CL建筑結(jié)構(gòu)體系在高層建筑中的研究與應(yīng)用

王元平

(山西二建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030013)

在我國傳統(tǒng)高層建筑中，大多采用剪力墻+后貼外保溫系統(tǒng)做法，時(shí)至今日，仍然有大量建筑采用此種做法。經(jīng)過多年的應(yīng)用，采用上述做法的高層建筑凸顯出來的問題也是層出不窮，諸如外墻保溫系統(tǒng)開裂、脫落、滲水、保溫性差、耐久性差等，此類問題也是業(yè)主在后期使用中投訴較多的質(zhì)量問題。且后貼外墻保溫系統(tǒng)施工任務(wù)重、高空作業(yè)多、施工工期長、高空施工質(zhì)量難以保證，這一施工方法給工程施工帶來了許多難以估計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)實(shí)中，我們經(jīng)常能見到有外墻后貼保溫系統(tǒng)脫落傷人、砸物的情況，此種情況大多還是發(fā)生在建筑的有效使用期限內(nèi)，后續(xù)維修十分困難，且維修后效果不佳。

1 CL建筑結(jié)構(gòu)體系簡介

我公司一直十分重視建筑節(jié)能的發(fā)展應(yīng)用，我們通過具體的施工實(shí)踐論證及對比分析，一致認(rèn)為CL建筑結(jié)構(gòu)體系是一項(xiàng)前景廣闊的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，它具有以下特點(diǎn)。

1.1 優(yōu)異的保溫性能

與傳統(tǒng)外墻保溫后貼的方法相比，CL建筑結(jié)構(gòu)體系最大的特點(diǎn)就是將保溫板復(fù)合夾芯在剪力墻中間，與混凝土一次澆筑成整體。就高層建筑而言，其基本結(jié)構(gòu)形式為內(nèi)側(cè)200mm厚鋼筋混凝土墻體，中間50mm厚保溫板，外側(cè)50mm厚鋼筋混凝土墻體。此種做法既能提升保溫系統(tǒng)的保溫性，也能增強(qiáng)其安全性和耐久性，其最終形成的整體式結(jié)構(gòu)體系基本避免了傳統(tǒng)外墻保溫系統(tǒng)易出現(xiàn)開裂、脫落、滲漏的質(zhì)量通病。

1.2 安全、可靠的結(jié)構(gòu)形式

與磚混、框架等建筑結(jié)構(gòu)體系相比，CL結(jié)構(gòu)體系可以有效增大建筑使用面積。另外，它的結(jié)構(gòu)體系整體性好、自重較輕、耐久性能優(yōu)異、抗震性能良好。它基本實(shí)現(xiàn)了建筑構(gòu)件、配件工廠化定型生產(chǎn)，不僅大幅提高了生產(chǎn)效率，而且綠色環(huán)保。與傳統(tǒng)外墻后貼保溫板比較，既節(jié)約了材料，又縮短了施工工期。同時(shí)，此種結(jié)建筑構(gòu)體系成型后質(zhì)量穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了建筑保溫與結(jié)構(gòu)同壽命周期，徹底解決了傳統(tǒng)后貼外墻保溫做法使用年限遠(yuǎn)低于建筑結(jié)構(gòu)使用年限的問題。

1.3 良好的經(jīng)濟(jì)效益

采用CL結(jié)構(gòu)體系，可以使外墻保溫系統(tǒng)達(dá)到與建筑結(jié)構(gòu)相同的使用年限，正常使用年限內(nèi)無需維護(hù)。從既有建筑節(jié)能改造和國外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)參考計(jì)算，設(shè)計(jì)使用壽命為20年的普通外保溫作法，在保溫層施工完畢后按平均每年的維護(hù)費(fèi)用為2元/m2，一次更換(包括拆除、垃圾清運(yùn)、保溫做法在內(nèi))費(fèi)用大約120元/m2，即保溫層施工完畢，后期潛在費(fèi)用按外墻面積計(jì)算仍需大約220元，因此，CL建筑結(jié)構(gòu)體系保溫技術(shù)在同等節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)條件下優(yōu)于其它保溫做法[1]。

2 CL結(jié)構(gòu)體系施工技術(shù)

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 模板體系選擇

在施工中，可以采用木模板體系，也可以采用鋁合金模板體系，具體需要根據(jù)工程的建筑特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而定。

木模板體系：就普通高層建筑而言，可選擇50mm×100mm的方木作為次背楞，φ48×3mm鋼管作為主背楞，15mm的木膠合板作為面板。此種模板體系的特點(diǎn)是造價(jià)相對較低，施工靈活，可適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)形式的模板安裝，但其安裝加固費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，成型的混凝土結(jié)構(gòu)尺寸偏差較大。

鋁合金模板體系：此種模板體系可以根據(jù)擬建工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)工廠化定制加工，加工好的鋁合金模板強(qiáng)度高、平整度好、尺寸準(zhǔn)確、拼縫嚴(yán)密，現(xiàn)場安裝施工速度快，成型的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件觀感質(zhì)量好。但此種模板體系相對造價(jià)較高，不適用于非標(biāo)準(zhǔn)層及樓層數(shù)少的建筑結(jié)構(gòu)施工，適用于標(biāo)準(zhǔn)層建筑結(jié)構(gòu)的施工，尤其是標(biāo)準(zhǔn)層較多的建筑結(jié)構(gòu)，通過提高模板的周轉(zhuǎn)率，從而有效降低模板造價(jià)[2]。

2.1.2 保溫材料

CL結(jié)構(gòu)體系中的保溫材料采用聚苯乙烯泡沫塑料板，厚度根據(jù)節(jié)能設(shè)計(jì)而定，防火等級(jí)為A級(jí)或B1級(jí)。根據(jù)《現(xiàn)澆混凝土大模內(nèi)置保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(XJJ 108—2019)規(guī)定保溫板壓縮強(qiáng)度應(yīng)不小于0.20MPa。

2.2 施工工藝流程

繪制排版圖→綁扎墻柱鋼筋→保溫網(wǎng)架板安裝→安放連接件和綁扎→安裝角網(wǎng)及平網(wǎng)→模板安裝→搭設(shè)腳手架→澆筑混凝土→拆除腳手架→模板拆除→混凝土養(yǎng)護(hù)。

2.3 主要施工方法

2.3.1 繪制排版圖，加工保溫板

根據(jù)擬建建筑的墻體、柱、梁等構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸繪制保溫板排版圖并優(yōu)化排版圖，通過優(yōu)化將保溫板的尺寸型號(hào)盡量統(tǒng)一化，減少尺寸型號(hào)，從而方便施工安裝，根據(jù)優(yōu)化后的排版圖工廠化加工保溫板。

2.3.2 綁扎墻、柱鋼筋

1)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙完成墻、柱等豎向構(gòu)件的鋼筋綁扎，綁扎好的鋼筋骨架要準(zhǔn)確、牢固、無扭曲變形；2)在綁扎好的鋼筋骨架上安放水泥砂漿撐桿墊塊，墊塊長度為鋼筋混凝土墻面厚度，間距為500mm左右，以確保鋼筋混凝土墻面的截面尺寸。為防止混凝土澆筑時(shí)產(chǎn)生不對稱側(cè)壓力，保溫網(wǎng)架板兩側(cè)的水泥砂漿墊塊宜均勻?qū)ΨQ設(shè)置；3)鋼筋綁扎完成后對及時(shí)進(jìn)行隱蔽驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后方可安裝保溫網(wǎng)架板。

2.3.3 在墻、柱等豎向構(gòu)件鋼筋安裝完成后，在其外側(cè)彈出保溫板的位置線及定位控制線，根據(jù)控制線安放保溫網(wǎng)架板。

2.3.4 保溫網(wǎng)架板安裝

1)根據(jù)正式的排版圖，對進(jìn)場的保溫網(wǎng)架板規(guī)格進(jìn)行核對，確保每一塊保溫網(wǎng)架板安裝在正確的位置上；2)安裝保溫網(wǎng)架板時(shí)，提前將下一層預(yù)留的搭接鋼筋網(wǎng)片進(jìn)行清理，用鋼絲刷子將鋼筋網(wǎng)片上的粘結(jié)物清理徹底，并將基面上凸起物剔鑿或打磨平整，再用清水沖洗干凈，以利于下一步的保溫板安裝；3)根據(jù)優(yōu)化后的樓層平面排版圖，對保溫板尺寸型號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并逐一編號(hào)，確定安裝順序，并對安裝作業(yè)工人進(jìn)行技術(shù)交底；4)外墻保溫網(wǎng)架板的安裝可采用塔吊等起重吊裝設(shè)備，吊具可采用專用的尼龍吊裝帶及鐵質(zhì)吊鉤，避免吊裝時(shí)對保溫網(wǎng)架板造成損壞；5)保溫網(wǎng)架板安裝就位采用三人配合作業(yè)，其中保溫板兩端各有一人，負(fù)責(zé)保溫板的準(zhǔn)確就位，另一人負(fù)責(zé)安裝固定。施工時(shí)，應(yīng)對準(zhǔn)提前彈好的保溫板位置線，緩緩就位，初步就位后開始對保溫板進(jìn)行臨時(shí)固定；6)保溫網(wǎng)架板安裝就位后，進(jìn)行綁扎固定和安裝連接件。綁扎采用22#鍍鋅綁扎絲與主體結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎牢固，連接件應(yīng)按照保溫板上設(shè)計(jì)預(yù)留的孔位一一安裝，施工中如若有連接件預(yù)留孔位與結(jié)構(gòu)鋼筋相沖突的部位，可以在距離原孔位旁不大于200mm的部位重新打孔，重新打孔應(yīng)采用專門的打孔工具，不得對保溫板造成破壞，原孔位可以采用聚氨酯發(fā)泡膠封堵。連接件應(yīng)與主體鋼筋骨架牢固連接；7)保溫板網(wǎng)架板安裝完成后，按照要求在拼縫處、陰陽角部位附加φ6@200mm的鋼筋網(wǎng)片，寬度為不小于500mm，每邊搭接不小于250mm。所有附加鋼筋網(wǎng)片均采用22#鍍鋅綁扎絲與保溫網(wǎng)架板外側(cè)鋼筋網(wǎng)片綁扎牢固；8)在門窗洞口周邊及墻自由端處，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，保溫板預(yù)留50mm的保護(hù)層，在該邊緣處附加U形鋼筋角網(wǎng)(φ6@200mm的鋼筋網(wǎng)片)，兩端鋼筋均伸入結(jié)構(gòu)混凝土不少于250mm，以使該部位的混凝土結(jié)構(gòu)與保溫板形成整體，防止開裂；9)保溫網(wǎng)架板全部安裝完成后采用拉線繩的方法檢查其平整度及垂直度，對陰陽角、門窗洞口、拼縫部位宜增設(shè)連接件，以確保保溫網(wǎng)架板在后續(xù)施工中不發(fā)生位移；10)保溫網(wǎng)架板的接茬處、拼縫處如有縫隙存在，可采用聚氨酯發(fā)泡材料予以封堵密實(shí)，防止出現(xiàn)冷橋。

2.3.5 模板安裝

1)根據(jù)彈好的剪力墻位置線及模板控制線安裝模板，模板安裝前應(yīng)將其表面清理干凈，使用鋁合金模板時(shí)還應(yīng)在其表面均勻涂刷脫模劑；2)模板安裝前、安裝后均需對掉落在墻體內(nèi)的雜物清理一遍，可在墻體模板根部留設(shè)清理孔，方便雜物清理；3)模板對拉螺栓按事先開好的孔位一一對應(yīng)安裝，避免模板就位后隨意開孔造成模板內(nèi)污染；4)模板拼縫及與混凝土的接槎處應(yīng)粘貼海綿條密封處理，防止出現(xiàn)漏漿等質(zhì)量通病。模板支設(shè)完成后，檢查拼縫不應(yīng)有大于2mm的明縫；5)模板安裝時(shí)如有與保溫網(wǎng)架板相沖突而無法安裝時(shí)，應(yīng)仔細(xì)核對相關(guān)位置尺寸，在位置尺寸調(diào)整正確后再安裝模板，切不可強(qiáng)行擠壓保溫網(wǎng)架板；6)模板安裝時(shí)施工管理人員應(yīng)跟班作業(yè)，詳細(xì)查看每個(gè)部位、節(jié)點(diǎn)的安裝情況，重點(diǎn)管控支撐墊塊、連接件的位移情況及主體結(jié)構(gòu)鋼筋的變形情況，如有歪斜、脫落等問題應(yīng)及時(shí)調(diào)整到位[3]；7)模板安裝并校正后，對模板、保溫網(wǎng)架板的整體施工質(zhì)量進(jìn)行檢查驗(yàn)收，確保各自安裝在準(zhǔn)確的位置上。

2.3.6 澆筑混凝土

1)在澆筑混凝土?xí)r，對運(yùn)輸至現(xiàn)場的混凝土進(jìn)行檢查，主要檢查其塌落度，塌落度應(yīng)控制在180±20mm；2)混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，保溫網(wǎng)架板內(nèi)側(cè)主體結(jié)構(gòu)混凝土可采用普通混凝土澆筑，保溫網(wǎng)架板外側(cè)可采用粗骨料粒徑較小的普通混凝土澆筑?；炷翝仓r(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制保溫板兩側(cè)的混凝土高差，其高度差值不宜超過300mm；3)混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)遵循由內(nèi)而外、由下而上的澆筑順序，循環(huán)澆筑，避免先澆筑外側(cè)混凝土從而使保溫板向內(nèi)位移；4)混凝土振搗：結(jié)構(gòu)層一側(cè)混凝土宜分層澆筑分層振搗，每個(gè)振搗點(diǎn)的振搗延續(xù)時(shí)間應(yīng)使混凝土不再往上冒氣泡，表面不再呈現(xiàn)浮漿和不再沉落時(shí)為止，當(dāng)采用插入式振搗棒時(shí)，其移動(dòng)間距不宜大于振搗棒作用半徑的1.4倍，振搗棒插入下層混凝土的深度不應(yīng)小于50mm。保護(hù)層一側(cè)采用木錘、振動(dòng)棒或平板振動(dòng)器在模板外側(cè)進(jìn)行敲擊或振動(dòng)，保證混凝土密實(shí)。在振搗時(shí)振搗棒不得直接觸碰保溫板及定位墊塊，防止保溫板在混凝土澆筑過程中移位、變形；5)在混凝土澆筑過程中，施工人員應(yīng)全程監(jiān)控模板、保溫網(wǎng)架板、鋼筋的位移情況，當(dāng)發(fā)生異常時(shí)應(yīng)立即暫停施工并采取應(yīng)對措施；6)混凝土常溫下按照一般養(yǎng)護(hù)措施即可，拆模后應(yīng)及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于7d。當(dāng)日平均氣溫低于5℃時(shí)，不得澆水，應(yīng)采取覆蓋保溫養(yǎng)護(hù)。

2.3.7 模板拆除

1)模板拆除應(yīng)做到輕拆、輕放，先拆外墻外側(cè)模板，再拆外墻內(nèi)側(cè)模板，拆除嚴(yán)禁對混凝土棱角、保溫層造成損傷，拆模完成后及時(shí)派專人對墻體混凝土涂刷養(yǎng)護(hù)液或?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)；2)穿墻螺栓、套管拆除后留下的孔洞，其中間部分可采用聚氨酯發(fā)泡材料填實(shí)，兩端應(yīng)采用干硬性水泥砂漿填塞密實(shí)、平整，并在外側(cè)混凝土表面刷直徑100mm左右，厚度1.5mm的聚氨酯防水涂料；3)拆除的模板應(yīng)分散堆放在現(xiàn)場指定位置，避免在樓層集中堆放。

2.4 施工要點(diǎn)

1)CL結(jié)構(gòu)體系中保溫網(wǎng)架板施工前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的排版設(shè)計(jì)，以利于施工安裝；2)保溫網(wǎng)架板安裝要組織專業(yè)的施工作業(yè)人員，做好相關(guān)技術(shù)交底，嚴(yán)格管控施工作業(yè)流程，確保安裝、固定精準(zhǔn)到位；3)保溫網(wǎng)架板安裝要平整、拼縫嚴(yán)密，細(xì)部節(jié)點(diǎn)構(gòu)造措施嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求；4)在CL結(jié)構(gòu)體系混凝土澆筑施工中，由于保溫網(wǎng)架板外側(cè)混凝土只有50mm，使得澆筑空間十分狹小，混凝土振搗成為難點(diǎn)，因此要加強(qiáng)外側(cè)混凝土的振搗，避免出現(xiàn)漏振、欠振等問題，同時(shí)要嚴(yán)格控制混凝土澆筑速度及保溫網(wǎng)架板兩側(cè)混凝土高差，避免因一側(cè)混凝土澆筑過高而產(chǎn)生側(cè)壓力致使保溫網(wǎng)架板移位；5)保溫網(wǎng)架板外側(cè)的混凝土要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，避免干縮產(chǎn)生裂紋。

2.5 質(zhì)量保證措施

1)施工前對各工種進(jìn)行教育培訓(xùn)，學(xué)習(xí)相關(guān)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、安全操作規(guī)程，并進(jìn)行考核；2)內(nèi)置保溫網(wǎng)架板安裝前要做好外墻的預(yù)埋及鋼筋檢查驗(yàn)收；3)內(nèi)置保溫網(wǎng)架板在安裝前要對其外觀尺寸及質(zhì)量進(jìn)行檢查，有缺棱掉角或破損的嚴(yán)禁使用；4)保溫網(wǎng)架板進(jìn)場后應(yīng)分類貯存，平放碼垛，存放在專用的庫房，嚴(yán)禁雨淋或爆曬；5)保溫網(wǎng)架板應(yīng)固定牢固，拼縫嚴(yán)密，位置準(zhǔn)確，其厚度的允許偏差為±3mm；6)外側(cè)混凝土保護(hù)層應(yīng)表面平整、振搗充分，不得有裂縫，表面平整度的允許偏差為±5mm；分隔縫的位置和間距應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；7)已經(jīng)完成的CL結(jié)構(gòu)體系，嚴(yán)禁施工中大型機(jī)械、吊裝重物磕碰，應(yīng)做好相應(yīng)的成品保護(hù)工作。

3 實(shí)施效果

從工期效果來看，CL建筑結(jié)構(gòu)體系的保溫網(wǎng)架板施工過程簡單，無需現(xiàn)場裁切，安裝時(shí)只需綁扎固定即可。與傳統(tǒng)后貼外墻保溫做法相比能夠縮短1～3個(gè)月的施工時(shí)間，最大限度的實(shí)現(xiàn)了建筑工廠化和住宅產(chǎn)業(yè)化，提高了施工速度。外墻一體澆筑節(jié)約了二次結(jié)構(gòu)砌筑和臨邊防護(hù)施工時(shí)間，這將大大節(jié)約工程總工期，并縮短大型機(jī)械設(shè)備租賃時(shí)間，為工程總體施工產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益[4-5]。

4 結(jié)語

通過CL建筑結(jié)構(gòu)體系在工程實(shí)際中的應(yīng)用，明確了此種體系的施工流程及操作要點(diǎn)，為相關(guān)工程的施工提供了借鑒。同時(shí)也體現(xiàn)出CL建筑結(jié)構(gòu)體系在建筑節(jié)能工程中的優(yōu)勢，其良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，為其在市場廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。