 斜撑的长度可调节，以保持承重梁始终处于水平状态，方便 施工作业。承重架下设支撑，爬架爬升到位后，将撑脚伸出撑
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第 3 期 胡玉银、陆云、王云飞、夏卫庆、顾国明、秦臻宇、李琰、黄玮征、唐建飞：YAZJ- 15 液压自动爬升模板系统研制 3/2009
图 7 自动控制系统
4 系统功能与特点
4.1 系统功能 （1） 本液压爬模系统在施工工艺方面可满足以下功能： ① 高层、超高层竖向剪力墙结构施工；② 高耸构筑物
垂直或倾斜墙体以及特殊构筑物（烟囱）等的结构施工；③ 可携带模板体系同步提升；④ 在混凝土养护同时可进行上
层结构钢筋绑扎；⑤ 爬升状态下抵抗 6 级风作用，施工状态 下抵抗 8 级风作用；⑥ 液压整体式四机位顶升平台可提供 最大堆载 15 t ；⑦ 一次爬升高度最大可达到 5 m；
（1） 按照设计图纸中的位置预埋爬升附墙固定件，浇捣 混凝土。
（2） 待混凝土达到强度要求后，拆除模板，安装附墙及 导向装置。
（3） 在自动控制系统作用下，模板系统自动爬升到位。 （4） 绑扎钢筋、安装模板→混凝土浇捣，进入下一个作 业循环。
(1)
(2)
(3)
(4)
图 1 传统液压自动爬升模板施工总体工艺流程
在已浇段混凝土结构上，作为承重架的承力部件。 3.4 液压动力系统
液压动力系统主要功能是实现电能→液压能→机械能 的转换，驱动爬模上升，一般由电动泵站、液压千斤顶、磁控 阀、液控单向阀、节流阀、溢流阀、油管及快速接头及其它配 件构成。液压动力系统一般采用模块式配置，即两个液压千 斤顶、一台电动泵站及相关配件（油管、电磁阀等）有机联系 形成一个液压动力模块，为一个模块单元的爬模提供动力。 在该液压系统模块中，两个液压缸并联设置。液压系统模块 之间通过自动控制系统联系，形成协同作业的整体。