高層高裝配式項目鋁模支撐體系的研究與應用

丁曉春，甘 雨，隋明昊，任玉謙，周昌祺

（1.深圳市建筑工程質量安全監督總站，廣東 深圳 518000；2.中建三局集團有限公司，廣東 深圳 518000；3.建研院檢測中心有限公司，北京 100013）

0 引言

目前建筑行業內更加綠色環保的裝配式建筑被市場推行，其中鋁合金模板具有自身安全穩定性好、周轉次數高、成型質量好、施工效率高等諸多優點被廣泛應用。鋁合金模板體系興起時多應用于超高層且 3.2 m 層高以內的建筑，但面對 3.2 m 層高以上項目時，原常規的3.2 m 層高以內的鋁合金模板支撐體系無法滿足施工要求，針對本項目 5.4 m 層高廠房類裝配式項目特點，項目積極探索此高度下鋁合金模板支撐體系，總結成果。

1 工程概況

圖1 1# 廠房層高表（單位：m）

新產業生物研發大廈施工總承包工程項目（以下簡稱“新產業項目”）位于深圳市坪山區坑梓街道金沙社區臨松路、盧輝路交匯處，該項目 1# 廠房為鋼筋桁架樓層板與鋁合金模板結合的裝配式建筑，共 10 層，其中 2～10 層采用鋁合金模板支撐體系，其中 2～6 層層高5.4 m，7～10 層層高 4.5 m，如圖 1 所示，均超過 3.2 m，故常規的 3.2 m 層高的高鋁合金模板支撐架體無法滿足施工要求，且若不同層高均定制不同長度立桿，則會導致材料周轉利用率大大降低，致使成本過高，且現場施工困難。故需對架體進行優化設計。

2 工藝原理

新產業生物研發大廈施工總承包工程鋁合金模板支撐體系的施工模板支撐為在原常規 3.2 m 層高鋁合金模板支撐架體上進行優化設計，增加 1 m 及 1.2 m 固定長度立桿，通過螺栓連接，保證立桿長度滿足層高要求，當層高變為 4.5 m 層高時，去掉 1 m 固定長度立桿即可，無需重新定制支撐立桿，且通過 60 轉 48 變截面扣件，應用普通鋼管為支撐體系橫桿，保證架體穩定，替代常規做法中分別去定制 5.4 m 立桿及 4.5 m 立桿，極大的提高了施工效率及施工安全。

3 施工重難點分析

行業內常規使用鋁模及支撐體系的項目，主要為住宅項目，層高約 2.8～3.2 m，通過銷釘連接的鋁模板，如圖 2 所示，自身穩定性遠超木模+鋼管的支撐體系，因此，常規項目鋁模拼裝所用的單支頂支撐體系，僅需設置立桿，無需設置水平桿及剪刀撐，如圖 3 所示。

圖2 鋁模板銷釘連接

圖3 常規鋁模支撐體系（單立桿）

然而本項目廠房層高 5.4 m/4.5 m，為保證支模體系穩定性，設置三道水平連接桿、水平剪刀撐，減少立桿自由端高度，保證架體整體穩定性，大幅增加施工工作量，如圖 4 所示。同時，本應使用鐵凳子作為鋁模拼裝的操作平臺，本項目需使用 4 m 高的移動操作平臺，如圖 5 所示，使用過程需人工抬放，且開始操作前因移動平臺過高需加固處理，以保證拼裝施工的安全，施工效率大打折扣。

圖4 支撐體系設三道水平桿

圖5 移動操作平臺

因架體搭設過程操作空間有限，5.4 m 層高鋁合金模板支撐體系施工過程中容易與墻柱鋁模加固體系的斜撐產生干涉碰撞，尤其是在轉角或斜撐密集區域，導致架體搭設受較大影響，對比常規層高鋁模，更需提前深化排桿，碰撞模擬，提前規避。

同時因層高 5.4 m 導致鋁模支撐體系立桿調平處理難度大，施工過程中無法緊密結合，對比常規層高鋁模，需協調預留較長調平時間處理。

4 鋁合金模板支撐體系設計方案要點

4.1 設計支撐立桿

根據現場結構層高，在原常規 3.2 m 層高鋁合金模板支撐架體上進行深化設計，以新產業項目為例，增加 1 m 及 1.2 m 固定長度立桿，保證立桿總體長度，通過 60 轉 48 變截面扣件，利用螺栓將長、短立桿進行組合、連接。

若層高為 5.4 m 時，可利用原 3.2 m+1.2 m+1 m 的方式連接以保證立桿長度，如圖 6 所示。

圖6 1# 廠房 5 400 層高支撐示意圖（單位：mm）

待層高轉變為 4.5 m 時，拆去 1 m 的短立桿，采用3.2 m+1.2 m 的方式進行連接，如圖 7 所示。

圖7 1# 廠房 4 500 層高支撐示意圖（單位：mm）

4.2 設計加固措施

橫桿采用φ48 mm×2.5 mm 厚質量合格的鋼管。縱橫水平桿按照最大 1 800 mm 步距設置；水平桿第一道為掃地桿，設置高度離地面≤200 mm。

水平桿采用對接或者搭接均可。連接處扣件采用交錯設置：相鄰的水平桿和立桿的接頭應盡量避免設置在同步或同跨內；不同步或不同跨兩個相鄰接頭處在同一截面方向應錯開 500 mm 以上；各接頭中心至最近主節點的距離應小于縱距的 1/3。扣件連接處，搭接長度需超過 1 m，采用多于 2 個旋轉扣件固定，且邊緣至連接桿端部應＞100 mm［1］。

同時增設抱柱措施以滿足整體穩定性，抱柱高度位置同水平桿設置，如圖 8 所示。

圖8 抱柱設置示意圖（單位：mm）

4.3 支撐體系的計算

工具式鋼管立桿受壓穩定性應考慮插管與套管之間因松動而產生的偏心（按偏半個鋼管直徑計算），應按式（1）的壓彎桿件計算［2］。

5 施工工藝

5.1 工藝流程

施工準備→測量放線→柱模拼裝→柱模加固→梁模拼裝→立桿組合拼接→梁底立桿搭設→板模拼裝→板底立桿搭設→加設橫桿→立桿調平校直。

5.2 搭設方法

5.2.1 采用鋼支撐支撐模板

1）梁模板的支撐架體采用垂直于梁軸線的方式布置，樓板的模板支撐體系采用平行于板短向的方式布置，并根據梁底及板底的高度調整具體搭設參數［3］。

2）梁與樓板的架體跨距和間距必須通過嚴格計算得出技術參數，同時請相關專家評審，現場按照專家評審意見搭設布置。

3）架體開始搭設前，先進行立桿定位放線，同時放出軸線、梁位置線以及樓面水平控制標高。安裝架體后，通過調節鋼立桿的可調內管來進行調平校直。但可調內管與外管的搭接距離調不宜超過 300 mm，鋼支撐應垂直于結構板面。

4）架體安裝需考慮橫桿的連接盡量排列整齊，同時滿足在相互垂直兩個方向的支撐系統整體穩定。架體相互連接部位以及早拆頭下端橫縱向設置φ48×3.0 mm 水平鋼管拉桿，根據架體高度設置橫桿數量（如 4.5 m 層高設置 2 道，5.4 m 需設置 3 道），在架體下端內側設通長φ48×3.0 mm 鋼管掃地桿；水平加固桿應采用變截面扣件與立桿緊密連接。

5.2.2 周邊加固措施

1）在第一道和第四道背楞上加裝可調鋼斜撐，加固時調整墻面豎向垂直度，斜撐間距根據墻面長度確定，離墻間距應≤2 000 mm，斜撐間距≤2 000 布置，如圖 9 所示。

圖9 斜撐設置示意圖

2）由于支模部位為大跨度梁板，支模中間部位多數無結構柱，為保證架體穩定性，在距離板底 500 mm 內設置一道橫桿，水平方向與相鄰梁底支撐設置兩道橫桿，以保證架體的整體性和穩定性。

6 經濟效益

采用常規鋁模支撐體系立桿與短立桿結合的方式施工，可避免分別定制 5.4 m 及 4.5 m 層高鋁模立桿。可節省立桿定制費用，同時，提高了立桿的周轉使用率，經濟效益可觀，其中在新產業生物研發大廈施工總承包工程應用中，產生效益約 230 萬元［原需定制立桿 13 542 套（5.4 m）及 13 542 套（4.5 m）立桿，現改為 13 542 套（3.2 m+1.2 m+1 m）即可］。

隨后在傳音控股項目（與新產業生物研發大廈項目類似：同為 3.9 m/4.5 m/5.4 m 高層高裝配式廠房項目）進行應用，產生效益約 193 萬元［原需定制立桿 11 363 套（5.4 m）及 13 542 套（4.5 m）立桿，現改為 13 542 套（3.2 m+1.2 m+1 m ）即可］。

7 社會效益

采用本施工工藝對標準層少的高層項目，可有效提高鋁模架體的周轉利用率，符合綠色施工要求且利于現場安全文明施工，在施工過程中零投訴、零傷亡，產生了較好的社會效益。

8 結語

高層的裝配式項目鋁合金模板支撐體系，在國內應用較少，面對超高鋁模支撐體系的空白領域，新產業項目中采用的常規鋁合金模板支撐立桿與少量短立桿相連接的方式，提出了一種新的施工工藝的可能性，且極大的降低了施工成本，提高了材料的周轉利用率和施工效率，并響應了綠色施工，節約環保的施工理念，可以作為典型在高層高裝配式類項目中推廣應用。Q