可周轉內支撐體系在超厚剪力墻模板中的應用

曾松桃，鄒 紅，趙宗永，廖超葦，李雨舟

（1.湖南建工集團有限公司，湖南 長沙 410000；2.湖南省第二工程有限公司，湖南 長沙 410001；3.長沙市建設工程質量安全監督站，湖南 長沙 410075）

0 引言

為了緩解城市人口密集度劇增帶來的居住壓力，使得超高層建筑雨后春筍般涌現。超高層建筑中，抵抗水平力的豎向構件剪力墻厚度宜增大，尤其在大型公共建筑中設計超常規厚度的剪力墻屢見不鮮。為了保證剪力墻模板在緊固以及混凝土澆筑過程中平整度以及混凝土成型美觀，傳統剪力墻模板內支撐構件［1-6］（鋼筋內支撐、水泥條內支撐，見圖1、圖2）凸顯了其周轉效率低、施工進度慢、造價高、結構成型觀感差等弊端，因而，傳統模板內支撐件有待進一步改進。

圖1 水泥條內支持

圖2 鋼筋內支撐

1 工程概況

運達華雅城濱河廣場項目位于長沙市雨花區長沙大道以南，勞動路以北地段，西鄰萬家麗高架橋，東接圭塘河西路。

該項目總建筑面積 246 228.38 m2，其中地下室 58 831.58 m2（商業 5 588.09 m2）、150 m 超高層寫字樓 39 119 m2、80 m 高層 59 700 m2、洋房 82 989.71 m2。商業1 #、2 # 樓為商業區建筑；商業 3 # 樓為超高層建筑；1 #～4 # 樓為高層建筑；5 #～14 # 號樓為洋房建筑；15 # 號樓為小區幼兒園。為框架—剪力墻結構形式（見圖3）。

圖3 運達華雅城濱河廣場項目

2 施工難點與特點

項目中，超高層建筑（150 m）為整個工程的重難點，主要體現如下。

1）剪力墻一、二級抗震等級的剪力墻，厚度有600 mm、1 000 mm 的，屬于超厚剪力墻結構，剪力墻模板在安裝緊固時，須保證其變形，否則剪力墻平整度等會較差。

2）受鄰近圭塘河水位影響等，正負零以下超厚連續墻結構宜盡早完成。

3）倡導節能減排技術，模板以及鋼筋等建材二次利用以及周轉率直接影響到生產成本。

鑒此，公司技術工作者們設計了一種可周轉超厚墻模板內支撐件。應用表明制備簡單、成本低、施工方便，在滿足剪力墻模板變形前提下，又保證了混凝土成型質量，在類似工程中存在使用與推廣價值。

3 可周轉內支撐模板體系介紹

根據模板系支撐系統設計時的對拉螺栓的間距。采用同墻厚的普通鍍鋅鋼管為模板內支撐，外套同長的 PVC 塑料管（管內徑比鍍鋅鋼管外徑大約 5 mm）以便鋼管周轉使用，剪力墻對拉螺栓在鋼管內穿過，如圖4～圖6 所示。

圖4 可周轉內支撐體系側面圖

圖5 Ⅰ-Ⅰ 剖面圖

圖6 可周轉內支撐實物圖

4 可周轉支撐件剪力墻模板體系施工步驟及技術措施

可周轉支撐件剪力墻模板體系施工工藝流程如圖7 所示。

圖7 可周轉支撐件剪力墻模板體系施工工藝流程圖

4.1 模板體系的設計與數值模擬

4.1.1 模板體系設計

數值模擬結果關系到模板的變形大小、對拉螺栓受力是否合理、混凝土成型美觀等。根據鋼筋混凝土剪力墻的結構形式、高度等特點，選取如下標準層模板體系（3 000 mm×1 000 mm×18 mm），相關尺寸與材料類型分別如表1 所示，模板結構圖如圖8、圖9 所示。

表1 超厚剪力墻模板體系各個部件設計尺寸

圖8 模板體系立面圖（單位：mm）

圖9 Ⅱ-Ⅱ 剖面圖（單位：mm）

4.1.2 模板體系數值模擬

選取剪力墻模板（3 m×1 m）進行數值模擬分析時，各部件的物理性能參數分別如表2 所示。

表2 有限元分析參數匯總表

Ⅱ-Ⅱ 剖面圖體現模板兩側的對稱性，選取一側模板進行數值模擬。同時，由于鍍鋅鋼管與 PVC 套管只有在模板緊固時，這兩者（受壓為主）才起到對模板支撐作用，兩者受力大小對模板在后期澆筑混凝土時無影響，為了建模方便，在有限元模型中，可周轉體系中只考慮對拉螺栓受力情況（受拉為主）。

1）模板荷載標準值選取。參考《建筑施工計算手冊》［7］，模板所受混凝土側壓力按照式（1）、式（2）進行計算，取兩者中較小值作為模板荷載標準值。

式中：γc為混凝土的重力密度，取 24 kN/m3；t為新澆混凝土的初凝時間，可按照現場實際取值；V為混凝土的澆筑速度，取 2.5 m/h；H為模板計算高度；β1為外加劑影響修正系數，取 1；β2為混凝土塌落度影響修正系數，取 1。

根據以上兩個公式計算的新澆筑混凝土對模板的最大側壓力分別為 79 kN/m2、72 kN/m2。

2）數值模擬結果。據數值模擬結果知模板最大變形為 0.5 mm、鋼管最大變形為 0.1 mm、方木支撐最大變形為 0.5 mm。變形均滿足建筑施工規范要求［8］。同時，對拉螺栓最大軸力為 0.785×107Pa（受拉），遠小于其屈服強度 235 MPa。從分析圖中得知變形與軸向力最大位置處均發生在H=0.45 m 處。

4.2 測量放線 確認內支撐位置

根據支模專項方案及排版圖放出模板控制線，確認高強對拉螺栓和鋼管內支撐位置并核對無誤，在模板上彈線確定具體位置。

4.3 模板開孔 支設單側模板

在彈好線的墻側面模板上采用鉆孔機開孔，孔徑大小嚴格控制應略小于內支撐鍍鋅鋼管內徑，避免漏漿（見圖10）。制作好的模板按編號安裝一側就位，應自下而上進行，必須在下層模板全部緊固后，方可進行上一層的安裝，當下層不能獨立安設支撐件時，應采取臨時固定措施，拼裝高度為 2 m 以上的豎向模板，不得站在下層模板上拼裝上層模板。

圖10 側模板上開孔

4.4 鋼筋綁扎

剪力墻一側模板安裝后，進行墻體鋼筋的綁扎，預埋好水、電的線管盒等預埋件，墻體鋼筋綁扎并驗收合格后，在其骨架上焊好墻體厚度的控制筋。

4.5 安裝可周轉內支撐體系、對拉螺栓

按工序分別穿入高強對拉螺栓（螺栓規格按模板施工專項方案），普通 JDG 緊定式熱鍍鋅鋼管內支撐、PVC 塑料套管（鍍鋅鋼管內支撐及 PVC 塑料套管規格可根據實際情況選用）（見圖11、圖12）。

圖11 支設對拉螺栓

圖12 鍍鋅鋼管安裝

圖13 PVC 管安裝

4.6 支設另一側模板

安裝工藝同 4.3 節，模板之間拼縫嚴密，剪力墻兩側模板編號配套使用，在地上彈出剪力墻模板定位線（距剪力墻面約 300 mm），水平和鉛垂線確定模板縱橫向，螺栓孔位置精確，便于內支撐體系安裝。可周轉內支撐體系與模板應垂直，松緊一致，墻厚尺寸應正確，墻體模板安裝應滿足表3 要求。

表3 模板工程質量驗收標準表

4.7 混凝土澆筑

混凝土應分層澆筑，澆筑過程中振動棒遵循“快插慢拔”的原則，避免接觸可周轉鋼管內撐外套的 PVC 套管，以免其破壞，造成混凝土鍍鋅鋼管內支撐無法取出周轉。混凝土澆筑完畢后，設專人及時養護。

4.8 拆除模板

模板的拆除措施應經技術主管部門或負責人批準，拆除模板的時間按現行國家標準有關規定執行［9］。拆模的順序和方法應按模板設計規定執行［10］，當設計無規定時，可采取先支的后拆、后支的先拆、先拆非承重模板、后拆承重模板，并應從上向下進行拆除。拆下的模板不得拋扔，應按指定地點堆放。

4.9 取出鍍鋅鋼管內支撐

取出鍍鋅鋼管及對拉螺栓，檢查并清理干凈入庫備用。針對個別鋼管內支撐在混凝土澆筑時因漏漿等問題造成拆模后內支撐無法取出的情況，可采用同規格鋼管端頭相對敲擊，使其沖出。

5 效益分析

5.1 經濟效益

以 10 層，每層剪力墻面積為 1 000 m，剪力墻內撐按 4 根/m2設置通過對比分析知本文方法較傳統方法分別節約 5.326 萬元、38.566 萬元（見表4）。同時，當混凝士剪力墻越厚，層數越高，面積越大，經濟效果越明顯。

表4 不同方法造價分析對比

5.2 社會效益

1）由于可周轉體系的使用，使得鋼材消耗降低，間接節約了能源消耗。

2）較傳統支撐體系而言，本周轉支撐體系減少了材料的堆放面積，節約用地。

3）本內支撐體系在現場封閉式加工坊內制作，并設有防噪音，放空氣污染等措施，滿足環保要求。

6 結語

本模板體系中的內支撐構件較傳統內支撐構件制作過程簡易、經濟效益佳、可周轉效率較高。尤其在超高層建筑等工程量大的剪力墻施工中效益較為突出。

兩種計算混凝土側壓力的方法中，選取其中較小者作為模板標準荷載更加符合工程實際情況。工程應用表明在模板緊固時，與剪力墻同長度的鍍鋅鋼管能對模板起到較好的固定與控制變形作用。

有限元分析結果表明模板體系撓度變形、對拉螺栓軸向力等均滿足規范要求，超厚剪力墻施工質量有一定保障，成型美觀，在類似工程中存在一定使用與推廣價值。Q