高層建筑的全樓層鋁合金模板深化施工技術(shù)研究

劉 威

（湖南省耒陽市大市鎮(zhèn)，湖南 耒陽 421800）

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的日益加快，高層建筑施工技術(shù)也取得了長足的進(jìn)步。在我國建筑高度的不斷增加的背景下，傳統(tǒng)的施工技術(shù)已難以滿足現(xiàn)代高層建筑對于施工效率、質(zhì)量以及安全性的高標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，探索并研發(fā)新型的施工技術(shù)，特別是針對全樓層鋁合金模板的深化施工技術(shù)，已然成為土木工程領(lǐng)域的研究焦點(diǎn)。鋁合金模板作為一種輕質(zhì)、高強(qiáng)且易加工的新型模板材料，自問世以來便引發(fā)了廣泛關(guān)注。相較于傳統(tǒng)的木模板與鋼模板，鋁合金模板以其更高的重復(fù)使用率與更低的維護(hù)成本，在高層建筑施工中逐漸占據(jù)了重要地位。而全樓層鋁合金模板深化施工技術(shù)，則是對這一新型模板材料的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行的進(jìn)一步拓展與提升，旨在通過更加精細(xì)化的設(shè)計和施工，實(shí)現(xiàn)高層建筑施工的高效、高質(zhì)與安全。近年來，國內(nèi)外眾多學(xué)者針對鋁合金模板施工技術(shù)紛紛展開相關(guān)研究，文獻(xiàn)[1]曾祥明充分發(fā)揮鋁合金模板靈活性高且周轉(zhuǎn)率大的優(yōu)勢，將其應(yīng)用于地下綜合管廊施工中，可以有效減少施工時間；文獻(xiàn)[2]陳麗等通過在裝配式建筑中采用鋁合金模板，顯著提升了模板對裝配率的貢獻(xiàn)值；文獻(xiàn)[3]陳菁等通過對施工深化模型中常規(guī)族與異形族的梳理，研究族識別及信息匹配技術(shù)，保證生成的裝配式建筑鋁合金模板圖紙中構(gòu)件族參數(shù)信息完整。雖然我國學(xué)者在鋁合金模板施工技術(shù)研究中取得豐富成果，但仍面臨著諸多問題和挑戰(zhàn)。由于高層建筑全樓層鋁合金模板施工復(fù)雜，難以在保障施工質(zhì)量的前提下，提升施工效率并縮短工期。因此，本文以高層建筑的全樓層鋁合金模板深化施工為主題，旨在通過系統(tǒng)的研究與分析，為解決上述問題提供新的思路與方法。

1 工程概況

A 市某高層住宅安置房項(xiàng)目的總建筑面積約128 650m2，其中地上建筑面積約84 320m2，地下建筑面積約44 330m2。該工程主要包含了16 棟12 層住宅樓，建筑高度為40m。為了保障高層住宅建筑的承載能力與抗震性能，實(shí)例工程的高層住宅樓主體結(jié)構(gòu)采用了鋼筋混凝土框架—核心筒體系。同時，這16棟高層住宅建筑的外立面較為規(guī)整，無復(fù)雜曲面，結(jié)合工程造價和施工工期的要求，本文采用鋁合金模板深化施工技術(shù)進(jìn)行實(shí)例高層建筑工程的全樓層模板施工，下面將詳細(xì)介紹本次施工的具體流程。

2 高層建筑的全樓層鋁合金模板深化施工流程

2.1 全樓層鋁合金模板深化設(shè)計

在進(jìn)行高層建筑的全樓層鋁合金模板施工時，首要步驟是根據(jù)工程實(shí)際情況進(jìn)行模板設(shè)計。首先，采用整塊通長配置方案分別設(shè)計高層建筑的墻柱、梁、頂板等基礎(chǔ)模板，這類基礎(chǔ)模板板塊較大，實(shí)際施工中不僅需要嚴(yán)格按照建筑設(shè)計圖紙要求，而且需充分考慮墻體的承重、保溫、隔音等功能，確保鋁合金模板在后續(xù)混凝土澆筑中保持良好的穩(wěn)定性和安全性，并保證模板的尺寸精度和拼接的嚴(yán)密性。當(dāng)然，在實(shí)際高層建筑模板施工中，鋁合金模板拆模后很容易出現(xiàn)混凝土裂縫、變形等質(zhì)量問題，所以為保障全樓層鋁合金模板施工的順利進(jìn)行，有必要針對特殊建筑部件展開深化設(shè)計[4]。為確保高層建筑墻面模板的穩(wěn)定，在墻面模板上設(shè)置門框的部位進(jìn)行門垛深化，具體來說就是在滿足全樓層墻面模板結(jié)構(gòu)整體荷載和剛度要求的基礎(chǔ)上，在澆筑剪力墻的同時進(jìn)行門垛全剪深化，從而避免二次結(jié)構(gòu)砌筑，本次工程中門垛砌體結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計示意圖如圖1 所示。

圖1 門垛結(jié)構(gòu)深化效果圖

然后是邊梁深化，在高層建筑全樓層鋁合金模板拆模后，砌體結(jié)構(gòu)的荷載會傳遞到門窗口部位洞口的梁上，再由梁傳遞到墻體結(jié)構(gòu)上，這樣雖然可以確保樓層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，但由于過梁需要二次襯砌，難以保障施工效率與質(zhì)量，所以本文在進(jìn)行邊梁深化設(shè)計時，將過梁取消，設(shè)置一個下掛梁，其高度的計算公式如下式所示：

式中，H表示下掛梁的高度；H1表示樓層的高度；H2表示預(yù)留門高；H3表示上部梁高。而且為保障過梁深化效果，下掛梁需與兩側(cè)混凝土墻體拉通。與此同時，本文為避免墻面混凝土開裂，通過在剪力墻和填充墻連接部位設(shè)置企口來進(jìn)行主墻和砌體結(jié)構(gòu)交接部位的深化設(shè)計，并在地面易積水位置設(shè)置擋水反坎，和混凝土面板同時一次澆筑成型，以此實(shí)現(xiàn)反坎深化設(shè)計。總之，高層建筑的全樓層鋁合金模板深化設(shè)計是一項(xiàng)系統(tǒng)的工程，需要綜合考慮建筑功能與性能，合理且精細(xì)地進(jìn)行模板設(shè)計，為后續(xù)施工提供重要理論基礎(chǔ)。

2.2 全樓層鋁合金模板安裝

在完成高層建筑的全樓層鋁合金模板深化設(shè)計之后，即可按照設(shè)計圖紙進(jìn)行鋁合金模板的配合安裝，采用先內(nèi)部后外部的順序。首先是墻柱板的安裝[5]，從陰角膜開始逐步安裝內(nèi)墻模板，在內(nèi)墻模板固定后，通過銷釘臨時固定住鋁合金墻板，示意圖如圖2 所示。

圖2 鋁合金墻板連接圖

在內(nèi)墻模板安裝并固定后，設(shè)置一個導(dǎo)墻板作為支撐裝置，再吊裝外墻模板，在外墻模板吊裝至指定位置后，通過事先預(yù)留的空洞進(jìn)行外墻模板的固定，也就是在空洞中穿入對拉螺桿，利用對拉螺桿進(jìn)行外墻模板上背楞的斜拉固定，這樣可以確保整個墻體模板結(jié)構(gòu)不會在后續(xù)混凝土澆筑中發(fā)生偏轉(zhuǎn)[6]。在內(nèi)外墻模板安裝好之后，即可進(jìn)行梁模的安裝，本文在安裝梁模板時先在施工現(xiàn)場將整個梁模板拼接起來，再統(tǒng)一吊裝至設(shè)計位置，一般底模板安裝在前，側(cè)模板安裝在后，在梁模板吊裝至設(shè)計位置后，通過角模將梁模板固定在墻柱模板上。在墻柱模板和梁模板均調(diào)整安裝完成后，即可進(jìn)行樓板的安裝，也就是先將龍骨固定在墻模板的頂端，再通過吊車將樓面模板一一吊裝至設(shè)定位置處，采用平行形式拼接在一起，并通過銷子固定，在確保安裝位置和穩(wěn)定性無誤的情況下，即可進(jìn)入樓梯、吊模、反坎等特殊模板的安裝，嚴(yán)格按照圖紙要求，對正各特殊模板，并利用銷釘固定住，確保各特殊模板的標(biāo)高、位置均滿足設(shè)計要求。在以上各結(jié)構(gòu)的鋁合金模板安裝工作完成后，需要進(jìn)行模板調(diào)校和檢查驗(yàn)收，也就是分別對垂直度、平整度等參數(shù)進(jìn)行檢查，如果實(shí)際測量值存在較大誤差，需要將其調(diào)整到合理范圍內(nèi)，以保障高層建筑全樓層鋁合金模板整體施工質(zhì)量。

2.3 混凝土澆筑

在高層建筑的全樓層鋁合金模板安裝就位后，即可進(jìn)行混凝土澆筑施工[7]。首先，混凝土漿液的配制是確保混凝土澆筑質(zhì)量的基礎(chǔ)。在漿液配制過程中，必須充分考慮工程的實(shí)際情況，包括結(jié)構(gòu)要求、環(huán)境條件、施工期限等因素，進(jìn)行漿液原材料的選擇：水泥是混凝土的主要凝膠材料，選擇PO42.5 普通硅酸鹽水泥，該水泥抗壓強(qiáng)度完全可以滿足高層建筑的施工需求；骨料是混凝土的主要骨架材料，選擇粒徑范圍為5 ～8mm的石子作為粗骨料，并選擇天然砂作為細(xì)骨料，其含泥量、細(xì)度模數(shù)、粒徑完全滿足混凝土漿液的強(qiáng)度要求；外加劑是混凝土中用來改善其性能的材料，根據(jù)高層建筑工程的實(shí)際需求，選擇減水劑和混凝劑作為混凝土外加劑。在配制混凝土漿液時，還需注意各原材料的配合比，為滿足高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)的性能需求，設(shè)計表1 所示的混凝土配合比。

表1 混凝土配合比設(shè)計

按照表1 所示最佳配合比將原材料加入攪拌機(jī)中，開啟攪拌機(jī)進(jìn)行混凝土漿液的配制攪拌。攪拌完成后將混凝土漿液及時運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，進(jìn)行澆筑[8]。在澆筑過程中，應(yīng)遵循“先低后高、分層澆筑”的原則，確保混凝土能夠均勻、密實(shí)地填充到模板中。每層澆筑的厚度應(yīng)根據(jù)混凝土的坍落度、施工機(jī)械等因素進(jìn)行合理控制，避免過厚或過薄導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)缺陷或收縮裂縫。此外，澆筑過程中還應(yīng)注意控制混凝土的振搗，振搗是使混凝土密實(shí)、排除內(nèi)部氣泡的重要措施。將振搗棒插入混凝土漿液中，開啟振搗棒，均勻、緩慢提升振搗棒，當(dāng)漿液返漿穩(wěn)定后，停止振搗，等待混凝土漿液凝結(jié)。

2.4 鋁合金模板拆除

在混凝土漿液凝結(jié)之后，最后一道工序就是鋁合金模板的拆除工作[9]。在鋁合金模板拆除過程中，首要任務(wù)是確保拆除工作的安全性和高效性。這要求施工人員在拆除前必須對施工現(xiàn)場進(jìn)行全面檢查，確保無安全隱患。同時，制定合理的拆除方案，明確拆除順序和方法，避免因操作不當(dāng)導(dǎo)致模板損壞或安全事故的發(fā)生。一般來說，墻柱板是在混凝土漿液澆筑一天，強(qiáng)度達(dá)到1.5MPa 后進(jìn)行拆除，而梁板與其他特殊模板則需要在混凝土強(qiáng)度等級達(dá)到設(shè)計要求時進(jìn)行拆除。與此同時，在拆除鋁合金模板過程中，應(yīng)該遵循“從下到上、從外到內(nèi)”的拆除原則[10]，確保模板的完整性和穩(wěn)定性。具體來說，就是先將支撐模板的斜撐拆除掉，再利用撬棍將底部模板慢慢拆除，再沿模板向上拆除，拆除過程中注意拆下的東西不要掉落下來，避免出現(xiàn)施工事故，并在模板全部拆除完成后，將模板運(yùn)離施工現(xiàn)場至指定區(qū)域進(jìn)行存放。當(dāng)然，鋁合金模板在拆除后，由于混凝土結(jié)構(gòu)長時間地使用和暴露于自然環(huán)境中，可能會出現(xiàn)一些損傷或腐蝕。因此，還需通過鋪設(shè)塑料膜或者表面灑水等操作進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，確保本次高層建筑的全樓層鋁合金模板深化施工質(zhì)量良好。

3 樓層應(yīng)變監(jiān)測分析

由于高層建筑全樓層鋁合金模板深化施工工藝復(fù)雜，為衡量實(shí)例工程的施工質(zhì)量，本文在全樓層鋁合金模板拆模后及時對各樓層的梁板應(yīng)變響應(yīng)進(jìn)行為期一個月的監(jiān)測。一般來說，當(dāng)鋁合金模板被拆除后，混凝土梁板結(jié)構(gòu)的內(nèi)力會重新分布，如果施工質(zhì)量較差，混凝土面板存在裂縫或者局部破碎等現(xiàn)象，應(yīng)變值將會驟增，所以本文根據(jù)拆模后梁板應(yīng)變情況來判斷全樓層模板施工質(zhì)量。首先，本文選擇DH3821 靜力應(yīng)變儀作為本次全樓層鋁合金模板深化施工的監(jiān)測裝置，結(jié)合高層建筑全樓層面板的受力情況，在梁板頂面布置粘貼應(yīng)變花，示意圖如圖3 所示。

圖3 實(shí)例高層建筑樓層應(yīng)變監(jiān)測點(diǎn)位

如圖3 所示，本文在實(shí)例高層建筑的各樓層梁板頂面上分別布置5 個監(jiān)測點(diǎn)，測量梁板的應(yīng)變數(shù)據(jù)，統(tǒng)計并整理各樓層梁板在1 個月后的應(yīng)變積累值，作為實(shí)例高層建筑全樓層鋁合金模板深化施工的監(jiān)測結(jié)果，具體數(shù)據(jù)如表2 所示。

表2 實(shí)例高層建筑樓層應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù)

從表2 應(yīng)變監(jiān)測數(shù)據(jù)中可以看出，隨著樓層的升高，各監(jiān)測點(diǎn)的應(yīng)變值逐漸增大。主要是由于高層建筑的自重以及施工過程中施加的荷載隨著樓層升高而增加，導(dǎo)致梁板頂面所受的應(yīng)力增大，從而引發(fā)應(yīng)變值的增加。與此同時，在相同樓層的不同監(jiān)測點(diǎn)位置，應(yīng)變值存在一定的差異，但差異較小，是由于樓層結(jié)構(gòu)的設(shè)計差異、施工過程中的不均勻加載等因素引起的。但整體來看，實(shí)例高層建筑的各樓層梁板的應(yīng)變值均處于合理范圍內(nèi)，不僅未出現(xiàn)異常的應(yīng)變增大或減小現(xiàn)象，而且全樓層梁板的應(yīng)變值最大僅8.88με，未超過模板施工限值10με。由此可以說明，在實(shí)例工程的全樓層鋁合金模板深化施工過程中，各樓層結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)基本穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯的安全問題，施工質(zhì)量良好。

4 結(jié)論

綜上所述，本文通過對高層建筑全樓層鋁合金模板深化施工技術(shù)的深入研究，系統(tǒng)闡述了模板設(shè)計、安裝、混凝土澆筑及拆除等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)和優(yōu)化措施。采用本文提出的深化施工技術(shù)研究結(jié)果表明：

（1）能有效保證高層建筑全樓層鋁合金模板工程質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性；

（2）這一成果不僅豐富了高層建筑施工技術(shù)的理論體系，也為實(shí)際工程應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支撐；

（3）隨著建筑行業(yè)的不斷發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，鋁合金模板深化施工技術(shù)將繼續(xù)得到優(yōu)化和創(chuàng)新。期待在未來的研究中，能夠進(jìn)一步探索鋁合金模板施工技術(shù)的智能化、綠色化發(fā)展方向，為高層建筑的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)更多智慧和力量。