高層住宅現澆空心鋼筋混凝土構造墻的優化設計及施工

余地華 周 洋 王 偉 王勝新 任俊杰 嚴 君

中建三局集團有限公司工程總承包公司 湖北 武漢 430064

1 工程背景

某住宅樓項目由10棟27～32層高層住宅及沿街商鋪組成，高層住宅樓采用鋁合金模板技術進行主體結構施工。

為實現外墻一次現澆成型，項目原定將外墻砌體通過深化設計全部改為混凝土結構，但經設計驗算，此做法將使建筑物整體自重增加，剪力墻軸壓比超限。此外，原設計外墻填充墻不參與結構受力，而待其改為混凝土結構后將參與力的傳導，對結構不利。因此，如何在不改變結構受力模型的基礎上實現外墻一次現澆成型成為項目施工重點。

2 外墻深化設計

2.1 深化設計思路

在將外墻全部改為混凝土結構的過程中，需要重點考慮以下幾個問題[1-2]：

1）外墻填充墻砌體全部改為混凝土結構后，建筑物整體自重增加，對樁基礎的荷載增大。

2）由于結構自重的增加，下部樓層剪力墻所承受的自重荷載增加明顯，荷載的增加導致剪力墻軸壓比超限。

3）原設計外墻填充墻砌體結構只作為外墻圍護用，不參與承受荷載，外墻全部優化為混凝土結構后，替代砌體結構的混凝土墻體也參與受力，剪力墻傳力路徑發生改變。

針對以上問題，經各方面綜合考慮，在混凝土墻體中增加輕質填充體，設計成空心混凝土墻體，其具備以下特點：

1）通過在鋼筋混凝土構造墻體內加入輕質填充體，減少外墻質量。經容重等效計算，空心混凝土墻體與原設計砌體（頁巖多孔磚）外墻自重相當，基本未增加結構整體荷載及剪力墻荷載。

2）在空心混凝土墻體與其上部梁交接面設置PVC板材，將空心混凝土墻體與梁柔性隔離，梁變形直接傳遞給承重剪力墻。經設計核算，樓棟結構振動周期、位移角等結構性能指標滿足規范要求，原結構受力模型未發生改變。

2.2 深化設計做法

原設計外墻砌體結構經深化設計后全部改為空心鋼筋混凝土墻體?？招匿摻罨炷翂w分為全高2.4 m墻體以及窗臺下高0.8 m墻體，具體設計為：混凝土墻體厚200 mm，墻內空心部分內置寬100 mm擠塑板，高2.4 m墻體內擠塑板（100 mm×200 mm）沿高度通長布置，擠塑板間隔100 mm，以便混凝土澆筑及振搗（圖1）。窗臺下高0.8 m墻體內擠塑板（100 mm×500 mm）下留設高250 mm空隙，保證混凝土流動的通暢性。墻體內按照φ6 mm@300 mm×300 mm雙層雙向布置分布筋，φ6 mm@300 mm×300 mm布置拉結筋。

3 空心鋼筋混凝土墻體施工

3.1 施工難點分析

空心鋼筋混凝土墻體通常為預制結構，通過車間加工生產，結構成型質量容易得到保障。而在現場現澆過程中，不確定因素較多，為保證空心鋼筋混凝土墻體的成型質量，需對以下幾個方面進行重點管控。

3.1.1 擠塑板的固定

由于擠塑板寬度達到100 mm，其外側混凝土保護層厚度僅有50 mm，在混凝土澆筑過程中，擠塑板在混凝土的擠壓下易發生偏位或上浮，導致擠塑板外露，直接影響結構質量。

3.1.2 混凝土流動控制

窗臺下鋁模板為全封閉，窗臺墻體的混凝土依靠兩端墻體混凝土的流動及其壓力達到密實，混凝土流動路線較長（圖2），窗臺下混凝土的密實度控制難度大。

圖1 高2.4 m每延米空心鋼筋混凝土墻體平面布置

圖2 窗臺下混凝土流動路徑

3.1.3 混凝土表面氣泡控制

由于窗臺鋁合金模板為全封閉狀態，混凝土硬化過程中產生的氣泡難以排出，易附著在模板面，導致拆模后頂部混凝土表面產生大量氣泡孔。

3.2 施工技術要點

根據對現澆空心鋼筋混凝土墻體施工難點的分析，為保證墻體施工成型質量，在施工過程中重點從材料質量、施工工藝及成品養護幾個方面，把控好施工質量。

3.2.1 材料選用

根據現澆空心鋼筋混凝土墻體的特點，應選用流動性大、骨料粒徑較小、反應產生氣泡少的混凝土，具體要求如下：

1）將混凝土坍落度控制在180 mm，擴展度介于450～500 mm之間。

2）混凝土粗骨料最大粒徑不超過30 mm，宜介于25～30 mm之間。

3）可在混凝土中摻入適量減水劑，但不應在其中摻入引氣劑等易導致氣泡增加的外加劑。

墻體澆筑前對混凝土進行現場檢查，根據以上技術要求，嚴格把好空心鋼筋混凝土墻體施工第一道關，不使用不符合要求的材料。

3.2.2 擠塑板固定

擠塑板如果固定不到位發生偏移或上浮，將導致擠塑板外露，會直接影響到墻體成型質量。擠塑板的固定應從水平和豎直2個方向進行控制。

對于全高2.4 m的墻體，通過沿高度方向間距600 mm設置一道聚苯板限位梯子筋達到對擠塑板的限位效果（圖3）；對于高0.8 m的墻體則直接利用貫穿水平拉鉤和增設塑料卡環進行限位（圖4）。

圖4 窗臺墻體擠塑板限位示意

實踐證明，通過限位梯子筋、水平拉鉤、塑料卡環對擠塑板的固定，在澆筑過程中并未出現擠塑板偏移或者上浮現象，取得了良好的固定效果。

3.2.3 混凝土澆搗

混凝土的澆搗是整個空心鋼筋混凝土墻體施工過程中最關鍵的步驟，對混凝土澆搗過程應進行精細化管控。

1）澆筑前材料控制：首層結構澆筑前對混凝土進行現場樣板試驗，確定混凝土材料性能參數。單次結構澆筑前對混凝土配合比進行檢查，每車抽測混凝土骨料粒徑、和易性是否滿足施工要求，保證材料質量。

2）混凝土分層澆搗：混凝土分層澆搗，一是為了使混凝土在澆筑過程中充分流動以及充分填滿墻體各個部位；二是使混凝土反應產生的氣泡通過多次振搗被充分排出；三是防止擠塑板因受到的浮力過大發生偏移或上浮?；炷撩繉訚矒v厚度控制在500 mm。振搗時，振動棒應快插慢拔，振動棒插入點間距不超過400 mm，插入下一層混凝土深不少于50 mm。

3）墻體氣泡控制：因鋁合金模板在窗臺部位為全封閉構造，在混凝土澆搗過程中氣泡難以被排出，為防止氣泡影響墻體成型觀感，在窗臺模板上按照@500 mm×500 mm間距開設φ20 mm的孔洞，同時在澆搗過程中安排專人用錘子對窗臺板部位持續進行敲打，防止氣泡附著在模板面。

3.2.4 混凝土的養護

澆筑空心鋼筋混凝土墻體所采用的混凝土流動性較大、骨料粒徑相對較小，在澆筑完成拆模后必須進行專門養護。養護時使用專用混凝土養護液對墻體表面進行噴灑，養護時間持續不少于14 d。

4 推廣優勢

空心鋼筋混凝土構造墻施工技術，為實現建筑物外墻全部優化為混凝土結構一次性澆筑提供了新的思路。其主要具備以下幾點優勢：

1）外墻全部一次性澆筑成型后，避免外墻砌體施工占據施工進度關鍵線路，在主體結構施工期間即可進行門窗欄桿、外墻抹灰等施工，通過工序提前插入，縮短工程建設工期。

2）與實心混凝土構造墻體相比，外墻采用空心鋼筋混凝土墻體后，每立方米墻體可減少約50%混凝土用量，從而降低材料成本；與外墻砌體施工相比，空心鋼筋混凝土構造墻體施工效率更高，勞務投入量更少，降低人工成本。

3）外墻一次性澆筑成型后，能夠大量減少工程施工期間搭設臨邊防護的材料用量，減少施工措施費用。

4）外墻全部為混凝土結構，相較于外墻砌體填充墻，防水性能有了較大提高，對工程品質的提升具有明顯效果。

5 結語

現澆空心鋼筋混凝土構造墻體的應用，是在當今行業鋁合金模板施工技術逐漸普及的情況下的一種探索。與實心混凝土構造墻體或砌體填充墻相比，空心鋼筋混凝土構造墻體具備其特有的優勢。其在工程實例中的成功應用，表明其具備可實施性和可操作性。