高层建筑铝模设计和施工探究

　　摘    要：　近年来, 由于铝模在施工过程中的质量优良、稳定性好、施工速度快、周转率高和易于保证现场安全文明标准化的特点, 在国内高层住宅中得到了广泛应用。但面对建筑结构造型复杂的高层住宅, 铝模的应用还存在成本加大、施工难度增加等方面的问题, 对此进行了研究和实践。

　　关键词：　铝模; 高层住宅; 设计优化; 施工技术; 进度控制;

　　Abstract：　In recent years, aluminium formwork has been widely used in high-rise residential buildings in China because of its excellent quality, good stability, fast construction speed, high turnover rate and easy to ensure safety, civilization and standardization. However, in the face of high-rise residential buildings with complex building structure, the application of aluminium mould still has some problems, such as increasing cost and increasing construction difficulty, and research and practice have been carried out.

　　Keyword：　aluminum mold; high-rise residential building; design optimization; construction technology; progress control;

　　1、 工程概况

　　某项目位于广东省揭阳市普宁市G324国道侧, 总建筑面积约36万m2, 包含别墅、洋房和高层住宅。其中33层的高层住宅采用铝模施工, 建筑高度99.80 m, 标准层高3.0 m, 1层地下室。4栋高层住宅平面采用“蝶形”布置, 平面造型复杂 (见图1) , 且外观线条多。

　　图1 建筑平面为“蝶形”布置

　　Fig.1 The Layout of the Building is“Butterfly-Shaped”

　　2、 铝模的深化设计

　　相对于国内知名房地产商以“品字形”或“十字形”平面布置的常规标准化单元设计模式, 本项目建设方更注重个性化和精品设计理念, “蝶形”布置较普遍, 导致建筑造型线条复杂、富于变化, 而这与铝模应用的方正简洁相悖。本项目4栋33层住宅采用铝模施工, 铝模从第3层开始施工至屋面层。由于本项目4栋高层户型也采用“蝶形”布置, 造型复杂, 外观线条、飘窗、飘台众多, 为达到建设方在设计上的特殊要求, 铝模的深化设计和施工技术措施就尤其重要。本项目在开工前, 施工单位联合业主、设计、监理等针对施工图进行了大量节点设计深化和施工技术攻关工作, 取得了良好效果。

　　2.1、 铝模板主要构件及构造设计

　　铝模板系统结构主要包括铝制墙板系统和钢制支撑系统, 主要构件有楼板铝型材、墙面铝型材、转角铝型材、K板、钢背楞、钢支顶及钢斜支撑, 辅材有穿墙螺丝、PVC套筒、钢丝绳、销钉、销片、螺栓套、水性脱模剂。铝模系统的铝型材采用型号6061-T6, 钢材采用Q235。为保证工程质量达到优良, 本项目墙柱背楞采用“内四外五”, 即内墙4道背楞加固, 外墙增加5道 (承接板竖向) 背楞加固。墙体铝模板构造如图2所示。

　　2.2、 铝模板节点深化设计和施工技术措施

　　本项目原设计未考虑使用铝模, 因此在施工前, 必须对原设计图纸进行大量设计深化[1,2,3,4], 并采取一定的施工措施, 以满足铝模施工需要, 本项目深化设计和施工技术措施具体如下。

　　2.2.1、 门窗挂梁节点深化设计

　　图2 墙体铝模板构造图

　　Fig.2 Structure of Wall Aluminum Mold

　　⑴门头过梁现浇, 门头下挂长度两端再向外延伸250 mm, 门头下挂梁长度按门宽, 门头下挂宽度随隔墙宽度设置 (见图3a) 。

　　⑵外窗的下挂梁现浇, 同室内门头过梁。

　　⑶特殊情况门头下挂梁离墙边或二个门头下挂梁相交离距≤400 mm时, 下挂梁延伸至直接做通处理 (见图3b、图3c) 。

　　图3 门窗挂梁节点

　　Fig.3 Door and Window Hanging Beam Joints

　　⑷仅在有结构梁位置设置门头下挂, 不做板下挂, 即直接设置在楼面板处的下挂梁, 不采用现浇。当下挂梁高度≥300 mm时, 此类梁底下挂不现浇。

　　2.2.2、 墙梁企口节点深化及施工措施

　　⑴内剪力墙、梁与砌体墙相交处设置企口 (见图4a) 。采用铝模厂现有型号100×5 (不带斜口) 、110×10 (带斜口) 。

　　⑵下挂梁端头与砌体墙相交的竖向设置企口, 如图4b所示。

　　⑶企口采用螺丝加固。

　　图4 墙梁企口节点

　　Fig.4 Wall Beam Joint

　　2.2.3、 门窗压槽点深化及施工措施

　　⑴外窗做压槽, 型材20×135 (带斜口) 、30×160 (带斜口) (见图5) , 窗企口设置为内凸形式, 外窗保持原尺寸。压槽采用螺丝加固和焊接。

　　⑵外墙连接的砌体墙经设计单位同意后改为现浇。

　　⑶外墙窗下砌体矮墙 (窗台) 经设计单位同意改为现浇。

　　⑷防火门安装凹槽一次铝模成型。

　　图5 窗压槽节点

　　Fig.5 Window Groove Joint

　　2.2.4、 反梁与挂梁施工措施

　　为保证施工质量, 外围所有比结构面≥250mm的反梁, 铝模施工时, 反梁与板底下挂梁错层浇筑 (见图6) 。

　　图6 反梁与挂梁施工

　　Fig.6 Reverse Beam and Hanging Beam Construction

　　2.2.5、 滴水线设计深化及施工措施

　　滴水线距离结构梁外沿为20 mm。滴水线采用铝条, 用螺丝固定在铝模上 (见图7) 。

　　图7 滴水线仰视图

　　Fig.7 Drip Line Elevation View

　　2.2.6、 楼梯深化及施工措施

　　⑴为保证整体楼梯施工质量, 楼梯踏步施工铝模设置全盖板。

　　⑵为施工方便, 楼梯底部与梁底相交尖角处填平处理 (见图8) 。

　　图8 楼梯铝模施工深化

　　Fig.8Construction Deepening of Staircase Aluminum Mould

　　2.2.7、 内墙底部铝模深化及施工措施

　　内墙脚铝模 (非沉池位置) 高度减少10 mm, 加工时按负公差。如:层高3 m, 板厚100 mm, 内墙理论模板高度应为2.9 m, 铝模配板高度2.89 m, 则配板已预留10 mm调整空间 (见图9) 。

　　图9 内墙底部铝模深化

　　Fig.9 Deepening of Aluminum Die at the Bottom of Internal Wall

　　2.2.8、 楼板预留洞口深化及施工措施

　　楼面预留洞口施工, 仅针对放线洞口、传料洞口、烟道洞口、泵料洞口施工, 其它楼面留洞项目部现场按实际规格尺寸加工木盒预埋处理。

　　泵料管口尺寸为350 mm×350 mm, 每层设置1个, 并保证所有泵料口在同一垂线上。传料口统一规定建筑面积大于90 m2的户型每户设置2个, 建筑面积小于90 m2的户型每户设置1个 (见图10) 。

　　图1 0 传料口安装

　　Fig.10 Installation of Transfer Port

　　2.2.9、 墙垛和矮墙深化及施工措施

　　⑴内墙墙垛在铝模深化设计时一次现浇。

　　⑵外围砖砌墙 (包括窗下墙) 在铝模深化设计时一次现浇。

　　2.2.1 0 、强弱电箱洞口深化及施工措施

　　强弱电配电箱洞口在施工时一次性预留, 机电安装班组与在铝模安装后跟进安装。

　　2.2.1 1、 管井间铝模深化及施工措施

　　水井、电井和设备管道井等结构楼面板采取预埋套管进行一次浇筑施工, 现浇预留设备洞口。

　　2.2.1 2、 电梯井道

　　电梯井道采用全剪力墙结构, 铝模一次性深化设计到位。

　　2.2.1 3、 飘窗、空调板

　　飘窗、空调板等结构上盖板采用铝模盖板设计。

　　2.2.1 4、 外立面造型线条处理

　　本建筑4、5层设置有造型线条, 铝模施工时不予考虑, 后期采用GRC施工造型线条。

　　2.2.1 5、 核心筒锐角处理

　　本建筑在与核心筒交接处设计有一个锐角, 由于锐角难以加固安装等一系列的问题, 导致施工质量不好, 因此采用填充处理。

　　2.2.16、构造柱处理

　　所有构造柱同铝模深化到位一次性施工, 其混凝土标号同楼板混凝土标号。

　　3 铝模施工关键点施工技术[5,6]

　　3.1 测量放线

　　⑴全部墙柱采用“双控线”。测量员根据轴线引测出墙柱所有边线及300 mm控制线, 根据边线, 焊工在2 h内完成定位钢筋的焊接。

　　⑵现场测量员根据控制线复核墙柱边线和定位钢筋的位置是否正确。

　　⑶使用水平仪测量本层标高是否在控制范围内, 宜低不宜高, 超出10 mm需要做相应的找平处理。

　　3.2、 定位钢筋

　　在墙柱根部离地约50 mm, 间距600 mm焊接定位钢筋。封口位置焊成井字形。

　　3.3、 模板分类分区摆放

　　按模板编号把模板分区分房间整齐摆放, 涂刷铝模专配脱模剂。由于新铝模首次使用会与混凝土产生化学反应, 形成氧化膜, 会造成拆模困难及产生气泡等问题。因此铝模施工前, 须在首三层使用铝模专配脱模剂, 保证对铝模的保护及拆模效果, 在后续施工中使用普通专用铝模水性脱模剂, 节约成本。不建议使用油性脱模剂, 因为油性脱模剂不仅会污染钢筋, 还会使操作面变得光滑, 工人容易摔倒, 引起安全隐患。

　　3.4、 墙柱模板安装

　　安装前, 需保证所有模板接触面及边缘部位已进行清理和涂刷脱模剂。所有模板均从角部开始安装, 以保证模板安装时的稳定。

　　安装墙柱模板有2种方法, 即“双模”及“单模”安装法。外围墙体和大面积区域通常采用双模法安装, 中间间墙及小面积区域采用单模法安装。本项目墙柱模板的加固采用内4道背楞外5道 (承接板竖向) 背楞加固, 该方法施工稳定性好, 质量有保证。加固直背楞长度不宜超过3 500 mm, 直角背楞总长度不宜超出4 000 mm且单边长度不宜超过3 000 mm, 便于工人操作。阴角转角双边长度大于800 mm时, 阴角转角处不做直角背楞, 如:电梯井、底部飘窗与剪力墙联通位置做直背楞处理。转角阴角处任意单边长度小于800 mm时使用直角背楞, 如在门窗洞口处需要拉通且达到背楞最大长度极限时, 应按实际使用保证最少2道背楞为直角定型背楞。

　　本项目剪力墙模板现场安装情况如图11a所示。

　　3.5、 梁板模板的安装

　　梁板模板安装前, 铝模与混凝土接触面处要涂脱模剂。

　　梁板模板安装按照铝模排版图依次进行即可, 梁板支撑离边距离不得大于1 250 mm, 支撑间距不大于1 300 mm, 梁底宽度大于350 mm时使用双顶头支撑, 内梁高度 (含下挂) 大于650 mm时, 梁侧需设置背楞。

　　需要留意飘板、沉箱等处模板的安装。飘窗悬臂部位上下设置抗浮背楞, 背楞与背楞间距不大于1 200 mm。飘窗盖板平行于长边方向设置, 与短边方向背楞形成十字型受力, 增强抗变形能力。悬挑式飘窗的上下飘窗之间还需设置定型杆, 以保证上下飘之间的净空尺寸。板面模板安装完成后, 质量员要对板面标高进行复测, 标高超过规范规定范围时, 要对模板支撑杆进行调整, 直到符合规范规定为止。梁板铝模安装如图11b所示。

　　3.6、 浇筑混凝土

　　混凝土浇筑前, 管理人员应对铝模进行严格检查。浇筑过程中, 必须安排一名铝模安装工人跟班观察销钉、销片、螺杆、螺帽、地脚螺栓紧固情况, 发现松动、脱落应立即进行恢复, 发现铝模变形等严重情况时, 需立即报告管理人员找出原因, 进行整改甚至暂停施工, 直至问题得到解决。

　　3.7、 铝模拆除

　　⑴铝模板拆模顺序:非承重部分→承重部分;

　　图1 1 模板安装

　　Fig.11 Template Installation

　　模板拆除作业流程 (非承重部分) :作业准备→吊模拆除→反梁拆除→传料口、放线口、烟道口拆除→楼梯踏步拆除→外梁侧模/线条拆除→斜撑拆除→背愣拆除→墙柱板拆除;

　　⑵模板拆除作业流程 (承重部分) :作业准备→梁底模拆除→内梁侧模拆除→楼面C槽拆除→楼面板拆除→飘窗拆除→K板拆除 (坚持边拆边装, 拆完装完的原则) →铝模清理。

　　4、 铝模施工进度控制

　　一般铝模安装第1层计划7～10 d, 标准层5～6 d。本项目标准层进度控制如下:

　　第1天:测量小组在楼板面进行墙柱定位放线, 要求放双控线, 以保证模板安装时可以随时进行调整, 保证安装精度。测量放线后, 模板工人即可把下层拆除的模板从传料口传递至工作楼板面。此时, 扎墙柱钢筋和预留水电管线工作要同时进行;

　　第2～3天:先进行墙柱模板及加固背楞安装, 然后进行结构梁底模板和斜撑。墙柱模板的标高、垂直度和水平度同时进行调整, 调整可采用千斤顶;

　　第3～4天:安装楼面板和梁侧板, 进行楼面标高的检测和调整;

　　第5天:绑扎梁及楼面钢筋同时进行模板验收和调整工作;

　　第6天:安装吊模, 浇筑混凝土。

　　5、 铝模在本工程中的应用成果

　　铝模能否成功应用, 与前期建筑设计密切相关。国内大型房地产公司常通过前置铝模施工的条件, 引导建筑设计适应铝模施工要求。本项目则因为项目业主方对建筑设计的个性化、高品质追求, 在后期施工阶段才提出采用铝模施工, 给铝模施工带来了很大的难度。通过对铝模的深化设计和施工技术攻关, 本工程在此方面总结了重要经验和应用成果[7,8,9]。

　　⑴提高了工程质量。基于铝模板的自身优点, 混凝土尺寸偏差小、外观质量明显优于木模板施工质量, 达到了建设方提出的要求。

　　⑵通过深化设计后与二次结构合理地衔接, 大大减少了二次构件的施工数量。

　　⑶铝模的应用, 推动了设计和业主接受外墙全混凝土结构理念, 结构面基本达到清水混凝土效果, 使免抹灰技术的应用水到渠成。免抹灰的应用, 不仅减少了抹灰工序, 降低了工程成本, 加快了工期, 还可避免墙面抹灰出现空鼓开裂的质量通病。

　　⑷大大加快了施工进度, 节约工期, 减少大型设备租金。

　　⑸铝模施工不需搭设悬挑卸料平台, 铝模直接通过楼板传料口直接转运, 不需要塔吊, 减少了塔吊的使用率, 既节能又环保。

　　⑹杂物较少, 施工产生的垃圾少, 利于安全文明施工。

　　⑺铝模板周转次数远大于木模板、组合大模板等, 在超过20层层数高的高层建筑施工中优势显着。经核算, 当住宅层高达到30层时, 采用铝模的成本比传统的木模板摊销单价略低。

　　6、 结语

　　根据建筑设计要求和结构特点, 通过优化铝模设计、改进铝模施工方法创新技术, 成功使铝模系统满足复杂外形的高层住宅施工要求, 既达到了建筑设计意图, 又满足了业主要求的外观效果, 为同类型工程施工提供了可借鉴的施工经验。

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