超高層建筑非標層鋁木結合模板體系施工技術*

張海林,郭龍川,楊建明,高 攀,王振亞

(中國建筑第五工程局有限公司,河南 洛陽 471000)

0 引言

鋁合金模板輕質高強、成型質量好、標準化程度高,但為保證低成本,絕大多數設計均為標準層使用鋁模施工。對于截面、層高等發生變化的非標準層部位,若全部重新配備鋁模會大大增加施工成本;若全部采用木模,木模周轉使用次數少、綜合工效低。經查閱相關文獻發現相關方面的工程研究和技術總結較少,相關文獻的關鍵結合節點不明確,無節點詳圖,無法真正指導現場工人施工。為此項目成立技術攻關小組,針對現場超高層建筑的非標準層(底層、避難層和屋面層)進行圖紙模型和現場施工的聯合攻關,通過分析圖紙、三維建模、模板選擇、模型預拼裝和現場施工加固、拆模檢查、總結改進,不斷細化和完善關鍵部位節點,旨在為后續其余類似項目提供詳實的參考做法。

1 工程概況

開元壹號項目位于河南省洛陽市洛龍區開元大道與新伊大街交叉口東南角(見圖1),占地面積48 674.6m2,總建筑面積34萬m2,包括5棟33層住宅、1棟40層超高層住宅和2棟超高層公寓。超高層公寓共51層,設計為框架-核心筒結構,最大建筑高度168.35m。高層住宅地下均為3層,地上33～40層,標準層層高均為2.9m,避難層層高均為3.6m。

圖1 項目效果Fig.1 Project effect

2 工程重難點

1)結構整體底部剪力墻長度長、厚度大、柱截面尺寸大,上面樓層逐漸減小,設計中間樓層有2～3層避難層,層高不一致,如何提高非標準層鋁模周轉次數,降低綜合租賃單價費用,加快主體施工進度同時提升實體質量,需要項目技術部前期對圖紙進行綜合分析。

2)標準層鋁模深化設計完成后,需對非標準層鋁模板和木模板結合特殊節點進行深化設計,最大程度利用現場已有的鋁模材料,對鋁模和木模的接槎問題提出解決方案。

3 施工工藝

分析設計圖紙,找出鋁模共用最多的樓層,結合標準層平面圖及優化節點,對鋁模墻柱、梁、板和樓梯進行標準化模塊配模設計,出具鋁模深化圖。然后底層、避難層和屋頂復式樓層與標準層疊圖,逐個部位列出墻柱、梁和板變化部位,經過復核分析長度和高度增加的部分,單獨配置木模,減少的部分則去掉部分鋁模,提前匯總需要補充的木模數量,并對可利用的鋁模板進行編碼分類,對不同構件鋁木結合點進行分析,制定相應的細部加固措施,減少非標準層滿堂支撐體系和木模板、木方的投入。

主要工藝流程為:非標準層構件識別→鋁模板圖紙深化設計及配模加工→測量放線→非標準層豎向墻柱鋼筋綁扎、水電管線盒定位預埋→非標準層墻柱模板拼裝及支撐安裝調整→非標準層梁板早拆模板支撐體系和模板安裝→非標準層特殊部位(風井、樓梯等)模板安裝→水平向鋼筋綁扎及管線預留預埋→吊模安裝、模板體系加固及垂直度、平整度調整→本層混凝土澆筑并養護→模板拆除→非標準層材料清理下樓。

3.1 剪力墻鋁木結合施工技術

1)截面變化 標準層墻厚200mm,1～3層為250mm,墻側模均采用鋁模,墻頭模采用木模,使用對拉螺栓和木方加固防止脹模,墻中部水泥撐條與墻厚一致,如圖2所示。下面非標準層若剪力墻比上面設計長時,則加長部分均采用木模進行封堵加固。若個別墻體形狀與標準層的構件差距較大,該位置建議全部采用木模。

圖2 剪力墻端部木模加固Fig.2 Wooden formwork reinforcement at the end of shear wall

2)高度變化[1]大多數做法鋁模板設置在上方,木模板設置在下方。施工下部分結構反坎(高度=非標準層和標準層層高差+50mm)模板采用木模板安裝,首段墻柱混凝土澆筑完成后,拆除木模板,保留上部第1道對拉螺栓,在底部對拉螺栓的兩側上方設置木方找平,支撐鋁模板墻柱底部的調節角鋁,并穿鋼墊片和雙螺帽進行緊固,作為鋁模板墻板根部的鎖角固定和防漏漿措施。對反坎表面進行鑿毛處理,采用鋁模板施工上部標準層高度范圍的墻柱結構,如圖3所示。高度變化較小時(200mm內),可在鋁模墻頂與轉角C槽部位直接增加定制條形鋁模板或木方,通過打孔與上下墻柱頂板連接成整體,如圖4所示[2]。

圖3 剪力墻根部木模加固Fig.3 Wooden formwork reinforcement at the root of shear wall

圖4 剪力墻頂部鋁模加高實例Fig.4 Example of aluminum mold heightening at the top of shear wall

3.2 柱子鋁木結合施工技術

超高層框架結構柱底部設計尺寸1 350mm×1 350mm,到頂部縮小為900mm×900mm。柱子側模先按照900mm×900mm進行配模,中間鋁模提前做好標記,每層使用位置固定不變,2側增加3個100mm寬、1個50mm寬的窄鋁模非標件,隨著結構樓層變化不斷拆除打包退場,剩余部分鋁模可正常使用。避難層層高增加部位分2次澆筑施工,先澆筑柱子底部加高部分的混凝土,再上翻50mm[3],保證上下層模板接槎不漏漿錯臺,接槎部位使用預留對拉螺栓固定鋁模根部,接槎縫隙建議貼雙面膠防止漏漿,確保拆模后的成型質量。

3.3 梁鋁木結合施工技術

墻柱和梁側模、樓板底模、樓梯采用鋁合金模板,其中變截面的墻端封頭板、梁采用傳統木模板;當梁截面尺寸與標準層相同時,梁側和梁底均使用鋁模拼接,與板底木模接槎處使用銷釘固定[4],如圖5所示。

圖5 墻梁接槎部位加固工程實例Fig.5 Example of reinforcement engineering for joint of wall and beam

非標準層梁截面同標準層相比,包括梁截面高度和寬度變化2種情況:當梁截面高度變化時[5],保留原有梁側鋁模板和梁底鋁模板,在截面加高的下部補充木模板,并用定制角鋁固定木模板和梁側鋁模板及梁底鋁模板連接。梁截面加高后,梁的線荷載也有所增大,利用原有的梁底獨立支撐早拆體系進行受力計算復核。遇到避難層,鋁模深化設計出的二次結構下掛門過梁需要取消,屋頂層梁高度降低,可以在梁底放置木盒子或填充泡沫板并用膠帶纏繞,涂刷脫模劑,后期方便拆除且能保證結構的截面尺寸。

當梁截面寬度增加時[6],原有樓板和梁側的C形陰角連接鋁模板取消,并補充木模板,陰角部位的木模板安裝及固定方式同墻和樓板陰角鋁木連接節點。此時梁底無法利用原有的鋁模板和早拆體系,梁底整體采用木模板,支撐體系采用鋼管支撐體系,將梁底獨立支撐體系轉換為普通鋼管扣件腳手架支撐體系。當梁高和標準層相同、梁寬減少時,梁側使用鋁模拼接,梁底使用木模拼接,接槎處采用U形卡固定。

3.4 板及飄窗鋁木結合施工技術

樓板底模、樓梯采用鋁合金模板,其中變截面的墻端封頭板一般采用傳統木模板加固體系。屋面和避難層等衛生間降板部位取消,降板部位局部采用木模板直接抬高,側邊通過螺栓穿孔固定短木方和鋁模,下面采用普通的鋼管扣件式腳手架作為支模架,根據標高變化采用木方平放或立放的方式進行微調[7],如圖6所示。

圖6 板面標高變化部位加固實例Fig.6 Example of reinforcement for changes of board elevation

屋面復式樓層和首層客廳局部無樓板高支模部位,上下層剪力墻采用鋁模進行加固,分層澆筑先澆筑下面樓層,然后搭設滿堂架,上面采用標準層鋁模早拆體系或定制加長立桿加水平桿的支模體系,立桿必須對齊,支模架立桿間距根據板厚控制在900～1 200mm[8],步距≤1 500mm,側邊頂墻并加設縱橫向剪刀撐,確保安全施工。

3.5 樓梯鋁木結合施工技術

避難層層高比標準層高,樓梯間踏步數量和樓梯斜板長度有變化,原樓梯斜板底模、側模和踏步鋁模板需取消或增加一部分,并補充一部分的木模板和鋁模板斜板結合。樓梯踏步原設計為封閉式鋁模板,避難層取消封閉式踏步板,采用傳統的開放式樓梯支模方式,利用原標準層樓梯鋁模板斜板和鋁模板早拆支撐體系,和側墻連接一側采用厚15mm木模板并用定制角鋁和剪力墻鋁模板側模固定連接,同時采用40mm×90mm木方頂緊[9]。踏步和剪力墻交界的側面部位采用鋼絲網封閉攔截,保證側墻混凝土澆筑不出現樓梯踏步漏漿現象。

鋁木結合部位常見的質量問題:鋁木結合部位出現脹模、拼縫錯臺、漏漿等現象;層高增高樓層部位接槎易出現垂直度不合格的現象;墻梁鋁模結合交界處,模板拼縫過大導致拼縫漏漿,易產生蜂窩、麻面現象[10]。

3.6 注意事項

1)前期深化設計需細致,可借助BIM三維模型分析匯總非標樓層變化部位,逐一進行配模加工。

2)鋁模結合樓層需提前準備好相關材料,如模板、木方、鋼管、扣件、對拉螺栓等,施工前對管理人員和作業人員進行技術交底,前期合同條款及進度計劃需特殊考慮非標準層,避免進度滯后,如表1所示。

表1 項目非標準層模板選型對比(不含花架、炮樓、女兒墻)Table 1 Comparison of non-standard layer formwork selection of the project (excluding flower racks, turrets and parapet)

3)鋁木結合部位拼裝完成后,項目技術人員及時進行技術復核,逐一核對相關變化節點,質檢人員檢查驗收模板的垂直度和平整度及模板拼縫質量、對拉螺栓的間距,斜撐和頂托的位置[8]。

4)鋁木結合盡可能利用已有鋁模板,同時避免使用過小的木模板。如墻寬為850mm,而鋁模寬度為400mm,若使用2塊鋁模,剩余的50mm寬采用木模拼接后不易加固,因此,墻寬處建議采用400mm寬鋁模+450mm寬木模拼接。

5)鋁模厚度為60mm,木模厚度為15mm,因此,墻寬處采用15mm厚木模+ 30mm厚木方+15mm厚木模與鋁模拼接在一起。外墻采用對拉螺栓+方鋼背楞固定,內墻和墻寬處采用對拉螺栓+圓鋼管或木方固定。

6)前期商業(商鋪)部分,后續的女兒墻、花架、炮樓等非標部位同樣可以用標準層的鋁模合理配置而成,減少木模等周轉材料的使用,進一步實現降本增效的目的。

4 結語

本文對鋁木結合模板體系在現場實踐的應用進行優化,增加鋁模周轉次數,進一步降低租賃單價和木模費用,大大加快現場非標準層的施工進度,節約項目成本,實體成型質量和安全文明效果均比純木模有所提升,取得了良好的經濟效益和社會效益[11]。因此,非標準層應盡可能利用現場已有的鋁模進行施工,通過鋁木結合施工技術,現場施工更加方便、快捷、簡單易行,工人接受度高,在降低成本和節能減排、綠色施工方面起到了積極的作用,具有推廣價值。

針對本項目實踐研究,進一步完善和細化原有相關文章的鋁木結合部位連接節點和深化思路,使得理論指導性更加貼合現場實際情況。未來建議對鋁模進行精細化管理研究,出廠的每塊模板自帶二維碼,工人和現場管理人員可以通過手機掃描獲得每塊鋁模板的相關信息,后期非標準層施工打亂順序后可以更快地恢復定位,丟失或損壞后也方便通知廠家及時進行再加工或維修。同時非標準層鋁木結合土建需配合機電安裝進行管線深化設計,對管線預留洞提前做好預埋,避免后期二次返工開槽造成結構破壞。通過開元壹號項目的應用和優化完善,總結出相應成套的技術措施和施工節點,實現了非標準層的快速施工。