顶升模架体系施工方案

1.1顶升模架体系施工方案

1.1.1核心筒概况

(a)核心筒墙体变化情况

核心筒墙体变化情况

|-^川HIQ2I

L.tttj

外墙厚度1200、1400内墙厚度400外墙厚度1200内墙厚度400

墙体变化墙体变化

〜口Q1内收200,变为1200墙厚

说明——说明

层高6.00、6.20层高3.50、4.30、8.50

L01-L02L03-L14

010101Q1

匚口Tl

LIJ.jLLJj

外墙厚度1100内墙厚度400外墙厚度1050内墙厚度400

墙体变化墙体变化

、"nQ1内收100-变为1100墙厚、McQ1内收50,变为1050墙厚

说明说明

4.24、4.26、4.30>4.36、5.17、

层高层高4.30

6.00

L15-L33L34-L43

核心筒墙体变化情况

01Q10101

1r卜匚寸寸pT

匕|o2nJd

1LJ.JLLJ.J

外墙厚度950内墙厚度400外墙厚度850内墙厚度400

墙体变化墙体变化

QI内收100,变为950墙厚Q1内收L00,变为850墙厚

说明说明

层高4.30层高4.26、4.30、5.17、600

L44-L53L54-L64

广QI八Q1.Q：黄Q1

*二：1

0

1

)ILJ.J[Lt■LJ.J1

外墙厚度700内墙厚度400外墙厚度700内墙厚度400

墙体变化墙体变化

QI内收150,变为700墙厚外墙取消四角

说明说明

层高4.30层高4.30

L65-L73L74-L77

核心筒墙体变化情况

QIQIQ1Q1&4—*

।Q2［Q2』Q2f1

「［［彳「［［3

1

外墙厚度500内墙厚度400外墙厚度500内墙厚度400

墙体变化墙体变化

Q1内收200,变为5收墙厚内墙局部取消

说明说明

层高4.30、6.00层高6.00

L78-L85L86-T0P

(b)施工准备

核心筒施工体量大、结构高度高，核心筒单层面积最大为668m:墙体内收后，单层面积

为583m:核心筒结构施工高度为397.25m,核心筒剪力墙上安装多种施工设备，包含内

爬式塔吊、施工电梯、混凝土泵管、模架体系等设备。布置范围有限，层高变化多。

本工程中，立面层高变化多，共计14种层高。

层数层高层数层高

B043.25B033.70

B025.50B015.40

L016.30L026.0

L0310.25L041.75

L05-L304.30L314.26

L3210.34L336.0

L314.26L32、L32M5.17

L336.0L34~L594.30

L604.26L61、L61M5.17

L626.00L63~L834.30

L84~T0P6.00——

(c)核心筒墙体分段多、墙体厚度变化幅度大

核心筒墙体分段多、不连续；核心筒剪力墙外墙厚度由1400mm分次内收至500mm,累积

收缩900mmo

(d)核心筒内钢构件较多

本工程核心筒内钢构件多，主要包括钢板剪力墙内的钢板、劲性柱、水平钢梁、钢楼梯、

组合楼板所用的钢筋桁架楼承板；剪力墙钢构件吊装影响区域多。构件较大，对核心筒

模架体系设计和施工带来较高要求。

1.1.2低位顶升钢平台模架体系介绍

(a)低位顶升钢平台模架体系原理

低位顶升钢平台模架体系采用大行程(5m〜6m)、高能力(可高达450t)液压油缸和支

撑立柱、箱梁作为模架的顶升与支撑系统，通过在核心筒预留的洞口处低位顶升其上部

的钢桁架平台带动模板和挂件整体上升，完成竖向混凝土结构施工。

(b)低位顶升钢平台模架体系施工原理介绍

低位顶升钢平台模架体系施工原理介绍

初始状态一状态二状态三状态四

豚NVRtRI劭RAN\/

二

二

二

挂架翻板翻起，上支上支撑顶升到位，小

浇筑完混凝土，模板

撑小牛腿回收，顶升牛腿伸出固定，总顶

退离墙面,，刷脱模钢筋绑扎，预埋件埋

圆管柱，进而带动钢升高度为一个常规

剂，竖向钢筋接长设，验收等。

平台、挂架及模板等楼层高度(不超过

整个体系一起上升。5m)o

状态五状态六状态七状态八

低位顶升钢平台模架体系施工原理介绍

1\/M/N曲劭R眼如

□aX

*-Ju_|1

1*1

91]1111110

Id二二■II

r|1

1111

上支撑固定后，将下下支撑顶升到位，小

支撑箱梁的牛腿回牛腿伸出固定，总提挂架翻板翻下，合模拆模,一个流程完

收，开始提升下支升高度为一个楼层浇筑混凝土。成。重复状态一。

撑。高度。

L3210.34L336.0

L314.26L32、L32M5.17

L336.0L34~L594.30

L604.26L61>L61M5.17

L626.00L63~L834.30

L84~T0P6.00——

1.1.3低位顶升钢平台模架体系方案设计

(a)核心筒施工部署概况

本工程核心筒为长方形，纵、横墙体把内部分隔成九个方筒，从剪力墙结构设计情况分

析适合采用四支点低位顶升钢平台模架体系解决核心筒竖向结构施工。剪力墙内部布置

一台M1280D塔吊，剪力墙外侧布置两台M440D塔吊；核心筒内电梯井处布置两台单笼施

工电梯与顶模衔接，满足作业人员的上下交通。由于核心筒墙体内有钢板剪力墙及钢骨

柱，为此顶模系统的设计需优先考虑钢板剪力墙的吊装，尽可能不影响钢结构的施工。

(b)顶模体系功能分区

顶模的功能分区主要包括钢平台顶部的平面分区及模架整体竖向功能分区。

平面功能分区

:危险：

:品仓j

「Il

钢筋堆放;

钢筋堆放工

ISNr1，r1r1r1r1r1/

m窗小型

机械

B茶

运设备

中堆放

平台顶部除了作为材料堆场外，也是各种施工机械的附着体，同时还设置有一些生活及

消防设施（如移动厕所、消防水箱等）。在划分功能分区时需要区别各类功能的主次，合

理安排区域位置、大小，综合考虑施工方便、安全、高效的因素，同时避免核心区域的

浪费。另外，顶模系统的重心必须处于各个支腿的内部以防顶模倾覆，同时增加顶模抗

侧能力。在布置功能分区时应尽量将荷载较大的分区安排在支点内侧，平台的悬挑区域

不要布置大的荷载。根据以上原则布置钢平台顶部平面分区如上图所示。

竖向功能分区

顶模系统竖向功能分区图

模架竖向功能分区主要包括钢筋预留区、钢筋绑扎区、模板封闭区、混凝土养护预埋件

清理区，根据这样的分区在挂架设计时往往使其跨越夕4个标准楼层。需要注意的是，

由于外墙需要处理预埋件及洞口，因此外挂架高度必须大于或等个三个分区高度，设为

7步。根据以上原则模架的竖向布置如下图所示：

(c)模架各系统设计

支撑与顶升系统：

支撑与顶升系统为主要受力构件，将钢平台上所有荷载通过支撑与顶升系统传递至剪力

墙上。

支撑系统格构式支撑立柱、上下支撑箱梁以及箱梁上的伸缩牛腿。

顶升系统包括32套支腿伸缩油缸、4套顶升油缸、1套现地控制柜、液压泵站以及液压

管道及附件等。其中泵站一控四配置。液压泵站设备包括1套油箱总成、2套液压泵电

动机组(互为备用)、1套调压控制阀组，4套同步控制阀组。

钢平台系统设计：

本工程塔楼为劲性钢板混凝土剪力墙核心筒，劲性构件尺寸较大，为了便于劲性构件施

工，钢桁架平台在核心筒墙体部位应尽量预留更大的空间以便劲性构件可分层整体吊装。

考虑到平台堆载以及变形的要求，将钢平台支点放在四个角部的筒体内。

钢平台由一级、二级桁架、面外撑杆及挂架梁组成，各级桁架由H型钢或工字钢组合焊

接而成。桁架布置如下图所示：

挂架及安全防护系统设计：

挂架利用钢平台下挂设的吊架梁作为挂架的吊点及滑动轨道，悬挂7步挂架作为钢筋和

模板工程的操作架。挂架系统包括可移动滑轮、吊杆、水平连系杆、吊杆接头、踏板、

可翻转踏板、兜底防护和上下楼梯等。

当墙体截面变化时，通过移动滑轮实现挂架沿轨道梁滑移，调整挂架与墙体间的距离，

保证施工质量与安全。

在正常施工中，可翻转踏板处于打开状态；当模架顶升时，将可翻转踏板收起，使其与

墙体之间保持一定距离，为退模留出一定空间，并留出清理面板的作业空间，同时避免

挂架被墙体拉扯而发生危险。

挂架首层高度为2.7m,其余各层挂架高度均为2m。外挂架总高度为15.2m,内挂架总高

度为10.7m。架体骨架采用标准方钢管，其中竖杆通长，从顶部直达底部，竖杆上设置

定型接头搭接顺墙横杆和垂直横杆。挂架布置时尽量保证竖杆间距为1.2m,从而使整个

挂架杆件规格大都保持一致。外挂架与墙体保留1300mm的距离以方便伸臂桁架伸出墙体

时对模架顶升的影响。四面长墙部位外吊架为可调节机构，可以随变截面墙进行滑动。

挂架组成示意图

安全防护包括挂架外立面防护、水平防护、钢平台临边防护、爬梯安全防护、电线电缆

防护、液压装置油路防护等。挂架外侧立面与钢平台四周临边采用直径1.5mm,网眼不

大于10mm的钢板网封闭防护，水平及竖向防护均采用角钢骨架加钢板网的形式，保证使

用耐久性的同时，避免火灾隐患；钢平台内临边采用焊接方管护栏杆防护；液压装置油

路固定在工字钢或槽钢内侧进行防护。

模板系统设计：

本工程楼层层高主要有4.3m、6.0m两种楼层，模板配置要适应楼层高度，按照2400X

4000+2400X300为标准进行配置，下部施工4.5m层高楼层时，模板标准高度为4.3m。

(d)墙体变截面处理

墙体变截面时，将变截面处的模板支座卸掉，将模板直接安装在变截面处(浇筑混凝土

时，变截面处的混凝土面按设计浇低20cm,提升模板之前使用砂浆找平至设计标高)，未

收掉一侧则直接将模板提升100,再次提升模板又按原即可。墙体变截面位置模板处理

模板固定

墙体变截面处理

(e)模板脱模器大样

模板设置脱模器，在支模时脱模器顶紧模板，拆模时往墙体方向拧，顶紧墙体，以脱开

模板。

脱模器大样

(f)模板拼缝措施

模板企口装置模板底部防漏浆处理大样

l.L4顶模体系安装

(a)顶模体系安装部署

根据本工程总体施工部署，核心筒施工完5层结构以后安装顶模架，计划15天安装、调

试完毕。安装流程如下:

临时操作架搭设测量放线

地面拼装

部分

临时

托架

安装

一级桁架组装

高空一级桁架

组装

高

强

螺

栓

临边

连

接

安全

围护

(b)顶模体系安装

顶模体系安装

安装支撑体系

安装吊架梁及内外挂架

顶模体系安装

1.1.5顶模体系施工

(a)顶模施工流程

(b)顶模爬升步距总体规划

爬升规划总体原则为满足结构楼层施工的需求，每次顶升高度按各层高度的需要进行同

步一次顶升到位，但是楼层超高6m以上时，可以进行调整分2~3次进行爬升。首次安装

楼层高度为3层，共顶升85次。

标准层4.30m按楼层层高作为单个爬升步距即可，非标准层如4.24m、4.26m、4.36m、

5.17m也按楼层层高作为单个爬升步距即可，但非标准层6.00m层高需分两次爬升方能

实现，每次爬升步距均为4.30m。

楼层总体爬升规划表如下：

序号楼层结构标高（m）楼层高度（m）一次顶升高度（m）预留洞标高（m）

1L00524.154.30—19.75

2L00628.454.304.3024.05

3L00732.754.304.3028.35

4L00837.054.304.3032.65

5L00941.354.304.3036.95

6L01045.654.304.3041.25

7L01149.954.304.3045.55

8L01254.254.304.3049.85

9L01358.554.304.3054.15

10L01462.854.304.3058.45

11L01567.154.304.3062.75

12L01671.454.364.3067.05

13L01775.814.244.3071.35

14L01880.054.304.3075.65

15L01984.354.304.3079.95

16L02088.654.304.3084.25

17L02192.954.304.3088.55

18L02297.254.304.3092.85

19L023101.554.304.3097.15

20L024105.854.304.30101.45

21L025110.154.304.30105.75

22L026114.454.304.30110.05

23L027118.754.304.30114.35

24L028123.054.304.30118.65

25L029127.354.304.30122.95

26L030131.654.304.30127.25

27L031135.95-1.264.30131.55

28L032140.215.174.30135.85

29L032M145.385.174.30140.15

序号楼层结构标高（m）楼层高度（m）一次顶升高度（m）预留洞标高（m）

304.30144.45

L033150.556.00

314.30148.75

32L034156.554.304.30153.05

33L035160.854.304.30157.35

34L036165.154.304.30161.65

35L037169.454.304.30165.95

36L038173.754.304.30170.25

37L039178.054.304.30174.55

38L040182.354.304.30178.85

39L041186.654.304.30183.15

40L042190.954.304.30187.45

41L043195.254.304.30191.75

42L044199.554.304.30196.05

43L045203.854.304.30200.35

44L046208.154.304.30204.65

45L047212.454.304.30208.95

46L048216.754.304.30213.25

47L049221.054.304.30217.55

48L050225.354.304.30221.85

49L051229.654.304.30226.15

50L052233.954.304.30230.45

51L053238.254.304.30234.75

52L054242.554.304.30239.05

53L055246.854.304.30243.35

54L056251.154.304.30247.65

55L057255.454.304.30251.95

56L058259.754.304.30256.25

57L059264.054.304.30260.55

58L060268.354.264.30264.85

59L061272.615.174.30269.15

60L061M277.785.174.30273.45

60L062282.956.004.30277.75

序号楼层结构标高（m）楼层高度（m）一次顶升高度（m）预留洞标高（m）

614.30282.05

62L063288.954.304.30286.35

63L064293.254.304.30290.65

64L065297.554.304.30294.95

65L066301.854.304.30299.25

66L067306.154.304.30303.55

67L068310.454.304.30307.85

68L069314.754.304.30312.15

69L070319.054.304.30316.45

70L071323.354.304.30320.75

71L072327.654.304.30325.05

72L073331.954.304.30329.35

73L074336.254.304.30333.65

74L075340.554.304.30337.95

75L076344.854.304.30342.25

76L077349.154.304.30346.55

77L078353.454.304.30350.85

78L079357.754.304.30355.15

79L080362.054.304.30359.45

80L081366.354.304.30363.75

81L082370.654.304.30368.05

82L083374.954.304.30372.35

84L084379.256.004.30376.65

85L085385.256.00——

86L086391.256.00——

87ROOF397.25———

（c）顶模与钢结构的施工配合

钢板剪力墙中劲性钢板按长度进行分段每段长度根据需要进行合理分割，在钢平台桁架

布置时合理考虑与劲性钢板的位置，根据劲性钢板分段，钢平台上设置吊装孔，根据分

段长度，吊装方案分为二种：第一种：直接吊装就位；第二种：在钢平台桁架下弦设置

滑道，构件从吊装孔下降至预定高度，与滑道上的滑轮连接，构件在滑道上水平移动至

安装部位。

(d)施工人员上下通道

核心筒内布置图两台单笼施工电梯能直接上到挂架，再通过挂架上的楼梯上到钢平台顶

和挂架各层操作面。为保证模架在顶升过程中和顶升完成后，施工电梯与挂架始终衔接，

挂架最下一层标准节处跳板翻开，挂架标准节部分升入挂架。

电梯上平台立面图上平台电梯平面布置

（e）特殊节点施工措施

支撑箱梁的安装：

顶模系统支撑箱梁通过梁端的牛腿，把荷载传到核心筒墙体上，核心筒墙体上需预留洞，

如下图所示，洞口尺寸为：400（宽）X800（高）义400（深），为避免与钢板剪力墙钢板相碰

撞，所以洞口深度取400mm,西侧的两根支撑箱在15层以下均适用该情况。

墙体留洞

墙体收截面模板和挂架处理:

内墙体单边收窄厚度在100之内，模板可不作处理，相应部位处的挂架只需作兜底防护

处理即可；但外墙厚度变化较大，从首层1400mm变化至500mm,挂架及模板拟每200滑

动一次，具体变化如下表所示:

序号外墙体收窄部位收窄后厚度收窄量备注

13层以下14000

23~i4层1200200外侧收窄200

315~33层1100100外侧收窄100

434~43层105050外侧收窄50

544~53层950100外侧收窄100

654~64层850100外侧收窄100

765~77层700150外侧收窄150

878~TOP500200外侧收窄200

挂架内收示意图

1.1.6系统设计计算书

（a）建模准备

本工程钢桁架平台系统由主桁架、次桁架以及面外撑杆组成，支撑系统包括支撑钢柱与

支撑梁，钢桁架平台布置如下图所示。其中，立柱高度19m,平台平面尺寸为34.3mX34.5m,

支撑箱梁跨度3m。钢平台最大跨中长度16.5m,最长悬挑端部9.6m。

模架结构部分三维线框图如下图所示：

模架三维线框图

模架结构部分主要构件材料均为Q345B钢，构件截面如下表所示:

组件名称杆件名称截面尺寸（mm）

弦杆H型钢440X300X11X18

主桁架竖腹杆圆钢管140X12

斜腹杆双角钢90X10（间距16mm）

弦杆18b双槽钢（间距80mm）

竖腹杆8#槽钢

次桁架

斜腹杆8#槽钢

斜腹杆加强方钢100X80X6

面外撑杆撑杆10#双槽钢（间距80mm）

肢件焊接H型钢320X300X12X16

支撑钢柱

缀条等边角钢100X10

支撑箱梁焊接箱梁800X400X20X30

模架结构部分效果图如下图所示:

模架三维效果图

(b)荷载取值

根据所提供荷载资料，结构分析取以下几种荷载：

恒荷载：

恒荷载包括自重、挂架恒荷载、模板恒荷载及其他固定设备设施荷载。其中，挂架恒荷

载及模板恒荷载按照实际情况简化为线荷载形式，并按设计位置加载，挂架为7kn/m,模

板为5.5kn/m0混凝土布料机按10t集中荷载考虑。

活荷载：

活荷载包括钢平台上的施工荷载(1.5kN/m2)、堆载(10kN/m2),以及悬吊走道活荷载

(1.5kN/m2,按照两层考虑)。

钢平台顶部各区域荷载取值下图所示：

入了入丫入＞

钢平台功能分区图

风荷载：

采用本模架的写字楼地上88层，高428米，位于东莞市。风荷载根据《建筑结构荷载规

范》50009-2001的有关规定选取。基本风压取为0.75kN/m2。考虑到挂架顶部与钢平

台滑梁采用滑轮连接，不能完全传递水平力，取受风面积为平台高度的4倍。桁架及挂

架的挡风系数取为0.3。风荷载体形系数按下图选取。核心筒墙体施工过程中，模板的

荷载直接传递到墙体上，对模架的影响很小；模架顶升时，挂架与模板均与墙体脱开，

风荷载对模架的影响较大。

(c)工况分析

分析工况包括施工与顶升两个阶段。施工阶段模架上下支撑箱梁的牛腿均支撑在核心筒

上，承载能力较高，但模架平台顶部的堆载与施工荷载等活荷载也较大；顶升阶段模架

仅下支撑箱梁牛腿支撑在核心筒上，油缸打开，下箱梁与钢平台之间通过为顶升柱与活

塞杆传力，此时需要考虑风荷载的作用。上图是施工与顶升阶段支撑与顶升系统的约束

示意图。

工况及荷载组合项次如下表所示:

结构状态工况项次荷载组合内容

11.2D+1.4L+0.6X1.4W

施工阶段

21.35D+0.7X1.4L+0.6X1.4W

31.2D+1.4W

顶升阶段

41.35D+0,6X1.4W

注：提升阶段的工况不包括活荷载，施工阶段不包括风荷载

支撑柱及平台验算

有限元模型

采用MidasGenver7.80对模架进行有限元分析及设计验算，采用平面单元传递钢平台

表面与侧面的均布荷载与风荷载。挂架与模板以及挂架上的施工荷载均折算成桁架下弦

处的集中线荷载。钢平台主、次桁架的有限元模型如下图所示。支撑及顶升系统的有限

元模型及约束示意图如前图所示。

整体模型如下图所示:

分析结果

工况1和工况2

恒荷载作用下位移结果:

平台构件及其节点Z向位移最大发生在平台北侧悬挑端，以该部位作为参照进行评估。

支撑柱顶部作为起点，其位移为6.7mm,角部悬挑部位作为终点，其位移为34.66mm,挠

度为28.96mm。施工阶段模架承受的水平荷载较小，模架的水平位移很小，在恒载作用

下，钢平台x方向位移峰值出现在西北侧（次桁架上），x方向峰值为-5.58mm,y方向位

移峰值出现在南北两侧（次桁架上），y方向为10.56mm。如下图所示：

midasGen

POST~PROCESSOR

DISPLACEMENT

/耕作累

5.1059E*001

CBS:SLC813

模架整体合位移峰值示意图

钢平台与支撑系统在恒荷载作用下位移如下图所示:

midasGon

POSTMOCESSOR

DISPLACEMENT

36X)3

33.64

31.25

28£7

26.46

24.09