高層住宅現(xiàn)澆空心鋼筋混凝土構(gòu)造墻的優(yōu)化設(shè)計(jì)及施工

余地華 周 洋 王 偉 王勝新 任俊杰 嚴(yán) 君

中建三局集團(tuán)有限公司工程總承包公司 湖北 武漢 430064

1 工程背景

某住宅樓項(xiàng)目由10棟27～32層高層住宅及沿街商鋪組成，高層住宅樓采用鋁合金模板技術(shù)進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)施工。

為實(shí)現(xiàn)外墻一次現(xiàn)澆成型，項(xiàng)目原定將外墻砌體通過深化設(shè)計(jì)全部改為混凝土結(jié)構(gòu)，但經(jīng)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，此做法將使建筑物整體自重增加，剪力墻軸壓比超限。此外，原設(shè)計(jì)外墻填充墻不參與結(jié)構(gòu)受力，而待其改為混凝土結(jié)構(gòu)后將參與力的傳導(dǎo)，對(duì)結(jié)構(gòu)不利。因此，如何在不改變結(jié)構(gòu)受力模型的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)外墻一次現(xiàn)澆成型成為項(xiàng)目施工重點(diǎn)。

2 外墻深化設(shè)計(jì)

2.1 深化設(shè)計(jì)思路

在將外墻全部改為混凝土結(jié)構(gòu)的過程中，需要重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)問題[1-2]：

1）外墻填充墻砌體全部改為混凝土結(jié)構(gòu)后，建筑物整體自重增加，對(duì)樁基礎(chǔ)的荷載增大。

2）由于結(jié)構(gòu)自重的增加，下部樓層剪力墻所承受的自重荷載增加明顯，荷載的增加導(dǎo)致剪力墻軸壓比超限。

3）原設(shè)計(jì)外墻填充墻砌體結(jié)構(gòu)只作為外墻圍護(hù)用，不參與承受荷載，外墻全部?jī)?yōu)化為混凝土結(jié)構(gòu)后，替代砌體結(jié)構(gòu)的混凝土墻體也參與受力，剪力墻傳力路徑發(fā)生改變。

針對(duì)以上問題，經(jīng)各方面綜合考慮，在混凝土墻體中增加輕質(zhì)填充體，設(shè)計(jì)成空心混凝土墻體，其具備以下特點(diǎn)：

1）通過在鋼筋混凝土構(gòu)造墻體內(nèi)加入輕質(zhì)填充體，減少外墻質(zhì)量。經(jīng)容重等效計(jì)算，空心混凝土墻體與原設(shè)計(jì)砌體（頁巖多孔磚）外墻自重相當(dāng)，基本未增加結(jié)構(gòu)整體荷載及剪力墻荷載。

2）在空心混凝土墻體與其上部梁交接面設(shè)置PVC板材，將空心混凝土墻體與梁柔性隔離，梁變形直接傳遞給承重剪力墻。經(jīng)設(shè)計(jì)核算，樓棟結(jié)構(gòu)振動(dòng)周期、位移角等結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)滿足規(guī)范要求，原結(jié)構(gòu)受力模型未發(fā)生改變。

2.2 深化設(shè)計(jì)做法

原設(shè)計(jì)外墻砌體結(jié)構(gòu)經(jīng)深化設(shè)計(jì)后全部改為空心鋼筋混凝土墻體?？招匿摻罨炷翂w分為全高2.4 m墻體以及窗臺(tái)下高0.8 m墻體，具體設(shè)計(jì)為：混凝土墻體厚200 mm，墻內(nèi)空心部分內(nèi)置寬100 mm擠塑板，高2.4 m墻體內(nèi)擠塑板（100 mm×200 mm）沿高度通長(zhǎng)布置，擠塑板間隔100 mm，以便混凝土澆筑及振搗（圖1）。窗臺(tái)下高0.8 m墻體內(nèi)擠塑板（100 mm×500 mm）下留設(shè)高250 mm空隙，保證混凝土流動(dòng)的通暢性。墻體內(nèi)按照φ6 mm@300 mm×300 mm雙層雙向布置分布筋，φ6 mm@300 mm×300 mm布置拉結(jié)筋。

3 空心鋼筋混凝土墻體施工

3.1 施工難點(diǎn)分析

空心鋼筋混凝土墻體通常為預(yù)制結(jié)構(gòu)，通過車間加工生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)成型質(zhì)量容易得到保障。而在現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆過程中，不確定因素較多，為保證空心鋼筋混凝土墻體的成型質(zhì)量，需對(duì)以下幾個(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)管控。

3.1.1 擠塑板的固定

由于擠塑板寬度達(dá)到100 mm，其外側(cè)混凝土保護(hù)層厚度僅有50 mm，在混凝土澆筑過程中，擠塑板在混凝土的擠壓下易發(fā)生偏位或上浮，導(dǎo)致擠塑板外露，直接影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

3.1.2 混凝土流動(dòng)控制

窗臺(tái)下鋁模板為全封閉，窗臺(tái)墻體的混凝土依靠?jī)啥藟w混凝土的流動(dòng)及其壓力達(dá)到密實(shí)，混凝土流動(dòng)路線較長(zhǎng)（圖2），窗臺(tái)下混凝土的密實(shí)度控制難度大。

圖1 高2.4 m每延米空心鋼筋混凝土墻體平面布置

圖2 窗臺(tái)下混凝土流動(dòng)路徑

3.1.3 混凝土表面氣泡控制

由于窗臺(tái)鋁合金模板為全封閉狀態(tài)，混凝土硬化過程中產(chǎn)生的氣泡難以排出，易附著在模板面，導(dǎo)致拆模后頂部混凝土表面產(chǎn)生大量氣泡孔。

3.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

根據(jù)對(duì)現(xiàn)澆空心鋼筋混凝土墻體施工難點(diǎn)的分析，為保證墻體施工成型質(zhì)量，在施工過程中重點(diǎn)從材料質(zhì)量、施工工藝及成品養(yǎng)護(hù)幾個(gè)方面，把控好施工質(zhì)量。

3.2.1 材料選用

根據(jù)現(xiàn)澆空心鋼筋混凝土墻體的特點(diǎn)，應(yīng)選用流動(dòng)性大、骨料粒徑較小、反應(yīng)產(chǎn)生氣泡少的混凝土，具體要求如下：

1）將混凝土坍落度控制在180 mm，擴(kuò)展度介于450～500 mm之間。

2）混凝土粗骨料最大粒徑不超過30 mm，宜介于25～30 mm之間。

3）可在混凝土中摻入適量減水劑，但不應(yīng)在其中摻入引氣劑等易導(dǎo)致氣泡增加的外加劑。

墻體澆筑前對(duì)混凝土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，根據(jù)以上技術(shù)要求，嚴(yán)格把好空心鋼筋混凝土墻體施工第一道關(guān)，不使用不符合要求的材料。

3.2.2 擠塑板固定

擠塑板如果固定不到位發(fā)生偏移或上浮，將導(dǎo)致擠塑板外露，會(huì)直接影響到墻體成型質(zhì)量。擠塑板的固定應(yīng)從水平和豎直2個(gè)方向進(jìn)行控制。

對(duì)于全高2.4 m的墻體，通過沿高度方向間距600 mm設(shè)置一道聚苯板限位梯子筋達(dá)到對(duì)擠塑板的限位效果（圖3）；對(duì)于高0.8 m的墻體則直接利用貫穿水平拉鉤和增設(shè)塑料卡環(huán)進(jìn)行限位（圖4）。

圖4 窗臺(tái)墻體擠塑板限位示意

實(shí)踐證明，通過限位梯子筋、水平拉鉤、塑料卡環(huán)對(duì)擠塑板的固定，在澆筑過程中并未出現(xiàn)擠塑板偏移或者上浮現(xiàn)象，取得了良好的固定效果。

3.2.3 混凝土澆搗

混凝土的澆搗是整個(gè)空心鋼筋混凝土墻體施工過程中最關(guān)鍵的步驟，對(duì)混凝土澆搗過程應(yīng)進(jìn)行精細(xì)化管控。

1）澆筑前材料控制：首層結(jié)構(gòu)澆筑前對(duì)混凝土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)樣板試驗(yàn)，確定混凝土材料性能參數(shù)。單次結(jié)構(gòu)澆筑前對(duì)混凝土配合比進(jìn)行檢查，每車抽測(cè)混凝土骨料粒徑、和易性是否滿足施工要求，保證材料質(zhì)量。

2）混凝土分層澆搗：混凝土分層澆搗，一是為了使混凝土在澆筑過程中充分流動(dòng)以及充分填滿墻體各個(gè)部位；二是使混凝土反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡通過多次振搗被充分排出；三是防止擠塑板因受到的浮力過大發(fā)生偏移或上浮?；炷撩繉訚矒v厚度控制在500 mm。振搗時(shí)，振動(dòng)棒應(yīng)快插慢拔，振動(dòng)棒插入點(diǎn)間距不超過400 mm，插入下一層混凝土深不少于50 mm。

3）墻體氣泡控制：因鋁合金模板在窗臺(tái)部位為全封閉構(gòu)造，在混凝土澆搗過程中氣泡難以被排出，為防止氣泡影響墻體成型觀感，在窗臺(tái)模板上按照@500 mm×500 mm間距開設(shè)φ20 mm的孔洞，同時(shí)在澆搗過程中安排專人用錘子對(duì)窗臺(tái)板部位持續(xù)進(jìn)行敲打，防止氣泡附著在模板面。

3.2.4 混凝土的養(yǎng)護(hù)

澆筑空心鋼筋混凝土墻體所采用的混凝土流動(dòng)性較大、骨料粒徑相對(duì)較小，在澆筑完成拆模后必須進(jìn)行專門養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)時(shí)使用專用混凝土養(yǎng)護(hù)液對(duì)墻體表面進(jìn)行噴灑，養(yǎng)護(hù)時(shí)間持續(xù)不少于14 d。

4 推廣優(yōu)勢(shì)

空心鋼筋混凝土構(gòu)造墻施工技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)建筑物外墻全部?jī)?yōu)化為混凝土結(jié)構(gòu)一次性澆筑提供了新的思路。其主要具備以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1）外墻全部一次性澆筑成型后，避免外墻砌體施工占據(jù)施工進(jìn)度關(guān)鍵線路，在主體結(jié)構(gòu)施工期間即可進(jìn)行門窗欄桿、外墻抹灰等施工，通過工序提前插入，縮短工程建設(shè)工期。

2）與實(shí)心混凝土構(gòu)造墻體相比，外墻采用空心鋼筋混凝土墻體后，每立方米墻體可減少約50%混凝土用量，從而降低材料成本；與外墻砌體施工相比，空心鋼筋混凝土構(gòu)造墻體施工效率更高，勞務(wù)投入量更少，降低人工成本。

3）外墻一次性澆筑成型后，能夠大量減少工程施工期間搭設(shè)臨邊防護(hù)的材料用量，減少施工措施費(fèi)用。

4）外墻全部為混凝土結(jié)構(gòu)，相較于外墻砌體填充墻，防水性能有了較大提高，對(duì)工程品質(zhì)的提升具有明顯效果。

5 結(jié)語

現(xiàn)澆空心鋼筋混凝土構(gòu)造墻體的應(yīng)用，是在當(dāng)今行業(yè)鋁合金模板施工技術(shù)逐漸普及的情況下的一種探索。與實(shí)心混凝土構(gòu)造墻體或砌體填充墻相比，空心鋼筋混凝土構(gòu)造墻體具備其特有的優(yōu)勢(shì)。其在工程實(shí)例中的成功應(yīng)用，表明其具備可實(shí)施性和可操作性。