異形結(jié)構(gòu)鋼鋁組合模板施工技術(shù)

張鴻智 楊勝炎 李 友 李云燕 陳相坦

中國(guó)建筑第二工程局有限公司 廣西 南寧 530022

北海中加廣場(chǎng)工程地處廣西北海市中心，為北海市地標(biāo)性建筑。為了響應(yīng)國(guó)家的環(huán)保號(hào)召，減少使用木模板、方木等消耗型材料，項(xiàng)目部決定采用鋁合金模板支撐體系進(jìn)行模板工程的施工，但鋁合金模板的制作工藝無(wú)法制作出形狀多變的弧形鋁板，導(dǎo)致該工程標(biāo)準(zhǔn)層多處混凝土弧形線條結(jié)構(gòu)無(wú)法與主體混凝土結(jié)構(gòu)一次性現(xiàn)澆[1]。項(xiàng)目部創(chuàng)新性地提出局部弧形波浪狀處的混凝土結(jié)構(gòu)使用可塑性較好的鋼模板替代鋁合金模板，制作成鋼鋁組合模板異形結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工。

1 工程概況

北海中加廣場(chǎng)工程位于北海市海城區(qū)，總建筑面積約24.1萬(wàn) m2，1#、2#、4#樓為32層住宅樓，3#、5#樓為49層住宅樓，5棟住宅樓4層以上為標(biāo)準(zhǔn)層，戶型相似。

該工程建筑外觀設(shè)計(jì)模擬海面波浪造型，外立面有大量弧形線條，以襯托沿海旅游城市的特點(diǎn)，建筑外周的梁、板有大量弧形部位。

以1#樓為例：建筑物4個(gè)陽(yáng)角部位為水平向1/4圓弧形，圓弧半徑為450 mm，圓弧角90e ；建筑物東、北兩側(cè)水平大線條分別由2段半徑3 000 mm、圓心角26e 的內(nèi)弧和外弧拼接而成；豎向線條東、南、西、北各2處，由1段半徑2 225 mm、圓心角28e 的內(nèi)弧和一段半徑2 025 mm、圓心角28e 的外弧拼接而成，如圖1所示。

圖1 北海中加廣場(chǎng)1#樓立面三維效果圖

2 弧形結(jié)構(gòu)模板體系比選

建筑外立面弧形梁板結(jié)構(gòu)的模板體系，常規(guī)方案有2種：方案1，采用木模板裁成碎板，拼成設(shè)計(jì)所需弧形模板；方案2，先預(yù)埋鍍鋅扁鋼件，后用膨脹螺栓安裝GRC線條構(gòu)件。采用碎木模板拼成弧形模板的方案，工效低，混凝土成形質(zhì)量受木工技術(shù)水平影響大，模板周轉(zhuǎn)次數(shù)少；采用后裝GRC線條構(gòu)件的成本較高，GRC構(gòu)件固定不牢固容易脫落，存在較大安全隱患。

項(xiàng)目部與鋁模板生產(chǎn)廠家反復(fù)討論后，決定采用定型鋼鋁組合模板技術(shù)，主體結(jié)構(gòu)的外立面線條整體采用鋁合金模板，與結(jié)構(gòu)一次性澆筑。外凸水平弧形現(xiàn)澆構(gòu)件及豎向弧形構(gòu)件均采用定型鋼模板做成封閉模板，與整體的鋁合金模板進(jìn)行拼裝組合，形成鋼鋁組合模板體系，與結(jié)構(gòu)、外立面結(jié)構(gòu)線條一次性澆筑成形，如圖2所示。

圖2 鋼鋁組合模板拼裝示意

3 施工工藝流程

3.1 鋁模支撐體系設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的圖紙，利用BIM技術(shù)對(duì)每棟樓的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模，根據(jù)其構(gòu)造進(jìn)行空間配模處理，然后將信息模型導(dǎo)入鋁模設(shè)計(jì)軟件中進(jìn)行綜合處理，設(shè)計(jì)時(shí)將異形部分進(jìn)行分割。

3.2 異形鋼模板設(shè)計(jì)

異形結(jié)構(gòu)模板采用鋼材制作而成，質(zhì)地牢固。先成形鋼模板面板，組對(duì)矯形后進(jìn)行臨時(shí)加固，使其尺寸準(zhǔn)確化、固定化，板體剛性化，再組對(duì)筋板，對(duì)模板的整體尺寸進(jìn)行控制，確保組對(duì)鋼模板成形的準(zhǔn)確性、模板組對(duì)的互換性，較好地解決了角模板的成形問(wèn)題。

為解決角模板的成形問(wèn)題，調(diào)整了模板中筋板的組對(duì)順序，即把先組對(duì)角模板中每邊面板上的筋板、后整體組對(duì)角模板，改為先組對(duì)角模板中的面板，按要求對(duì)角模板面板形狀進(jìn)行加固后，整體組對(duì)角模板上的筋板。這樣，巧妙地克服了組對(duì)筋板后，造成模板剛度增加，帶來(lái)制作誤差和誤差積累的弊端，而且通過(guò)組對(duì)筋板代替臨時(shí)固定件，可達(dá)到準(zhǔn)確固定模板形狀及尺寸的效果，使產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率得到很大的提高。

3.2.1 異形鋼模板的BIM建模

利用BIM技術(shù)繪制三維樓棟異形模型，根據(jù)模型的形狀，利用BIM技術(shù)對(duì)樓棟異形混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模，根據(jù)其構(gòu)造進(jìn)行空間配模處理。

3.2.2 異形鋼模板融入鋁合金模板銷(xiāo)鍵連接體系的深化

鋼模板設(shè)計(jì)完成后，將鋼模板的BIM模型導(dǎo)入鋁模板配模軟件中，進(jìn)行空間整合，使鋼模板融入鋁合金模板體系內(nèi)。同時(shí)對(duì)鋼模板的側(cè)封板進(jìn)行設(shè)計(jì)，使之能夠融入鋁合金模板銷(xiāo)鍵連接體系內(nèi)。

3.3 鋼鋁組合模板的生產(chǎn)

3.3.1 鋁合金模板的生產(chǎn)

鋁合金模板采用6063-T6壓制型材，主面板區(qū)域厚度≥4 mm、封邊厚度≥6 mm，工字形加強(qiáng)筋，加工采用JC-20-700系列數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行下料，切割精度在10 m范圍內(nèi)不大于f 0.1 mm，并使用氬氣保護(hù)鋁焊機(jī)焊接。封板沖孔定位距模板內(nèi)側(cè)40 mm，孔徑16.3 mm，采用150 t排沖機(jī)床制作。

3.3.2 鋼模板的生產(chǎn)

鋼模板的主模板采用厚4 mm的Q235B鋼板制作，側(cè)封板及加筋采用厚6 mm的Q235B鋼板制作。主模板及封板采用1臺(tái)QSH400Ⅱ型數(shù)控等離子切割機(jī)進(jìn)行切割，切割精度在10 m范圍內(nèi)不大于f 0.1 mm，異形鋼模板采用四軸卷板機(jī)配合專業(yè)鉗工進(jìn)行折彎。切割和折彎的半成品利用二氧化碳保護(hù)焊，焊接成定型鋼模板。

鋼模板融合進(jìn)銷(xiāo)鍵連接的鋁合金模板體系，封板制作需要采用與鋁合金模板相同的孔位定位，封板沖孔定位距模板內(nèi)側(cè)40 mm，孔徑16.3 mm，采用125 t沖壓機(jī)床制作。

3.4 鋼鋁組合模板施工流程

3.4.1 鋼鋁組合模板體系拼裝

異形鋼模板與鋁合金模板的安裝工藝流程：鋁合金模板安裝前的定位放線→鋁合金模板安裝→鋼模板安裝→鋼模板與鋁合金模板間的連接。

3.4.2 鋁合金模板的安裝

墻體模板安裝→梁模板安裝→板模板安裝→模板垂直、平整度調(diào)整

3.4.3 鋼模板的安裝

在鋁合金模板體系內(nèi)，預(yù)留出異形鋼模板的位置，底部設(shè)置鋁合金模板底板與單立桿支撐，將異形鋼模板由下部澆筑好的結(jié)構(gòu)往上傳遞（首層使用塔吊進(jìn)行吊裝）至指定位置，隨后進(jìn)行鋼模板的安裝。

3.4.4 鋼模板與鋁合金模板間的連接

安裝完鋼模板后，調(diào)整鋼模板與鋼模板間、鋼模板與鋁合金模板間的拼接部位，使其拼接縫間契合，無(wú)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。隨后在鋼模板與鋁合金模板間預(yù)留的孔位處使用銷(xiāo)釘銷(xiāo)片進(jìn)行連接，形成整體，最后使用通長(zhǎng)背楞，將鋼模板與鋁合金模板進(jìn)行加固。

3.4.5 鋼鋁組合模板體系混凝土澆筑

鋼模板與鋁合金模板拼裝完成后，隨之進(jìn)入鋼筋工程、混凝土工程的施工工序，使異形混凝土結(jié)構(gòu)處的鋼筋、混凝土得以與主體結(jié)構(gòu)鋼筋、混凝土一同施工，并保證成形質(zhì)量，避免傳統(tǒng)施工方法造成的質(zhì)量缺陷或高額的二次施工費(fèi)。

3.5 鋼鋁組合模板體系拆除

通常在澆筑混凝土24 h后拆除墻柱模板，48 h后拆除板模板，72 h后拆除異形線條結(jié)構(gòu)的鋼模板。在模板拆除前，應(yīng)將鋁合金模板早拆申請(qǐng)報(bào)監(jiān)理單位，同意拆除后，嚴(yán)格按施工方案和相關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行拆除作業(yè)，將拆除的模板通過(guò)預(yù)留的傳料口傳遞至下一層，確保施工安全。

3.6 鋼鋁組合模板體系的維護(hù)

鋁合金模板拼裝前，應(yīng)將拆除的模板通過(guò)傳料口傳遞至下一層后分類(lèi)堆放整齊。禁止工人隨意鉆洞、敲打，防止模板受損變形。鋼模板、鋁合金模板在安裝前，應(yīng)檢查模板面變形程度、污染程度和拼縫處變形（因工人蠻力拆除造成）程度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有構(gòu)配件變形無(wú)法滿足質(zhì)量要求時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行校正，當(dāng)模板校正無(wú)法滿足質(zhì)量要求時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行更換。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)高精度鋼模板、鋁合金模板制造技術(shù)，生產(chǎn)出鋼鋁組合模板，現(xiàn)場(chǎng)施工拆裝方便，可重復(fù)利用、回收，滿足施工環(huán)保、安全文明施工的高標(biāo)準(zhǔn)要求。鋼鋁組合模板支撐體系使用的均為可再生材料，符合國(guó)家 四節(jié)一環(huán)保 的綠色理念。

通過(guò)項(xiàng)目的應(yīng)用實(shí)踐，異形結(jié)構(gòu)鋼鋁組合模板施工技術(shù)的實(shí)施效果良好，提高了施工工效，能夠一定程度上加快整體工程進(jìn)度，同時(shí)解決了使用鋁合金模板支撐體系無(wú)法現(xiàn)澆出弧形多變的異形結(jié)構(gòu)的問(wèn)題。鋼鋁組合模板設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工過(guò)程與成熟的鋁合金模板施工技術(shù)類(lèi)似，施工簡(jiǎn)單、便捷。

鋼鋁組合模板的使用，減少了現(xiàn)場(chǎng)廢料，降低了對(duì)環(huán)境的污染，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。鋼鋁組合模板施工技術(shù)的應(yīng)用，為類(lèi)似工程提供了有力的指導(dǎo)。隨著國(guó)內(nèi)高層、超高層建筑的增多，國(guó)家對(duì)綠色低碳施工的倡導(dǎo)，鋼鋁組合模板的應(yīng)用前景廣闊，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。