成果简介

　　中建三局于2015年研发出的智能化施工装备集成平台系统，适用于对超高层结构进行施工，可将结构施工过程所需的各类机械设备、配套设施、操作平台、防护设施以及智能监控等集成于一体，并为不同专业工序的施工同时提供作业面，实现不同工序间的错层流水施工。采用该集成平台，可使结构施工规范化、标准化，并可大幅缩短施工工期、节约施工成本。

历史背景

　　随着我国经济的不断发展和城市化水平的不断提高，城市人口急剧增加，土地供应日趋紧张。向高空发展，在有限的土地上建造更大面积的建筑，成为了建筑业的必然趋势。超高层建筑的快速发展不仅提高了城市土地资源利用率，还显著提高了工作和生活效率，实现了资源高度共享。但超高层建筑层数多，结构形式复杂，施工难度大，传统的施工模式在机具设备、平面布置、工序安排、各类配套设施等方面的管理较为繁杂，不利于超高层建筑施工的安全、成本和工期控制。

　　2007年，中建三局参与建设高432米的广州国际金融中心（又称广州西塔），总工期仅1007天。传统的爬模、滑模施工都需要将模架安装在混凝土现浇层。混凝土现浇层支设模板，各模板间相互独立，待混凝土达到养护强度后再拆除，继续向上支设模板。显然，按照传统模式要在如此短的时间内完成施工完全是天方夜谭。

创新历程

【第一代低位顶升模架的研发】
　　传统模式走不通了，就要趟出一条新路。中建三局牵头的项目技术团队提出大胆设想：研发一个封闭的模架体系，用大行程、高能力的液压千斤顶从待施工楼层下2～3层开始顶升，可充分利用仅有的3个支点，还能完美避开高位混凝土养护时间，提高核心筒施工速度。于是，第一代顶模——低位顶升钢平台模架体系应运而生。与传统施工技术相比，低位顶模更稳定、承载力更大、抗风能力更强、施工效率更高，用时10小时即可完成顶升。广州国际金融中心项目核心筒施工速度最快达到两天一个结构层，总工期比传统方式缩短280天，创造了令人瞩目的“世界速度”。

【第二代低位顶升模架（模块化）的研发】
　　2009年，中建三局的技术人员开始主攻“空中造楼机”的研制工作。此时，广州西塔已建成，重一千多吨的钢平台却由于全钢焊接，难以周转，成了一堆造价高昂的“废铁”。既然构件焊在一起导致无法周转，那就把构件拆开，制作不同模块，用搭积木的方式组装顶模。

　　正当技术人员研究组装方案时，公司中标福州第一高楼——福州世茂中心，新一代顶模将用于此项目，留给三局技术人员的时间仅有2个月时间。为保证顶模一次拼装成型，必须经过实验测试其精度和承载力。研究团队的王开强带着2名同事整整1个月常驻生产厂家，在空旷的场地上预拼装出高25米、面积近千平方米、重1500吨的顶模系统，并进行荷载试验。

　　功夫不负有心人，预拼装一次成功，第二代顶模也顺利拼装应用。福州世茂国际中心结构封顶后，模架结构部分成功周转至福州宇洋金座项目，周转率达80%，大幅降低了后续成本。

【第三代低位顶升模架（微凸支点）的研发】
　　正当第二代顶模应用越来越广泛的时候，研发人员却发现了其中的不足：顶模的支撑体系在核心筒内部，而上方的钢平台面积足有一千多平方米，随着建筑高度与建造难度的不断提升，这种头重脚轻的模架体系整体抗侧刚度不足，承载力有限，且与核心筒内的箱梁、电梯的协调复杂。经过激烈的讨论，中建三局总工程师张琨创新性地提出“搓衣板”式的爬升方式，在核心筒外侧墙体表面浇筑出2—3厘米素混凝土微凸支点，顶模的承力件就像人的手脚，紧扣在支点上，把剪力传递到核心筒结构上，核心筒就变成了攀岩墙。四周油缸同时顶起时，支承机构驮着顶模一点点向上提升。

　　第三代顶模——微凸支点智能控制顶升模架最大高度27.8米，竖向横跨3个半结构层，实现钢筋绑扎层、混凝土浇筑层、混凝土养护层分层流水施工；长35米、宽35米的顶部平台提供充足的施工空间和材料、机械设备堆场，顶升液压系统的推力也大幅提升至2400吨。

【超高层建筑施工装备集成平台的研发】
　　中建三局的技术人员在以上三代低位顶升模架的基础上，经过近两年的技术攻关，成功研制出超高层建筑施工装备集成平台，这是全球首次将超高层建筑施工的大型施工装备直接集成于平台上，实现了一体化安装与爬升，并将核心筒立体施工同步作业面从3层半增加至4层。高度的设备集成使平台如同移动的“制造工厂”，可实现在“工厂”里造摩天大楼，显著提升了超高层建筑施工的机械化、智能化水平。

　　在项目组织实施过程中，科协组织充分利用其横向组织的优势提供了多方位的服务。针对技术研发过程中外部交流方面存在的问题，中建三局科协充分发挥组织优势，积极与中国科协、省市科协协调对接，及时对接全国学会、科研机构和高端人才，组织开展多次高端学术交流活动，积极为课题组建言献策，切实帮助课题组解决了困难。在成果转化方面，中建三局科协多次开展相关培训、科普讲座、技术指导等活动，帮助课题组打通了成果转化的“最后一公里”，促进了该项成果的有效转化。

重大意义和深远影响

　　“空中造楼”平台技术的研发与应用，是我国超高层建筑装备的重大创新与进步，提高了建设施工的安全性、应对复杂结构的适应性和绿色施工水平，经济和社会效益显著，具有重大的应用推广价值。