建造摩天大樓的鋼平臺重達1000噸，施工的時候它能像攀巖一樣逐層爬升，把工人和建築材料安全又快速地送到施工樓層；待大樓完工後，鋼平臺會被分批拆除後送返地面。
出品| 網易新聞學院
作者| 常松，清華大學材料加工工程系博士
上海中心，浦東陸家嘴最後一棟超高摩天大樓；632米，也是陸家嘴的最新高度。
在過去的20年裡，金茂大廈和環球金融中心先後成為了陸家嘴的「顏值擔當」，而按照上世紀90年代的規劃，陸家嘴核心區將會建設3座超過400米的摩天大樓，這最後一座就是「上海中心」，層高632米，它將成為陸家嘴金融區的收官之作。
顯然，這樣一座建築註定迎來萬眾矚目，從設計競標開始就有多家世界頂尖團隊參與競爭，最終，Gensler建築設計事務所的「龍型」方案勝出——雙層幕牆的設計，隔離出9個不同的區域，這裡將建起摩天大樓內的空中花園；建築外觀呈螺旋式上升，一條開口縫隙由底部旋轉貫穿至頂部。
上海中心內部分區
那麼問題來了，對於這樣一棟600多米高、造型獨特的摩天大樓，建築工人是如何在高空安全施工、確保工程萬無一失的呢？這就不得不提搭建在核心筒頂部的超級工具——鋼平臺了。
從上海中心的結構上看，最先建造的就是大樓的鋼筋混凝土核心筒，這裡也將是上海中心的電梯空間。為了讓電梯通過，這個面積達900平方米的九宮格核心筒是中空的，而為了保證工期，核心筒是以5天一層的速度施工。在大樓施工過程中，工人乘坐的升降梯會隨著核心筒施工而長高，而在核心筒的頂端，就是由2米高的護欄圍起來的鋼平臺。
鋼平臺就如同趴在大樓上的變形金剛，畫風是醬紫的——
但其實，鋼平臺要低調得多。從外觀看，它只是一個最頂端的鋼罩子。
施工中的上海中心
整體鋼平臺體系共分為9大筒架單元，也呈九宮格式的布局。其中，中間的筒架懸掛於周邊4個筒架的懸挑鋼梁之上，自身不帶有動力系統，隨其他筒架的同步頂升而逐層爬升。而中央筒架的位置同時也是施工電梯的出口，由此處可以直接抵達鋼平臺的頂部。其他的8個筒架則作為支撐結構，均具有鋼平臺、腳手架、支撐、動力和大模板5大系統。
核心筒示意圖
鋼平臺由縱橫向結構梁、懸挑梁、連繫梁、平臺板、圍護外圍欄等構成，各個部件都靠螺栓連接，方便吊裝牆體內預埋鋼結構件時的多次拆除、安裝。在鋼平臺上還覆蓋鋼板作為操作平臺，整個平臺鋼板由厚5毫米花紋鋼板及角鋼焊接組成。鋼平臺不僅是施工人員的操作平臺，同時也用於堆放鋼筋、施工設備。整個鋼平臺完全封閉，這樣就不用擔心高空墜落威脅工人的安全。
在鋼平臺下方，是固定在核心筒上的四臺M1280D型塔吊，每臺自重500噸，最大起重100噸。它們負責將施工所需的上百噸鋼筋在夜晚調運到鋼平臺的頂部，堆放在工人觸手可及的地方，用以核心筒施工。
在鋼平臺外圍，是高2米的側向彩鋼板作擋板，主要的作用就是防止高空墜落。整體鋼平臺初始面積約為1100 平方米，在這樣的一群鋼板圍護下，施工工人幾乎感覺不到高度的提升。
鋼平臺除了外觀可以看到的部分，其內部還有很多細微的結構。
鋼平臺微結構
核心筒最重要的施工就是混凝土澆築，澆築混凝土自然就需要模板。上海中心的大模板系統是「鋼框木模」，由木面板、豎肋、橫向圍檁3部分組成。另外，在核心筒牆面不同部位設置有收分模板，當核心筒牆體發生收分時，收分模板將會進行置換，來滿足牆體收分的要求。大模板按標準層高4.5米設計，在非標準層，則採用大模板接模的方式施工。
那麼，工程中所需要的數萬噸水泥混凝土又是如何來到數百米的高空呢？原來，設計者在鋼平臺上布置了2 臺臂長28米的液壓布料機，混凝土在地面攪拌完成之後，通過連接布料機的管道，就可以由高壓泵直接泵送上去了。
不過，這樣又會有另一個問題隨之而來：傳統混凝土在長距離的泵送過程中，很容易堵塞管道，怎麼辦呢？這就需要用到一樣特別的混凝土——自密實混凝土。這是一種能夠在自身重力作用下密實、具備良好的流動性的同時能獲得很好的均質性，並且不需要附加振動的混凝土。
在平臺之外，鋼平臺還設立了腳手架系統，由懸掛腳手架和內部腳手架兩個部分組成，連接各個操作區域。在平臺的爬升等操作中，工人可以在平臺上自由走動。
內外腳手架立面
懸掛腳手架是防止高空墜落物的最後一道防線，由吊架、上部走道板、底部走道板、底部防墜閘板、側向圍欄5 部分組成。其中，吊架立杆用螺栓連接固定在鋼平臺的鋼梁底部，隨鋼平臺同步爬升。腳手架底部設置防墜閘板，鋼平臺體系爬升到位後防墜閘板關閉，可防止物體墜落，以滿足立體交叉作業施工的防護需要。而內部腳手架是由安裝在核心筒內的筒架組成，其中邊筒架安裝設置有頂升油缸及支撐牛腿，具有自爬升功能。
內掛腳手架
此外，為了保證鋼平臺體系爬升時的側向穩定性，在外掛腳手下端每一面牆體方向還設置有6 個防傾滾輪，懸掛腳手架的吊架與鋼平臺鋼梁的連接節點專門進行了設計，實現整個懸掛腳手架的整體移動。
在一層施工結束後，這個重達1000噸的巨型平臺，將會自己爬升到下一個區域，隨核心筒的升高而升高，而4個吊塔也在整個工期中爬升27次。那麼鋼平臺是如何完成「爬樓」的呢？
這主要依靠的是它的支撐系統和動力系統。
支撐系統與液壓動力系統
先來說說支撐系統。它是整體鋼平臺體系傳遞荷載、實現爬升的承重系統，由外構架支撐系統和內構架支撐系統2部分組成。內構架支撐系統位於邊筒架底部上方，由內架牛腿制動裝置、承重鋼梁組成，內部架也頂升油缸的底部支承。外構架支撐位於邊筒架的最底層，由外架牛腿制動裝置、承重鋼梁組成。
在施工中，鋼平臺就會像攀巖一樣，將核心筒當做巖壁，內外兩層支架當做手腳，它們被「牛腿」固定在核心筒的著力孔中。爬升中，牛腿收回，鋼平臺通過液壓機向上頂升一個行程，然後將牛腿升入下一個孔中。每次爬升需要內外層交替兩次。
顯然，整個過程中，最關鍵的就是「牛腿」。
其實，相比於整個平臺，這些「牛腿」並不大，但是它們要有足夠的承受力，此外還需要在鋼平臺體系的爬升過程中可靠地完成伸縮，以達到使內外架交替支承鋼平臺的目的。上海中心的鋼平臺體系鋼牛腿主要使用液壓系統完成牛腿外伸與收縮動作，油缸行程430 毫米，能快速完成牛腿動作的伸縮。
油缸與圈梁層連接
接下來再說說動力系統，它是爬升過程中的另一個重要系統，要為整個鋼平臺的爬升提供全部的動力。上海中心的動力系統由1 套集中控制系統、8 臺液壓泵站和液壓油缸組成，其中每臺液壓泵站帶動4～5 個液壓頂升油缸。液壓油缸是整體鋼平臺體系的頂升動力設備，固定端在內構架層的底部，液壓油缸的活塞桿頭部均設計有萬向球頭，以減少油缸的側向力，有效地保護了油缸，提高了整個系統的安全性和可靠性。
除了支撐系統和動力系統外，整個系統還有一個重要的大腦——PLC（Programmable Logic Controller，可編程序控制器）控制系統。平臺的動力系統會根據整個鋼平臺的載荷分布情況和結構特點，由PLC控制系統進行測量、傳輸、設定、控制，實現系統各部分的協調動作，保證油缸頂升的同步性。
當大樓順利施工到632米之後，結構層封頂，鋼平臺的使命就完成了。這個時候，鋼平臺這樣的龐然大物，如何從600多米的高空爬下來呢？
事實上，核心筒至125層施工完成後須進行鋼平臺的拆除。最先拆卸的是控制室、液壓油缸的各種電纜、油路管線。在鋼平臺、內外腳手架進行全面清理後，再利用四臺M1280D型塔吊從鋼平臺連梁間吊走所有大模板，防止拆除期間物體墜落。
鋼平臺和塔吊
隨後，就是從外至內的拆除工作了。先用塔吊吊住外側懸掛腳手架，將懸掛腳手架分塊吊至地面。吊完鋼平臺頂面的格柵板、鋼蓋板後，將鋼平臺劃成若干分塊，利用塔吊逐塊拆除。接著依次拆除內構架、外構架，直至完成整體鋼平臺體系的拆除。
上海中心頂部結構
而此時，機智的小朋友就會發現，在核心筒上還剩下4個大傢伙——用來起重的塔吊。如何將這種外掛在核心筒上的塔吊在600多米的高空拆卸下來呢？工程師早就未雨綢繆，外掛塔吊會在大樓封頂後先拆卸下來3座，然後再搭建一臺中型塔吊拆除最後一臺大塔吊。最後用一臺小塔吊拆掉中塔吊。而最後剩下一座五六百公斤的小吊臂，直接通過人工拆卸，送進電梯就可以了。
5上海中心鋼平臺比普通鋼平臺厲害在哪兒？
在過去，摩天大樓建造中普遍採用的模架體系有大模板體系、滑模體系和爬模體系等。大模板體系缺乏自主爬升功能，無法適應快速施工要求。滑模體系由於結構平面布置和混凝土攪拌施工的局限也很少使用。爬模體系往往無法承受較大負荷，導致堆放的鋼筋、設備有限，而且封閉性欠佳。
在這樣的背景下，中國自主創新了內筒外架式整體鋼平臺模架體系，隨後這一模架體系在上海金茂大廈核心筒施工中又衍生出了「格構柱支撐式整體鋼平臺模架體系」，在上海環球金融中心、廣州新電視塔、南京紫峰大廈等工程中得到廣泛應用。
而上海中心的鋼平臺又在上面這些基礎上解決了超高和複雜的多筒式、體型多變的鋼骨混凝土核心筒施工難題，成為最先進的新型模架體系。
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