鋁模在高層住宅建筑建造體系中的應(yīng)用研究

羅 輝

(中鐵二局房地產(chǎn)集團(tuán)有限公司 四川成都 610031)

0 引言

高層住宅建筑在房地產(chǎn)行業(yè)中扮演著至關(guān)重要的角色，隨行業(yè)蓬勃發(fā)展而規(guī)模日益增長，助推建筑工程技術(shù)日新月異，在 “節(jié)木代用”“節(jié)能減排”等國家政策引導(dǎo)下，打造綠色建筑成為主流趨勢[1]，鋁模因成本低、效率高、綠色環(huán)保、經(jīng)久耐用等優(yōu)勢備受青睞，入選《建筑業(yè)10項(xiàng)新技術(shù)(2017)》推廣，在綠色建筑技術(shù)中發(fā)揮重要作用。近年來，房地產(chǎn)市場盛行“短、平、快”高周轉(zhuǎn)率運(yùn)作，鋁模運(yùn)用空間更為廣闊，由鋁模與附著式升降腳手架(下稱“爬架”)組合實(shí)現(xiàn)工序穿插提效技術(shù)空前流行，如何有效發(fā)揮鋁模自身價(jià)值和衍生價(jià)值，適應(yīng)當(dāng)下房地產(chǎn)行業(yè)發(fā)展趨勢，是建筑相關(guān)從業(yè)者應(yīng)為之思考的。

1 鋁模概述與特性

1.1 鋁模概述

鋁模全稱鋁合金模板，其設(shè)計(jì)與應(yīng)用是混凝土工程模板上的一次技術(shù)革新，是繼木、鋼等傳統(tǒng)模板之后全新模板系統(tǒng)，也是建筑工程建造技術(shù)工業(yè)化的具體體現(xiàn)。鋁模起源于20世紀(jì)50年代的美國，一經(jīng)面世便在歐美、亞洲等發(fā)達(dá)國家建筑領(lǐng)域得到迅速推廣和運(yùn)用。步入21世紀(jì)以來，城市建設(shè)全新發(fā)展規(guī)劃伴隨我國住房制度改革出現(xiàn)，房地產(chǎn)行業(yè)日漸繁榮，引領(lǐng)高層住宅建筑跨越發(fā)展，經(jīng)日韓、港澳等地逐步引進(jìn)鋁模在廣東一帶率先應(yīng)用，近十年來，伴隨著某科、某園等房企“5+2+X”“SSGF”①工業(yè)化建造體系的不斷推行，鋁模作為工業(yè)化建造體系不可替代的新型建筑模板，在高層住宅建筑領(lǐng)域逐步代替木、鋼等傳統(tǒng)模板，展現(xiàn)出了廣闊的發(fā)展前景。

1.2 特性

鋁模是鋁合金原材經(jīng)機(jī)械加工、焊接、噴涂等工藝制成的混凝土結(jié)構(gòu)模板，具備諸多特性和優(yōu)點(diǎn)：①自重輕、強(qiáng)度高、安全穩(wěn)定。鋁?？蓪?shí)現(xiàn)人工靈活轉(zhuǎn)運(yùn)，釋放塔吊吊能，不僅作業(yè)效率大幅提升，而且模板承載力高達(dá)60 kN/，安全系數(shù)高；②周轉(zhuǎn)次數(shù)多、回收價(jià)值高。鋁?？煞磸?fù)周轉(zhuǎn)利用300次以上，標(biāo)準(zhǔn)板可在適宜項(xiàng)目直接投入使用，僅需加工非標(biāo)準(zhǔn)板，可回收殘余價(jià)值高；③標(biāo)準(zhǔn)化程度高、施工精度高。鋁模有助于標(biāo)準(zhǔn)化工地塑造，提升工程建設(shè)形象，且屬工廠制作，模板精度高，操作工藝簡單，混凝土工程實(shí)測實(shí)量成果優(yōu)于驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求；④綠色環(huán)保。鋁模屬于新型綠色建筑模板，符合資源節(jié)約、保護(hù)環(huán)境、健康舒適等綠色建筑要求，減少了木材損耗和資源浪費(fèi)，降低了工地火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 高層住宅建筑建造體系中鋁模應(yīng)用價(jià)值

2.1 時(shí)間價(jià)值

設(shè)計(jì)、規(guī)模和資源同條件下，鋁?？蓪?shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)工期4～5d/層，而木模板結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)工期5～6d/層，標(biāo)準(zhǔn)工期差值達(dá)1～2d/層；使用鋁模不僅可有效減少二次結(jié)構(gòu)和裝修抹灰作業(yè)，縮短二次結(jié)構(gòu)和裝飾工程工期，優(yōu)選搭配爬架技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)多工序穿插施工，以某科“5+2+X”、某園“SSGF”等建造體系為例，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、裝修、外墻、室外等分部分項(xiàng)或工序穿插施工，在保障各分部分項(xiàng)或工序合理工期前提下，可縮短建設(shè)周期約6個(gè)月，不僅提前實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品交付和資金回籠，而且降低管理成本和增加工期轉(zhuǎn)化效益，體現(xiàn)了時(shí)間價(jià)值。

2.2 經(jīng)濟(jì)價(jià)值

首先鋁模可周轉(zhuǎn)重復(fù)使用300次以上，其使用價(jià)值和回收價(jià)值極高，可在多項(xiàng)目間周轉(zhuǎn)重復(fù)利用，有利于攤銷工程建造成本，周轉(zhuǎn)次數(shù)越高，鋁模使用成本越低；其次使用鋁模內(nèi)外墻可達(dá)免抹灰或薄抹灰效果，由表1可知使用鋁模較木模使用成本更低；再者使用鋁?？蓪?shí)現(xiàn)提前穿插外窗、欄桿、外保溫等裝修工序；使用鋁?？捎行Эs短結(jié)構(gòu)工期和裝修工期，既降低塔吊、施工電梯、腳手架等設(shè)備使用費(fèi)用，又縮短整體建設(shè)周期，由此產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和時(shí)間價(jià)值不可估量。

表1 某34層高層住宅建筑鋁模與木模綜合經(jīng)濟(jì)分析經(jīng)驗(yàn)對比

2.3 產(chǎn)品價(jià)值

抹灰空鼓、開裂、漏水等質(zhì)量通病，一直是建筑行業(yè)難以根治的頑疾，使用鋁?？蓪?shí)現(xiàn)全混凝土現(xiàn)澆外墻，外門窗企口、滴水線、下掛板、構(gòu)造柱等均一次澆筑成型，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)自防水，兼之內(nèi)外混凝土墻免抹灰工藝。高精砌體墻或輕質(zhì)內(nèi)隔墻薄抹灰工藝，不僅增加了住房使用面積，且大幅減少滲漏、空鼓等質(zhì)量弊病，配合工業(yè)化裝配預(yù)制等建造體系，正逐步消除質(zhì)量通病頑疾，有利于打造精品工程塑造產(chǎn)品形象，增加用戶體驗(yàn)中的舒適感和產(chǎn)品衍生價(jià)值。

3 高層住宅建筑建造體系中鋁模應(yīng)用方向

鋁模特性決定了更適宜節(jié)點(diǎn)、造型、構(gòu)件等變化較少的標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)。地下室、架空層、機(jī)房層等非標(biāo)準(zhǔn)層因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)差異性適用性較低。在應(yīng)用上，鋁?？瑟?dú)立使用，也可搭配爬架甚至裝配式構(gòu)件等組成完整的建造體系應(yīng)用，具備多種可能性。

3.1 鋁模獨(dú)立使用

鋁?？纱钆鋫鹘y(tǒng)建造工藝作為結(jié)構(gòu)模板獨(dú)立使用，如圖1所示。除時(shí)間、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)品價(jià)值優(yōu)點(diǎn)外，也存在一定應(yīng)用缺陷：一是搭配傳統(tǒng)防護(hù)腳手架，無法達(dá)到智慧標(biāo)準(zhǔn)工地形象；二是腳手架懸挑層外墻混凝土非一次性澆筑，不利于外墻防滲漏，且懸挑型鋼破壞鋁模；三是無法實(shí)現(xiàn)工序高效穿插技術(shù)，不能充分發(fā)揮鋁模縮短建設(shè)周期優(yōu)勢。

圖1 鋁模拼裝實(shí)例

3.2 鋁模搭配爬架建造技術(shù)

鋁模搭配爬架是當(dāng)下應(yīng)用較多的新技術(shù)之一，集成鋁模和爬架技術(shù)諸多優(yōu)點(diǎn)，跨越傳統(tǒng)建造逐步實(shí)現(xiàn)建造工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)全混凝土外墻一次澆筑和結(jié)構(gòu)自防水，不僅有利于外墻防滲漏，且以自升式爬架替代傳統(tǒng)防護(hù)架，在安全性能和工程形象上更有保證，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、裝修、外墻、室外等分部分項(xiàng)或工序穿插施工，在工期、安全、質(zhì)量、效益、形象等多方面相對傳統(tǒng)建造技術(shù)更具優(yōu)勢，如圖2所示。

圖2 鋁模爬架穿插施工實(shí)例

3.3 工業(yè)化建造體系

當(dāng)今是房地產(chǎn)行業(yè)極其繁榮發(fā)展的時(shí)代，競爭發(fā)展和技術(shù)革新是永恒不變的話題，以某科、某園等為代表的知名房企推陳出新，推行“5+2+X”“SSGF”等工業(yè)化建造體系，其核心便是鋁模、自升爬架、全混凝土現(xiàn)澆外墻、工序穿插施工、裝配式構(gòu)件、BIM輔助設(shè)計(jì)等建造新技術(shù)，助推高層住宅建筑建造呈工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化趨勢，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)、多角度、全方位穿插施工，在工期、安全、質(zhì)量、效益、成本、形象、綠色建造等方面較傳統(tǒng)建造具有諸多優(yōu)勢，屬目前高層住宅建筑較為前沿的建造技術(shù)之一。圖3為某工程工序穿插模型示意。

圖3 某工程工序穿插模型示意圖

4 高層住宅建筑建造體系中鋁模的應(yīng)用

4.1 鋁模安裝

鋁模體系由模板、支撐、緊固和附件四大系統(tǒng)組成[2]，一套鋁模系統(tǒng)配置一套鋁模板、三～四套鋼支撐、緊固系統(tǒng)與附件系統(tǒng)按需增配，如圖4所示。鋁模應(yīng)在工廠制作后組織預(yù)拼裝碰撞檢查，以便就近二次加工處理，待分區(qū)分類編號打包，通過物流運(yùn)輸至項(xiàng)目所在地安裝。鋁模首次三層模板應(yīng)使用油性脫模劑，既達(dá)到保護(hù)鋁模目的，又預(yù)防因施工周期較長致使水性脫模劑揮發(fā)失效。

圖4 (對拉式)鋁模構(gòu)件示意圖

鋁模和木模安裝流程基本一致，在測量放線、墻柱鋼筋、安裝預(yù)埋、施工縫處理、脫模劑涂刷等基本工序完成基礎(chǔ)上，檢查結(jié)構(gòu)拉縫措施、填充構(gòu)造墻鋼筋等無誤后，先墻后梁順序拼裝；樓板鋁模安裝則以早拆鋁梁(龍骨)，陰角鋁模、標(biāo)準(zhǔn)樓板為序拼裝；樓梯鋁模則由下部側(cè)墻板、陰角模板、底模、上部側(cè)墻板、狗牙板、踏步板等按序安裝；最后則完成吊模、飄窗板、空調(diào)板、K板等鋁模安裝，同時(shí)鋁模經(jīng)校正、加固、驗(yàn)收等工序檢查無誤后即可進(jìn)入下道工序。

4.2 鋁模拆除

圖5 鋁模早拆技術(shù)分解示意圖

鋁模體系是通過保留獨(dú)立支撐將梁板跨度分段減小，以達(dá)到縮短傳統(tǒng)模板支撐混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度拆模時(shí)間，實(shí)現(xiàn)提前拆卸梁板鋁模周轉(zhuǎn)下層使用，即模板早拆技術(shù)，如圖5所示。鋁模拆卸應(yīng)規(guī)范操作，操作人員掌握鋁模理論知識(shí)，配備專業(yè)操作工具，清理和人工轉(zhuǎn)運(yùn)本層鋁模周轉(zhuǎn)上層使用。為保障混凝土結(jié)構(gòu)工程，鋁模拆卸需遵循一定拆模順序和時(shí)間間隔，墻體混凝土拆模強(qiáng)度達(dá)1.2 MPa，經(jīng)驗(yàn)參考鋁模可在混凝土澆筑完12 h后拆卸；梁板鋁模則必須保證混凝土強(qiáng)度達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度條件下，一般情況下不少于48 h方可拆除；梁板早拆頭與豎向鋼支撐的拆卸則必須符合規(guī)范要求混凝土拆模強(qiáng)度，板底、梁底及懸挑結(jié)構(gòu)支撐根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參考可分別在保留10 d、14 d、28 d后拆除，具體拆卸時(shí)間以同條件拆模試塊試驗(yàn)強(qiáng)度確定[3]。

5 高層住宅建筑建造體系中鋁模應(yīng)用探討

5.1 鋁模應(yīng)用問題分析

鋁模應(yīng)用發(fā)展使建造呈工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化趨勢，其優(yōu)勢與價(jià)值得到較為廣泛的體現(xiàn)，但從當(dāng)下應(yīng)用現(xiàn)狀分析，也暴露出一些亟待優(yōu)化解決的應(yīng)用難題。

從前期階段分析：如設(shè)計(jì)階段未考慮使用鋁模，施工階段墻體優(yōu)化復(fù)核、深化、制作、預(yù)拼裝、包裝發(fā)貨等流程一般需要耗時(shí)45 d以上，項(xiàng)目時(shí)常面臨停工待模常態(tài)，通常略過預(yù)拼裝檢查以加快鋁模進(jìn)場，導(dǎo)致現(xiàn)場安裝問題百出，甚至鋁模返廠重制。

從資金投入分析：鋁模前期階段需使用單位投入運(yùn)作資金，會(huì)增加使用單位資金占用額度，一定程度上或?qū)⒂绊懯褂脝挝毁Y金運(yùn)轉(zhuǎn)。

從人才儲(chǔ)備分析：我國鋁模引入應(yīng)用時(shí)間尚短，近年來技術(shù)人才和操作人員需求量伴隨著鋁模規(guī)模擴(kuò)大而日益劇增，暴露出人才缺口難題；多數(shù)項(xiàng)目首次使用鋁模，不僅管理人員缺乏鋁模經(jīng)驗(yàn)，而且多數(shù)操作人員均是首次接觸鋁模，不了解鋁模技術(shù)要求、操作工藝和注意事項(xiàng)，兼之項(xiàng)目培訓(xùn)和交底效果參差不齊，各類使用問題層出不窮，首三層熟練期長達(dá)15d/層，如何解決此問題迫在眉睫。

從鋁模本身分析：①鋁模是以施工圖深化為依據(jù)實(shí)行工廠預(yù)制，施工時(shí)結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)等變更，不僅會(huì)導(dǎo)致鋁模二次調(diào)整和工期延誤，而且將增加鋁模使用成本；②未覆膜處理的鋁模，混凝土化學(xué)反應(yīng)高溫將增強(qiáng)與鋁模的粘合度，導(dǎo)致脫模時(shí)粘連混凝土表皮，將會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量問題和腐蝕鋁模，降低鋁模使用壽命；③鋁模由工廠預(yù)制，在一些細(xì)節(jié)處理上無法完全契合多專業(yè)圖紙，如下掛板、上返吊模偏位，加固點(diǎn)與安裝預(yù)埋、懸挑鋼梁沖突等問題；④斜支撐固定預(yù)埋定位偏位時(shí)常無法使用，而后加固費(fèi)時(shí)費(fèi)力且造成樓板破損；⑤使用鋁模仍然無法完全避免混凝土表面氣泡、麻面、蜂窩、爛根、漏漿等質(zhì)量缺陷問題；⑥鋁模拆卸時(shí)松動(dòng)或拆除支撐周邊模板、C槽周邊模板，混凝土可能因擾動(dòng)產(chǎn)生表面裂紋。

從工程安全分析：為保障結(jié)構(gòu)抗震性能，使全混凝土現(xiàn)澆外墻符合結(jié)構(gòu)受力設(shè)計(jì)，增設(shè)結(jié)構(gòu)拉縫措施將剪力墻和混凝土構(gòu)造墻從結(jié)構(gòu)受力上分割開來，保障結(jié)構(gòu)剛度合理，可有效降低地震作用引發(fā)的墻體開裂風(fēng)險(xiǎn)，但多數(shù)項(xiàng)目誤認(rèn)為混凝土構(gòu)造墻強(qiáng)度高于砌體墻強(qiáng)度即為安全，結(jié)構(gòu)拉縫措施漏設(shè)、不設(shè)、亂設(shè)等現(xiàn)狀頻發(fā)，建筑不符合結(jié)構(gòu)受力設(shè)定，或?qū)楣こ探Y(jié)構(gòu)安全埋下隱患。

5.2 鋁模應(yīng)用問題改進(jìn)分析

首先，應(yīng)規(guī)范使用鋁模體系，建筑企業(yè)應(yīng)重視培養(yǎng)專業(yè)人才和操作人員，結(jié)合企業(yè)需求建設(shè)人才隊(duì)伍，鼓勵(lì)不斷改進(jìn)和革新鋁模技術(shù)，持續(xù)開展培訓(xùn)交流和實(shí)踐，解決人才缺口問題，減少鋁模應(yīng)用和技術(shù)中出現(xiàn)的問題；其次，建立長期合作企業(yè)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)類似或相同設(shè)計(jì)項(xiàng)目鋁?；ハ嘀苻D(zhuǎn)，降低鋁模使用成本；再者，根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品系列，提前在設(shè)計(jì)階段考慮全現(xiàn)澆混凝土外墻優(yōu)化，避免施工階段重新優(yōu)化復(fù)核，縮短鋁模前期階段工期，解決停工待模現(xiàn)狀，減少過程變更及因變更導(dǎo)致鋁模返廠重制；另外，通過改進(jìn)或創(chuàng)新施工工藝，降低結(jié)構(gòu)拉縫設(shè)置難度，解決結(jié)構(gòu)拉縫設(shè)置亂象，滿足結(jié)構(gòu)剛度合理性要求，降低地震時(shí)墻體開裂和自重對結(jié)構(gòu)的不利影響；最后，鋁模本身存在的瑕疵則需要在應(yīng)用中不斷加以優(yōu)化，在生產(chǎn)制作和使用過程中避免此類問題，均是鋁模廠家和使用單位需要深刻思考和解決的。

6 結(jié)語

綜上所述，作為一種新型綠色建造技術(shù)，鋁模展現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全、效益等多重價(jià)值與優(yōu)勢，助力高層住宅建筑建造工業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化，行業(yè)從業(yè)者既要充分發(fā)揮鋁模價(jià)值與優(yōu)勢，更要正視鋁模缺陷，從制作、技術(shù)、工藝、操作應(yīng)用等多方面不斷創(chuàng)新和優(yōu)化，拓展鋁模應(yīng)用范圍和適用性，創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值，促進(jìn)行業(yè)綠色和諧發(fā)展。

注釋：

①知名房企建筑建造體系，逐步實(shí)現(xiàn)建造工業(yè)化，圍繞鋁模、爬架、預(yù)制構(gòu)件、智能建造等新技術(shù)為核心的建造工藝體系。