新型鋁木結(jié)合模板在高層建筑中的應(yīng)用

朱振華，鐘億云

(中建海峽建設(shè)發(fā)展有限公司，福建 福州 350000)

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

城投·碧湖城市廣場(chǎng)工程位于福建省漳州市龍文區(qū)，建筑面積162 099.71m2。地下3層，其中1，2號(hào)樓為28層超高層辦公樓，標(biāo)準(zhǔn)層高4.2m，建筑高度121m，3號(hào)樓為一類(lèi)辦公樓。建筑效果如圖1所示。

圖1 建筑效果

1.2 辦公樓結(jié)構(gòu)概況

1，2號(hào)樓為框架-核心筒結(jié)構(gòu)，四周采用混凝土框架柱與混凝土樓板連接，中部采用核心筒結(jié)構(gòu)。核心筒剪力墻截面由底部500mm寬漸變至屋面250mm寬，核心筒除變截面外位置及尺寸變化不大。4～28層為標(biāo)準(zhǔn)層，屋面層層高4.8m。11，21層避難層層高3.9m。奇數(shù)層與偶數(shù)層梁板尺寸變化大。標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面如圖2所示。

圖2 標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)平面

2 模板選型

模板工程是指新澆混凝筑土成型的模板及支承模板的一整套構(gòu)造體系[1]。在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中，模板工程一般占混凝土結(jié)構(gòu)工程造價(jià)的20%～30%，占工程用工量的30%～40%，占工期的50%左右，因此，模板選型及優(yōu)化至關(guān)重要。進(jìn)行模板工程的設(shè)計(jì)和施工時(shí)，應(yīng)從工程實(shí)際出發(fā)，合理選用材料、方案和構(gòu)造措施；應(yīng)滿(mǎn)足模板在運(yùn)輸、安裝和使用過(guò)程中的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和剛度要求，并宜采用定型化、標(biāo)準(zhǔn)化的模板支架和構(gòu)件。模板選型主要包括豎向剪力墻模板及橫向梁板模板。

2.1 剪力墻模板選型分析

超高層辦公樓層高較高，變截面有規(guī)律，變化較小，標(biāo)準(zhǔn)層差異較小，若采用木模，模板需求較多，大面積材料周轉(zhuǎn)不便，模板安裝加固困難，剪力墻截面較大，木模加固易脹模、爆模，混凝土成型質(zhì)量較差。辦公樓剪力墻模板應(yīng)用鋁模體系進(jìn)行施工，使超高層建筑主體形成了一個(gè)較強(qiáng)的剛性整體，另外還可進(jìn)行支撐體系和加固體系的管理，大大減少澆筑施工中出現(xiàn)脹模的情況。隨著鋁模在住宅建筑工程中的全面應(yīng)用，鋁模材料強(qiáng)度高、施工周轉(zhuǎn)速度快、周轉(zhuǎn)次數(shù)多、混凝土成型質(zhì)量好等特點(diǎn)突出。鋁模剛度大，穩(wěn)定性好，承載豎向剪力墻混凝土側(cè)壓力能力強(qiáng)，成型混凝土觀(guān)感質(zhì)量好。豎向核心筒構(gòu)件可采用定型化鋁模，提高加固效率及加固質(zhì)量。

2.2 梁板模板選型分析

項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層高4.2m，且所有奇數(shù)層存在架空層，支模高度8.4m，屬于超過(guò)一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程。由于鋁模體系主要靠已澆筑成型的墻柱混凝土或通過(guò)設(shè)置斜撐保證其穩(wěn)定性。雖然根據(jù)單立桿的邊界條件進(jìn)行了穩(wěn)定承載力極限試驗(yàn)，也進(jìn)行了1個(gè)開(kāi)間的框架和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系的整體堆載試驗(yàn)研究，但試驗(yàn)樣本尚少，因此，暫時(shí)僅允許其最大的支撐高度為3m。當(dāng)單支撐高度>3m時(shí)，應(yīng)采取另外的可靠措施確保其整體穩(wěn)定性，方可使用。因此，水平梁板模板若采用鋁模體系，除設(shè)置常規(guī)鋁模單支撐外，還需用鋼管扣件將單支撐連接成整體，比單純鋁模或木模造價(jià)更高。且內(nèi)支撐架連接成整體后，梁板模板早拆困難，搬運(yùn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重降低工效，工期難以保證。而采用木模加內(nèi)支撐架的模式，內(nèi)支撐架搭設(shè)和核心筒鋁模平行交叉施工，減少施工時(shí)間，且扣件式鋼管腳手架內(nèi)支撐安全穩(wěn)定，故水平梁板采用木模進(jìn)行施工。

3 模板選型存在的技術(shù)難點(diǎn)及解決措施

3.1 剪力墻鋁模

1)難點(diǎn)1 剪力墻橫截面由500mm寬漸變至250mm寬，變截面位置配模不一致。解決措施：剪力墻變截面由外向里收，與剪力墻連接的框架梁位置不變，橫截面變了6次，每次總長(zhǎng)減少100mm，每個(gè)轉(zhuǎn)角減少50mm，在變截面層轉(zhuǎn)角位置提前生產(chǎn)加工好寬度小50mm墻板，以備現(xiàn)場(chǎng)更換，更換成本較小，材料損耗在可控范圍內(nèi)。

2)難點(diǎn)2 11，21層避難層層高3.9m，與標(biāo)準(zhǔn)層高4.2m不一致，墻板配模難。解決措施：避難層層高與標(biāo)準(zhǔn)層高相差300mm，4.2m層高鋁模深化可采用三段式(標(biāo)準(zhǔn)板+接高板+二次接高板)。避難層施工時(shí)，300mm高二次接高板不安裝，即可解決層高差300mm的問(wèn)題(見(jiàn)圖3)。

圖3 鋁模設(shè)計(jì)立面

3.2 鋁木模板連接部位

1)難點(diǎn)1 剪力墻鋁模與梁板木模連接位置做法難。常規(guī)鋁木模板連接位置留設(shè)在剪力墻邊15cm位置，通過(guò)C槽連接鋁木連接件(見(jiàn)圖4)，達(dá)到鋁木結(jié)合模板的效果。然而需待鋁模墻板做完后方可上木模，無(wú)法平行施工，且鋁木連接件剛度不夠，不足以支撐豎向荷載，極易變形下垂。解決措施：豎向上部位置混凝土側(cè)壓力小，將鋁木模板連接部位由水平改為豎向。并取消C槽及鋁木連接件，研究出新型鋁木連接件。利用角鋼模板(高度尺寸與C槽相同)與鋁模連接，上接方木，梁板模板固定于方木上(見(jiàn)圖5)，節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度高，不易下垂。

圖4 常規(guī)鋁木結(jié)合模板做法

圖5 新型鋁木結(jié)合模板節(jié)點(diǎn)做法

2)難點(diǎn)2 常規(guī)鋁木模板連接節(jié)點(diǎn)配模難。解決措施：常規(guī)鋁木結(jié)合模板C槽上接鋁木連接件，生產(chǎn)加工需開(kāi)模，且梁板節(jié)點(diǎn)需現(xiàn)場(chǎng)拼接，不能流程化施工，費(fèi)事費(fèi)力。根據(jù)優(yōu)化后的新型鋁木連接件節(jié)點(diǎn)做法，取消了鋁模C槽和鋁木連接件，配模相對(duì)簡(jiǎn)單，新型鋁木連接件材料除了施工現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)成的模板、方木、鋁模銷(xiāo)釘銷(xiāo)片外，僅需增加角鋼將鋁模墻板和木模連接起來(lái)。鋁木連接件由角鋼、方木、模板組成1個(gè)整體，長(zhǎng)度同鋁模墻板二次接高板。方便現(xiàn)場(chǎng)施工，新型鋁木連接件主要材料為模板，周轉(zhuǎn)幾次易破損，為保證節(jié)點(diǎn)混凝土觀(guān)感質(zhì)量，每5層對(duì)破損的連接件進(jìn)行更換，相對(duì)常規(guī)鋁木連接件，更換材料及時(shí)間成本較低。

3)難點(diǎn)3 僅有1套核心筒剪力墻墻板鋁模配模，需先行拆除，常規(guī)鋁木連接件拆除困難，鋁木模板連接節(jié)點(diǎn)需設(shè)計(jì)及優(yōu)化簡(jiǎn)易可靠的拆卸方式。解決措施：新型鋁木連接件通過(guò)鋁模銷(xiāo)釘、銷(xiāo)片與鋁模墻板連接。拆除銷(xiāo)釘、銷(xiāo)片即可輕松完整地拆下鋁木連接件，周轉(zhuǎn)方便。

4 加固體系設(shè)計(jì)

梁板木模采用扣件式鋼管腳手架支撐，支撐體系根據(jù)扣件式鋼管滿(mǎn)堂支撐架進(jìn)行設(shè)計(jì)及驗(yàn)算。僅考慮剪力墻鋁模支撐體系設(shè)計(jì)及鋁木結(jié)合模板支撐體系的影響，配備1套鋁模墻體支撐體系。

4.1 剪力墻內(nèi)墻鋁模加固體系

剪力墻內(nèi)墻鋁模采用方通背楞，考慮本工程層高4.2m，具有墻超高超厚等典型特征，根據(jù)實(shí)際荷載進(jìn)行驗(yàn)收，混凝土澆筑時(shí)瞬間橫向預(yù)應(yīng)力、振搗時(shí)的共振等可預(yù)期影響因素，采用7道背楞進(jìn)行加固，離地高度由下而上依次為250，650，1 150，1 750， 2 350， 2 950，3 550mm，其中第1～3道背楞為加強(qiáng)背楞，鋁模緊固系統(tǒng)采用M18對(duì)拉螺栓，水平間距800mm。墻每側(cè)中間加設(shè)2～3道斜撐，斜撐頂部支撐在柱高約1/3處，呈60°角。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況，鋁模斜撐采用加密設(shè)置，斜撐與斜撐凈距以超國(guó)標(biāo)規(guī)范設(shè)置，結(jié)合梁板木模立桿間距1.2m，斜撐按1.2m在立桿中間錯(cuò)開(kāi)設(shè)置。斜撐與內(nèi)支撐架相互影響。為不影響剪力墻拆模，靠近剪力墻大橫桿的內(nèi)支撐架待混凝土澆筑完成后先拆除，后拆除斜撐，保證鋁模拆除及材料搬運(yùn)。內(nèi)墻鋁模加固體系如圖6所示。

圖6 內(nèi)墻鋁模加固體系

4.2 核心筒電梯井鋁模加固體系

核心筒剪力墻電梯井鋁模加固體系采用方通背楞，離地高度由下而上依次為250，650，1 150，1 750， 2 350，2 950，3 550，4 000mm，鋁模緊固系統(tǒng)采用M18對(duì)拉螺栓，水平間距800mm，剪力墻縱向加設(shè)斜撐，間距1 200mm，斜撐頂部支撐在墻高約1/3處?？紤]到項(xiàng)目核心筒電梯內(nèi)K板無(wú)有效對(duì)拉螺栓，故采用(分段不落地且搭接至第7，8道背楞上)豎向背楞，能有效防止電梯口偏位、中段鼓模等現(xiàn)象。電梯井鋁模加固體系如圖7所示。

圖7 電梯井鋁模加固體系

5 實(shí)施效果檢測(cè)

1)優(yōu)化后的鋁木連接節(jié)點(diǎn)牢固可靠，耐久性好，不易變形，節(jié)點(diǎn)成品混凝土觀(guān)感好，剪力墻實(shí)現(xiàn)免抹灰，實(shí)測(cè)實(shí)量合格率100%。

2)新型鋁木結(jié)合模板施工技術(shù)有效解決了工序沖突問(wèn)題，剪力墻、梁板平行施工，原計(jì)劃每層工期約10d，每層工期7d，縮短3d。

3)每層節(jié)約勞動(dòng)力約20d，技術(shù)創(chuàng)效顯著。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)超高層辦公樓模板選型及鋁木結(jié)合模板的研究，創(chuàng)造性地采用了新型鋁木模板連接技術(shù)。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化，施工現(xiàn)場(chǎng)有效落地執(zhí)行。通過(guò)研究常規(guī)模板選型及鋁木結(jié)合模板的技術(shù)難點(diǎn)，并針對(duì)性地優(yōu)化節(jié)點(diǎn)做法及加固體系，解決了超高層鋁木結(jié)合模板的施工難題。