異形結構鋼鋁組合模板施工技術

張鴻智 楊勝炎 李 友 李云燕 陳相坦

中國建筑第二工程局有限公司 廣西 南寧 530022

北海中加廣場工程地處廣西北海市中心，為北海市地標性建筑。為了響應國家的環保號召，減少使用木模板、方木等消耗型材料，項目部決定采用鋁合金模板支撐體系進行模板工程的施工，但鋁合金模板的制作工藝無法制作出形狀多變的弧形鋁板，導致該工程標準層多處混凝土弧形線條結構無法與主體混凝土結構一次性現澆[1]。項目部創新性地提出局部弧形波浪狀處的混凝土結構使用可塑性較好的鋼模板替代鋁合金模板，制作成鋼鋁組合模板異形結構進行施工。

1 工程概況

北海中加廣場工程位于北海市海城區，總建筑面積約24.1萬 m2，1#、2#、4#樓為32層住宅樓，3#、5#樓為49層住宅樓，5棟住宅樓4層以上為標準層，戶型相似。

該工程建筑外觀設計模擬海面波浪造型，外立面有大量弧形線條，以襯托沿海旅游城市的特點，建筑外周的梁、板有大量弧形部位。

以1#樓為例：建筑物4個陽角部位為水平向1/4圓弧形，圓弧半徑為450 mm，圓弧角90e ；建筑物東、北兩側水平大線條分別由2段半徑3 000 mm、圓心角26e 的內弧和外弧拼接而成；豎向線條東、南、西、北各2處，由1段半徑2 225 mm、圓心角28e 的內弧和一段半徑2 025 mm、圓心角28e 的外弧拼接而成，如圖1所示。

圖1 北海中加廣場1#樓立面三維效果圖

2 弧形結構模板體系比選

建筑外立面弧形梁板結構的模板體系，常規方案有2種：方案1，采用木模板裁成碎板，拼成設計所需弧形模板；方案2，先預埋鍍鋅扁鋼件，后用膨脹螺栓安裝GRC線條構件。采用碎木模板拼成弧形模板的方案，工效低，混凝土成形質量受木工技術水平影響大，模板周轉次數少；采用后裝GRC線條構件的成本較高，GRC構件固定不牢固容易脫落，存在較大安全隱患。

項目部與鋁模板生產廠家反復討論后，決定采用定型鋼鋁組合模板技術，主體結構的外立面線條整體采用鋁合金模板，與結構一次性澆筑。外凸水平弧形現澆構件及豎向弧形構件均采用定型鋼模板做成封閉模板，與整體的鋁合金模板進行拼裝組合，形成鋼鋁組合模板體系，與結構、外立面結構線條一次性澆筑成形，如圖2所示。

圖2 鋼鋁組合模板拼裝示意

3 施工工藝流程

3.1 鋁模支撐體系設計

根據設計院提供的圖紙，利用BIM技術對每棟樓的混凝土結構進行三維建模，根據其構造進行空間配模處理，然后將信息模型導入鋁模設計軟件中進行綜合處理，設計時將異形部分進行分割。

3.2 異形鋼模板設計

異形結構模板采用鋼材制作而成，質地牢固。先成形鋼模板面板，組對矯形后進行臨時加固，使其尺寸準確化、固定化，板體剛性化，再組對筋板，對模板的整體尺寸進行控制，確保組對鋼模板成形的準確性、模板組對的互換性，較好地解決了角模板的成形問題。

為解決角模板的成形問題，調整了模板中筋板的組對順序，即把先組對角模板中每邊面板上的筋板、后整體組對角模板，改為先組對角模板中的面板，按要求對角模板面板形狀進行加固后，整體組對角模板上的筋板。這樣，巧妙地克服了組對筋板后，造成模板剛度增加，帶來制作誤差和誤差積累的弊端，而且通過組對筋板代替臨時固定件，可達到準確固定模板形狀及尺寸的效果，使產品的質量、生產效率得到很大的提高。

3.2.1 異形鋼模板的BIM建模

利用BIM技術繪制三維樓棟異形模型，根據模型的形狀，利用BIM技術對樓棟異形混凝土結構進行三維建模，根據其構造進行空間配模處理。

3.2.2 異形鋼模板融入鋁合金模板銷鍵連接體系的深化

鋼模板設計完成后，將鋼模板的BIM模型導入鋁模板配模軟件中，進行空間整合，使鋼模板融入鋁合金模板體系內。同時對鋼模板的側封板進行設計，使之能夠融入鋁合金模板銷鍵連接體系內。

3.3 鋼鋁組合模板的生產

3.3.1 鋁合金模板的生產

鋁合金模板采用6063-T6壓制型材，主面板區域厚度≥4 mm、封邊厚度≥6 mm，工字形加強筋，加工采用JC-20-700系列數控切割機進行下料，切割精度在10 m范圍內不大于f 0.1 mm，并使用氬氣保護鋁焊機焊接。封板沖孔定位距模板內側40 mm，孔徑16.3 mm，采用150 t排沖機床制作。

3.3.2 鋼模板的生產

鋼模板的主模板采用厚4 mm的Q235B鋼板制作，側封板及加筋采用厚6 mm的Q235B鋼板制作。主模板及封板采用1臺QSH400Ⅱ型數控等離子切割機進行切割，切割精度在10 m范圍內不大于f 0.1 mm，異形鋼模板采用四軸卷板機配合專業鉗工進行折彎。切割和折彎的半成品利用二氧化碳保護焊，焊接成定型鋼模板。

鋼模板融合進銷鍵連接的鋁合金模板體系，封板制作需要采用與鋁合金模板相同的孔位定位，封板沖孔定位距模板內側40 mm，孔徑16.3 mm，采用125 t沖壓機床制作。

3.4 鋼鋁組合模板施工流程

3.4.1 鋼鋁組合模板體系拼裝

異形鋼模板與鋁合金模板的安裝工藝流程：鋁合金模板安裝前的定位放線→鋁合金模板安裝→鋼模板安裝→鋼模板與鋁合金模板間的連接。

3.4.2 鋁合金模板的安裝

墻體模板安裝→梁模板安裝→板模板安裝→模板垂直、平整度調整

3.4.3 鋼模板的安裝

在鋁合金模板體系內，預留出異形鋼模板的位置，底部設置鋁合金模板底板與單立桿支撐，將異形鋼模板由下部澆筑好的結構往上傳遞（首層使用塔吊進行吊裝）至指定位置，隨后進行鋼模板的安裝。

3.4.4 鋼模板與鋁合金模板間的連接

安裝完鋼模板后，調整鋼模板與鋼模板間、鋼模板與鋁合金模板間的拼接部位，使其拼接縫間契合，無錯臺現象。隨后在鋼模板與鋁合金模板間預留的孔位處使用銷釘銷片進行連接，形成整體，最后使用通長背楞，將鋼模板與鋁合金模板進行加固。

3.4.5 鋼鋁組合模板體系混凝土澆筑

鋼模板與鋁合金模板拼裝完成后，隨之進入鋼筋工程、混凝土工程的施工工序，使異形混凝土結構處的鋼筋、混凝土得以與主體結構鋼筋、混凝土一同施工，并保證成形質量，避免傳統施工方法造成的質量缺陷或高額的二次施工費。

3.5 鋼鋁組合模板體系拆除

通常在澆筑混凝土24 h后拆除墻柱模板，48 h后拆除板模板，72 h后拆除異形線條結構的鋼模板。在模板拆除前，應將鋁合金模板早拆申請報監理單位，同意拆除后，嚴格按施工方案和相關規范規定進行拆除作業，將拆除的模板通過預留的傳料口傳遞至下一層，確保施工安全。

3.6 鋼鋁組合模板體系的維護

鋁合金模板拼裝前，應將拆除的模板通過傳料口傳遞至下一層后分類堆放整齊。禁止工人隨意鉆洞、敲打，防止模板受損變形。鋼模板、鋁合金模板在安裝前，應檢查模板面變形程度、污染程度和拼縫處變形（因工人蠻力拆除造成）程度，當發現有構配件變形無法滿足質量要求時，應對其進行校正，當模板校正無法滿足質量要求時，應對其進行更換。

4 結語

通過高精度鋼模板、鋁合金模板制造技術，生產出鋼鋁組合模板，現場施工拆裝方便，可重復利用、回收，滿足施工環保、安全文明施工的高標準要求。鋼鋁組合模板支撐體系使用的均為可再生材料，符合國家 四節一環保 的綠色理念。

通過項目的應用實踐，異形結構鋼鋁組合模板施工技術的實施效果良好，提高了施工工效，能夠一定程度上加快整體工程進度，同時解決了使用鋁合金模板支撐體系無法現澆出弧形多變的異形結構的問題。鋼鋁組合模板設計、生產、施工過程與成熟的鋁合金模板施工技術類似，施工簡單、便捷。

鋼鋁組合模板的使用，減少了現場廢料，降低了對環境的污染，取得了良好的社會效益和經濟效益。鋼鋁組合模板施工技術的應用，為類似工程提供了有力的指導。隨著國內高層、超高層建筑的增多，國家對綠色低碳施工的倡導，鋼鋁組合模板的應用前景廣闊，具有良好的推廣應用價值。