超高层建筑液压爬模体系荷载传递机理与安全监测技术

引言：

随着城市化进程加速，超高层建筑成为解决土地资源紧张的重要途径，液压爬模体系因其自适应性强、施工效率高而广泛应用，超高层结构在施工过程中承受的风荷载、施工荷载及混凝土凝结阶段的时变效应，使得爬模体系的荷载传递路径复杂化。国内外学者对液压爬模的力学性能开展了部分研究，但多集中于静态分析，缺乏对动态荷载传递机理的系统探讨。传统监测技术依赖人工巡检与离散数据采集，难以满足实时预警需求，深入研究荷载传递规律并开发智能化监测技术，成为保障超高层建筑施工安全的关键课题。

1.优化液压爬模架体与核心筒剪力墙的节点连接构造

液压爬模体系作为超高层建筑核心筒施工的关键技术，其荷载传递机理与剪力墙节点连接的可靠性直接关系到施工安全与效率，优化架体与核心筒剪力墙的节点连接构造，需重点解决动态荷载作用下应力集中的问题。利用采用模块化设计的钢制承重三角支架与剪力墙预埋件的组合连接方式，可实现竖向荷载向混凝土结构的均匀扩散，同时利用高强螺栓与剪力键的复合作用抵抗水平风荷载产生的剪切力。引入可调节的微调装置能有效补偿施工误差，确保架体与墙体始终保持紧密贴合，这种构造设计不仅提升了体系整体刚度，还为后续智能监测系统的安装提供了稳定的载体。

安全监测技术的创新应用是保障液压爬模体系稳定运行的重要支撑，利用在关键节点布置光纤光栅传感器网络，可实时采集架体变形、连接螺栓预紧力及混凝土应变等多维数据，形成覆盖荷载传递全路径的监测体系。相较于传统电阻应变片，技术具有抗电磁干扰强、长期稳定性好的特点，尤其适合高空复杂环境，监测点的布置需遵循"关键节点优先、应力路径全覆盖"原则。重点监控承重三角支架与预埋件的连接区域、架体竖向主承力杆件及爬升轨道锚固点，从而构建起"构造优化-实时监测-智能预警"三位一体的安全保障体系。

2.建立爬升导轨与混凝土结构的实时接触压力监测

超高层建筑液压爬模体系的荷载传递机理是确保施工安全的核心问题，体系利用液压驱动装置实现模板的逐层爬升，其荷载传递路径主要包括模板、爬升导轨、附墙支座及混凝土结构。爬升时导轨与混凝土结构的接触压力是荷载传递的关键环节，直接影响到体系的稳定性，接触压力分布不均可能导致局部应力集中，进而引发混凝土压溃或导轨变形，因此需重点关注接触界面的力学行为。荷载传递机理的研究需结合理论分析与现场监测，明确动态爬升工况下各构件的协同工作性能，尤其需厘清液压系统出力、导轨刚度与混凝土强度之间的耦合关系[1]。

爬升导轨与混凝土结构的实时接触压力监测是保障液压爬模安全的重要技术手段，技术借助在导轨与混凝土界面埋设光纤压力传感器或电阻应变片，动态采集接触压力分布数据，并借助无线传输系统实现远程监控。监测系统需具备高采样频率与抗干扰能力，以捕捉液压顶升瞬间的压力突变现象，实时数据经处理后，可生成压力云图直观显示接触状态，当局部压力超过阈值时自动触发预警。

3.控制模板系统在风荷载作用下的动态变形量值

控制模板系统在风荷载作用下的动态变形量值是确保施工安全与结构精度的核心问题，风荷载作为一种动态随机荷载，其作用效应随高度增加而显著放大，对模板系统的稳定性构成严峻挑战。为有效抑制动态变形，需从体系刚度与气动特性优化入手，借助合理布置液压爬升机构的支承点间距，增强模板系统的整体抗侧刚度，利用空间桁架原理实现荷载的均匀

传递。

动态变形的精准控制离不开多维度监测技术的协同应用，基于光纤光栅传感器的应变监测网络可实时捕捉模板关键部位的微应变，其测量结果与倾角仪采集的系统姿态数据融合后，能重构出三维变形场。风荷载作用下的动态响应具有显著的时变性与空间相关性，因此监测系统需具备至少50Hz的采样频率，才能完整记录振动模态。

4.规范液压油缸同步顶升的行程差控制标准

液压油缸同步顶升的行程差控制是确保施工安全与结构稳定的核心环节，由于爬模体系的荷载传递高度依赖多组油缸的协同工作，若行程差超出合理范围，将导致模板平台受力不均，轻则引发局部变形，重则造成整体失稳。现行规范通常基于液压系统的机械特性与结构力学原理，要求相邻油缸的行程差控制在 3-5 毫米以内，且整体顶升过程中的累积误差不超过总行程的 1% 。这种控制标准既考虑了油缸制造精度与传感器反馈误差等现实因素，又通过动态调整液压阀组流量来实现实时纠偏。

为验证行程差控制标准的有效性，需依托安全监测技术构建多维度评估体系，传统方法依赖安装在油缸活塞杆上的位移传感器进行单点监测，而现代监测系统则集成倾角仪、应变片与激光测距仪等设备，形成“机械-液压-结构”三位一体的监控网络。当行程差接近临界值时，系统自动触发声光报警并暂停顶升作业，利用BIM平台可视化展示偏差位置与修正方案[2]。规范中的数值标准需与模板体系的容许变形值联动分析，例如当钢模板接缝处的错台变形超过 2 毫米时，即使行程差未超标也需干预处理。

5.实施爬模架体在施工阶段的竖向荷载传递路径检测

超高层建筑液压爬模体系的施工过程中，竖向荷载传递路径的检测是确保结构安全的关键环节，爬模架体的荷载传递主要通过附墙支座、导轨和液压千斤顶等核心构件实现。其路径可概括为：施工荷载利用操作平台传递至架体主承力桁架，再经由附墙支座锚固于建筑主体结构，最终将力分散至已浇筑的混凝土墙体。检测过程中，需重点关注附墙支座与预埋件的连接可靠性、导轨的垂直度以及液压系统的同步性，这些因素直接影响荷载分布的均匀性。

现代监测技术常采用无线传感网络与BIM模型协同分析，借助将实时监测数据与理论传力模型对比，可快速识别异常荷载路径，例如当某附墙支座的应变值偏离预测范围时，可能提示该节点存在滑移或混凝土局部压溃风险，暂停顶升并排查原因。施工阶段的检测需与架体设计参数紧密结合，尤其注意架体刚度对荷载重分布的影响——若主桁架刚度不足，可能导致施工荷载向少数支座集中，加剧局部失效风险。

结语：

液压爬模体系的荷载传递机理与安全监测技术是超高层建筑施工安全的核心问题，本文借助理论分析与技术探讨，揭示了荷载传递的动态特性，并提出了监测技术的优化方向。研究成果不仅有助于完善液压爬模体系的设计与施工规范，还能为工程风险防控提供科学依据，随着智能化监测技术的发展，液压爬模体系的精准控制与实时反馈能力将进一步提升，为超高层建筑的高效、安全建造奠定坚实基础。

参考文献：

[1]童栋. 超高层塔楼液压爬模体系关键施工技术的研究与优化 [J]. 建筑施工, 2024, 46 (08): 1338-1341.

[2]徐巍,王江波,陈蕾,等. 液压爬模体系现场监测施工技术 [J]. 施工技术, 2020, 49 (02): 80-83.