高层住宅现浇空心钢筋混凝土构造墙的优化设计及施工

余地华 周 洋 王 伟 王胜新 任俊杰 严 君

中建三局集团有限公司工程总承包公司 湖北 武汉 430064

1 工程背景

某住宅楼项目由10栋27～32层高层住宅及沿街商铺组成，高层住宅楼采用铝合金模板技术进行主体结构施工。

为实现外墙一次现浇成型，项目原定将外墙砌体通过深化设计全部改为混凝土结构，但经设计验算，此做法将使建筑物整体自重增加，剪力墙轴压比超限。此外，原设计外墙填充墙不参与结构受力，而待其改为混凝土结构后将参与力的传导，对结构不利。因此，如何在不改变结构受力模型的基础上实现外墙一次现浇成型成为项目施工重点。

2 外墙深化设计

2.1 深化设计思路

在将外墙全部改为混凝土结构的过程中，需要重点考虑以下几个问题[1-2]：

1）外墙填充墙砌体全部改为混凝土结构后，建筑物整体自重增加，对桩基础的荷载增大。

2）由于结构自重的增加，下部楼层剪力墙所承受的自重荷载增加明显，荷载的增加导致剪力墙轴压比超限。

3）原设计外墙填充墙砌体结构只作为外墙围护用，不参与承受荷载，外墙全部优化为混凝土结构后，替代砌体结构的混凝土墙体也参与受力，剪力墙传力路径发生改变。

针对以上问题，经各方面综合考虑，在混凝土墙体中增加轻质填充体，设计成空心混凝土墙体，其具备以下特点：

1）通过在钢筋混凝土构造墙体内加入轻质填充体，减少外墙质量。经容重等效计算，空心混凝土墙体与原设计砌体（页岩多孔砖）外墙自重相当，基本未增加结构整体荷载及剪力墙荷载。

2）在空心混凝土墙体与其上部梁交接面设置PVC板材，将空心混凝土墙体与梁柔性隔离，梁变形直接传递给承重剪力墙。经设计核算，楼栋结构振动周期、位移角等结构性能指标满足规范要求，原结构受力模型未发生改变。

2.2 深化设计做法

原设计外墙砌体结构经深化设计后全部改为空心钢筋混凝土墙体。空心钢筋混凝土墙体分为全高2.4 m墙体以及窗台下高0.8 m墙体，具体设计为：混凝土墙体厚200 mm，墙内空心部分内置宽100 mm挤塑板，高2.4 m墙体内挤塑板（100 mm×200 mm）沿高度通长布置，挤塑板间隔100 mm，以便混凝土浇筑及振捣（图1）。窗台下高0.8 m墙体内挤塑板（100 mm×500 mm）下留设高250 mm空隙，保证混凝土流动的通畅性。墙体内按照φ6 mm@300 mm×300 mm双层双向布置分布筋，φ6 mm@300 mm×300 mm布置拉结筋。

3 空心钢筋混凝土墙体施工

3.1 施工难点分析

空心钢筋混凝土墙体通常为预制结构，通过车间加工生产，结构成型质量容易得到保障。而在现场现浇过程中，不确定因素较多，为保证空心钢筋混凝土墙体的成型质量，需对以下几个方面进行重点管控。

3.1.1 挤塑板的固定

由于挤塑板宽度达到100 mm，其外侧混凝土保护层厚度仅有50 mm，在混凝土浇筑过程中，挤塑板在混凝土的挤压下易发生偏位或上浮，导致挤塑板外露，直接影响结构质量。

3.1.2 混凝土流动控制

窗台下铝模板为全封闭，窗台墙体的混凝土依靠两端墙体混凝土的流动及其压力达到密实，混凝土流动路线较长（图2），窗台下混凝土的密实度控制难度大。

图1 高2.4 m每延米空心钢筋混凝土墙体平面布置

图2 窗台下混凝土流动路径

3.1.3 混凝土表面气泡控制

由于窗台铝合金模板为全封闭状态，混凝土硬化过程中产生的气泡难以排出，易附着在模板面，导致拆模后顶部混凝土表面产生大量气泡孔。

3.2 施工技术要点

根据对现浇空心钢筋混凝土墙体施工难点的分析，为保证墙体施工成型质量，在施工过程中重点从材料质量、施工工艺及成品养护几个方面，把控好施工质量。

3.2.1 材料选用

根据现浇空心钢筋混凝土墙体的特点，应选用流动性大、骨料粒径较小、反应产生气泡少的混凝土，具体要求如下：

1）将混凝土坍落度控制在180 mm，扩展度介于450～500 mm之间。

2）混凝土粗骨料最大粒径不超过30 mm，宜介于25～30 mm之间。

3）可在混凝土中掺入适量减水剂，但不应在其中掺入引气剂等易导致气泡增加的外加剂。

墙体浇筑前对混凝土进行现场检查，根据以上技术要求，严格把好空心钢筋混凝土墙体施工第一道关，不使用不符合要求的材料。

3.2.2 挤塑板固定

挤塑板如果固定不到位发生偏移或上浮，将导致挤塑板外露，会直接影响到墙体成型质量。挤塑板的固定应从水平和竖直2个方向进行控制。

对于全高2.4 m的墙体，通过沿高度方向间距600 mm设置一道聚苯板限位梯子筋达到对挤塑板的限位效果（图3）；对于高0.8 m的墙体则直接利用贯穿水平拉钩和增设塑料卡环进行限位（图4）。

图4 窗台墙体挤塑板限位示意

实践证明，通过限位梯子筋、水平拉钩、塑料卡环对挤塑板的固定，在浇筑过程中并未出现挤塑板偏移或者上浮现象，取得了良好的固定效果。

3.2.3 混凝土浇捣

混凝土的浇捣是整个空心钢筋混凝土墙体施工过程中最关键的步骤，对混凝土浇捣过程应进行精细化管控。

1）浇筑前材料控制：首层结构浇筑前对混凝土进行现场样板试验，确定混凝土材料性能参数。单次结构浇筑前对混凝土配合比进行检查，每车抽测混凝土骨料粒径、和易性是否满足施工要求，保证材料质量。

2）混凝土分层浇捣：混凝土分层浇捣，一是为了使混凝土在浇筑过程中充分流动以及充分填满墙体各个部位；二是使混凝土反应产生的气泡通过多次振捣被充分排出；三是防止挤塑板因受到的浮力过大发生偏移或上浮。混凝土每层浇捣厚度控制在500 mm。振捣时，振动棒应快插慢拔，振动棒插入点间距不超过400 mm，插入下一层混凝土深不少于50 mm。

3）墙体气泡控制：因铝合金模板在窗台部位为全封闭构造，在混凝土浇捣过程中气泡难以被排出，为防止气泡影响墙体成型观感，在窗台模板上按照@500 mm×500 mm间距开设φ20 mm的孔洞，同时在浇捣过程中安排专人用锤子对窗台板部位持续进行敲打，防止气泡附着在模板面。

3.2.4 混凝土的养护

浇筑空心钢筋混凝土墙体所采用的混凝土流动性较大、骨料粒径相对较小，在浇筑完成拆模后必须进行专门养护。养护时使用专用混凝土养护液对墙体表面进行喷洒，养护时间持续不少于14 d。

4 推广优势

空心钢筋混凝土构造墙施工技术，为实现建筑物外墙全部优化为混凝土结构一次性浇筑提供了新的思路。其主要具备以下几点优势：

1）外墙全部一次性浇筑成型后，避免外墙砌体施工占据施工进度关键线路，在主体结构施工期间即可进行门窗栏杆、外墙抹灰等施工，通过工序提前插入，缩短工程建设工期。

2）与实心混凝土构造墙体相比，外墙采用空心钢筋混凝土墙体后，每立方米墙体可减少约50%混凝土用量，从而降低材料成本；与外墙砌体施工相比，空心钢筋混凝土构造墙体施工效率更高，劳务投入量更少，降低人工成本。

3）外墙一次性浇筑成型后，能够大量减少工程施工期间搭设临边防护的材料用量，减少施工措施费用。

4）外墙全部为混凝土结构，相较于外墙砌体填充墙，防水性能有了较大提高，对工程品质的提升具有明显效果。

5 结语

现浇空心钢筋混凝土构造墙体的应用，是在当今行业铝合金模板施工技术逐渐普及的情况下的一种探索。与实心混凝土构造墙体或砌体填充墙相比，空心钢筋混凝土构造墙体具备其特有的优势。其在工程实例中的成功应用，表明其具备可实施性和可操作性。