超高层建筑非标层铝木结合模板体系施工技术*

张海林,郭龙川,杨建明,高 攀,王振亚

(中国建筑第五工程局有限公司,河南 洛阳 471000)

0 引言

铝合金模板轻质高强、成型质量好、标准化程度高,但为保证低成本,绝大多数设计均为标准层使用铝模施工。对于截面、层高等发生变化的非标准层部位,若全部重新配备铝模会大大增加施工成本;若全部采用木模,木模周转使用次数少、综合工效低。经查阅相关文献发现相关方面的工程研究和技术总结较少,相关文献的关键结合节点不明确,无节点详图,无法真正指导现场工人施工。为此项目成立技术攻关小组,针对现场超高层建筑的非标准层(底层、避难层和屋面层)进行图纸模型和现场施工的联合攻关,通过分析图纸、三维建模、模板选择、模型预拼装和现场施工加固、拆模检查、总结改进,不断细化和完善关键部位节点,旨在为后续其余类似项目提供详实的参考做法。

1 工程概况

开元壹号项目位于河南省洛阳市洛龙区开元大道与新伊大街交叉口东南角(见图1),占地面积48 674.6m2,总建筑面积34万m2,包括5栋33层住宅、1栋40层超高层住宅和2栋超高层公寓。超高层公寓共51层,设计为框架-核心筒结构,最大建筑高度168.35m。高层住宅地下均为3层,地上33～40层,标准层层高均为2.9m,避难层层高均为3.6m。

图1 项目效果Fig.1 Project effect

2 工程重难点

1)结构整体底部剪力墙长度长、厚度大、柱截面尺寸大,上面楼层逐渐减小,设计中间楼层有2～3层避难层,层高不一致,如何提高非标准层铝模周转次数,降低综合租赁单价费用,加快主体施工进度同时提升实体质量,需要项目技术部前期对图纸进行综合分析。

2)标准层铝模深化设计完成后,需对非标准层铝模板和木模板结合特殊节点进行深化设计,最大程度利用现场已有的铝模材料,对铝模和木模的接槎问题提出解决方案。

3 施工工艺

分析设计图纸,找出铝模共用最多的楼层,结合标准层平面图及优化节点,对铝模墙柱、梁、板和楼梯进行标准化模块配模设计,出具铝模深化图。然后底层、避难层和屋顶复式楼层与标准层叠图,逐个部位列出墙柱、梁和板变化部位,经过复核分析长度和高度增加的部分,单独配置木模,减少的部分则去掉部分铝模,提前汇总需要补充的木模数量,并对可利用的铝模板进行编码分类,对不同构件铝木结合点进行分析,制定相应的细部加固措施,减少非标准层满堂支撑体系和木模板、木方的投入。

主要工艺流程为:非标准层构件识别→铝模板图纸深化设计及配模加工→测量放线→非标准层竖向墙柱钢筋绑扎、水电管线盒定位预埋→非标准层墙柱模板拼装及支撑安装调整→非标准层梁板早拆模板支撑体系和模板安装→非标准层特殊部位(风井、楼梯等)模板安装→水平向钢筋绑扎及管线预留预埋→吊模安装、模板体系加固及垂直度、平整度调整→本层混凝土浇筑并养护→模板拆除→非标准层材料清理下楼。

3.1 剪力墙铝木结合施工技术

1)截面变化 标准层墙厚200mm,1～3层为250mm,墙侧模均采用铝模,墙头模采用木模,使用对拉螺栓和木方加固防止胀模,墙中部水泥撑条与墙厚一致,如图2所示。下面非标准层若剪力墙比上面设计长时,则加长部分均采用木模进行封堵加固。若个别墙体形状与标准层的构件差距较大,该位置建议全部采用木模。

图2 剪力墙端部木模加固Fig.2 Wooden formwork reinforcement at the end of shear wall

2)高度变化[1]大多数做法铝模板设置在上方,木模板设置在下方。施工下部分结构反坎(高度=非标准层和标准层层高差+50mm)模板采用木模板安装,首段墙柱混凝土浇筑完成后,拆除木模板,保留上部第1道对拉螺栓,在底部对拉螺栓的两侧上方设置木方找平,支撑铝模板墙柱底部的调节角铝,并穿钢垫片和双螺帽进行紧固,作为铝模板墙板根部的锁角固定和防漏浆措施。对反坎表面进行凿毛处理,采用铝模板施工上部标准层高度范围的墙柱结构,如图3所示。高度变化较小时(200mm内),可在铝模墙顶与转角C槽部位直接增加定制条形铝模板或木方,通过打孔与上下墙柱顶板连接成整体,如图4所示[2]。

图3 剪力墙根部木模加固Fig.3 Wooden formwork reinforcement at the root of shear wall

图4 剪力墙顶部铝模加高实例Fig.4 Example of aluminum mold heightening at the top of shear wall

3.2 柱子铝木结合施工技术

超高层框架结构柱底部设计尺寸1 350mm×1 350mm,到顶部缩小为900mm×900mm。柱子侧模先按照900mm×900mm进行配模,中间铝模提前做好标记,每层使用位置固定不变,2侧增加3个100mm宽、1个50mm宽的窄铝模非标件,随着结构楼层变化不断拆除打包退场,剩余部分铝模可正常使用。避难层层高增加部位分2次浇筑施工,先浇筑柱子底部加高部分的混凝土,再上翻50mm[3],保证上下层模板接槎不漏浆错台,接槎部位使用预留对拉螺栓固定铝模根部,接槎缝隙建议贴双面胶防止漏浆,确保拆模后的成型质量。

3.3 梁铝木结合施工技术

墙柱和梁侧模、楼板底模、楼梯采用铝合金模板,其中变截面的墙端封头板、梁采用传统木模板;当梁截面尺寸与标准层相同时,梁侧和梁底均使用铝模拼接,与板底木模接槎处使用销钉固定[4],如图5所示。

图5 墙梁接槎部位加固工程实例Fig.5 Example of reinforcement engineering for joint of wall and beam

非标准层梁截面同标准层相比,包括梁截面高度和宽度变化2种情况:当梁截面高度变化时[5],保留原有梁侧铝模板和梁底铝模板,在截面加高的下部补充木模板,并用定制角铝固定木模板和梁侧铝模板及梁底铝模板连接。梁截面加高后,梁的线荷载也有所增大,利用原有的梁底独立支撑早拆体系进行受力计算复核。遇到避难层,铝模深化设计出的二次结构下挂门过梁需要取消,屋顶层梁高度降低,可以在梁底放置木盒子或填充泡沫板并用胶带缠绕,涂刷脱模剂,后期方便拆除且能保证结构的截面尺寸。

当梁截面宽度增加时[6],原有楼板和梁侧的C形阴角连接铝模板取消,并补充木模板,阴角部位的木模板安装及固定方式同墙和楼板阴角铝木连接节点。此时梁底无法利用原有的铝模板和早拆体系,梁底整体采用木模板,支撑体系采用钢管支撑体系,将梁底独立支撑体系转换为普通钢管扣件脚手架支撑体系。当梁高和标准层相同、梁宽减少时,梁侧使用铝模拼接,梁底使用木模拼接,接槎处采用U形卡固定。

3.4 板及飘窗铝木结合施工技术

楼板底模、楼梯采用铝合金模板,其中变截面的墙端封头板一般采用传统木模板加固体系。屋面和避难层等卫生间降板部位取消,降板部位局部采用木模板直接抬高,侧边通过螺栓穿孔固定短木方和铝模,下面采用普通的钢管扣件式脚手架作为支模架,根据标高变化采用木方平放或立放的方式进行微调[7],如图6所示。

图6 板面标高变化部位加固实例Fig.6 Example of reinforcement for changes of board elevation

屋面复式楼层和首层客厅局部无楼板高支模部位,上下层剪力墙采用铝模进行加固,分层浇筑先浇筑下面楼层,然后搭设满堂架,上面采用标准层铝模早拆体系或定制加长立杆加水平杆的支模体系,立杆必须对齐,支模架立杆间距根据板厚控制在900～1 200mm[8],步距≤1 500mm,侧边顶墙并加设纵横向剪刀撑,确保安全施工。

3.5 楼梯铝木结合施工技术

避难层层高比标准层高,楼梯间踏步数量和楼梯斜板长度有变化,原楼梯斜板底模、侧模和踏步铝模板需取消或增加一部分,并补充一部分的木模板和铝模板斜板结合。楼梯踏步原设计为封闭式铝模板,避难层取消封闭式踏步板,采用传统的开放式楼梯支模方式,利用原标准层楼梯铝模板斜板和铝模板早拆支撑体系,和侧墙连接一侧采用厚15mm木模板并用定制角铝和剪力墙铝模板侧模固定连接,同时采用40mm×90mm木方顶紧[9]。踏步和剪力墙交界的侧面部位采用钢丝网封闭拦截,保证侧墙混凝土浇筑不出现楼梯踏步漏浆现象。

铝木结合部位常见的质量问题:铝木结合部位出现胀模、拼缝错台、漏浆等现象;层高增高楼层部位接槎易出现垂直度不合格的现象;墙梁铝模结合交界处,模板拼缝过大导致拼缝漏浆,易产生蜂窝、麻面现象[10]。

3.6 注意事项

1)前期深化设计需细致,可借助BIM三维模型分析汇总非标楼层变化部位,逐一进行配模加工。

2)铝模结合楼层需提前准备好相关材料,如模板、木方、钢管、扣件、对拉螺栓等,施工前对管理人员和作业人员进行技术交底,前期合同条款及进度计划需特殊考虑非标准层,避免进度滞后,如表1所示。

表1 项目非标准层模板选型对比(不含花架、炮楼、女儿墙)Table 1 Comparison of non-standard layer formwork selection of the project (excluding flower racks, turrets and parapet)

3)铝木结合部位拼装完成后,项目技术人员及时进行技术复核,逐一核对相关变化节点,质检人员检查验收模板的垂直度和平整度及模板拼缝质量、对拉螺栓的间距,斜撑和顶托的位置[8]。

4)铝木结合尽可能利用已有铝模板,同时避免使用过小的木模板。如墙宽为850mm,而铝模宽度为400mm,若使用2块铝模,剩余的50mm宽采用木模拼接后不易加固,因此,墙宽处建议采用400mm宽铝模+450mm宽木模拼接。

5)铝模厚度为60mm,木模厚度为15mm,因此,墙宽处采用15mm厚木模+ 30mm厚木方+15mm厚木模与铝模拼接在一起。外墙采用对拉螺栓+方钢背楞固定,内墙和墙宽处采用对拉螺栓+圆钢管或木方固定。

6)前期商业(商铺)部分,后续的女儿墙、花架、炮楼等非标部位同样可以用标准层的铝模合理配置而成,减少木模等周转材料的使用,进一步实现降本增效的目的。

4 结语

本文对铝木结合模板体系在现场实践的应用进行优化,增加铝模周转次数,进一步降低租赁单价和木模费用,大大加快现场非标准层的施工进度,节约项目成本,实体成型质量和安全文明效果均比纯木模有所提升,取得了良好的经济效益和社会效益[11]。因此,非标准层应尽可能利用现场已有的铝模进行施工,通过铝木结合施工技术,现场施工更加方便、快捷、简单易行,工人接受度高,在降低成本和节能减排、绿色施工方面起到了积极的作用,具有推广价值。

针对本项目实践研究,进一步完善和细化原有相关文章的铝木结合部位连接节点和深化思路,使得理论指导性更加贴合现场实际情况。未来建议对铝模进行精细化管理研究,出厂的每块模板自带二维码,工人和现场管理人员可以通过手机扫描获得每块铝模板的相关信息,后期非标准层施工打乱顺序后可以更快地恢复定位,丢失或损坏后也方便通知厂家及时进行再加工或维修。同时非标准层铝木结合土建需配合机电安装进行管线深化设计,对管线预留洞提前做好预埋,避免后期二次返工开槽造成结构破坏。通过开元壹号项目的应用和优化完善,总结出相应成套的技术措施和施工节点,实现了非标准层的快速施工。