異形混凝土雙柱整體支模技術(shù)應(yīng)用

李景龍，雷 立，荊少松，丁 慧

（中建八局第三建設(shè)有限公司北京分公司，北京 100089）

我國(guó)對(duì)各種高層、超高層混凝土結(jié)構(gòu)模板體系的研究已較為完善[1～2]，但隨著建筑產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，超高層建筑開(kāi)始受限，建筑物從單純的大型化、超高化逐漸向高質(zhì)量、特色化方向轉(zhuǎn)變，大量具有特色的建筑不斷涌現(xiàn)，異形混凝土結(jié)構(gòu)及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)越來(lái)越多。異形混凝土結(jié)構(gòu)存在支模難度較大、質(zhì)量控制難等問(wèn)題，保證結(jié)構(gòu)及復(fù)雜節(jié)點(diǎn)的施工質(zhì)量，成為施工方必須解決的問(wèn)題。為解決造型復(fù)雜的異形混凝土結(jié)構(gòu)模板支設(shè)及加固問(wèn)題，本文結(jié)合工程實(shí)例，介紹類半橢圓形混凝土雙柱整體支模技術(shù)。

1 工程概況

某工程總建筑面積102 847 m2，包括地上18層塔樓、4層裙房及4層地下室，平板式筏板基礎(chǔ)并設(shè)置抗浮錨桿。塔樓為鋼筋混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)，裙房為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

本項(xiàng)目南北向超長(zhǎng)，為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)伸縮縫功能及保證造型美觀，于裙房中庭區(qū)域7～8軸間、地上1～4層每層設(shè)置了4根類半橢圓形混凝土雙柱。雙柱左側(cè)半部分柱由半徑450 mm半圓及900 mm×500 mm矩形組成；右側(cè)半部分由半徑450 mm半圓與900 mm×400 mm矩形組成，兩者之間為寬150 mm伸縮縫。雙柱整體1 950 mm×900 mm（長(zhǎng)×寬），高5 400 mm。見(jiàn)圖1。

圖1 半橢圓形混凝土雙柱

2 支模體系優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 方案比選

類半橢圓形混凝土雙柱屬于一種異形混凝土構(gòu)件組合，平面由2條曲面及6條直線構(gòu)成，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、尺寸較大、柱身較高，伸縮縫定位要求高且操作空間受限，模板支設(shè)及加固較為困難。

傳統(tǒng)柱結(jié)構(gòu)支模方案為每根柱單獨(dú)支設(shè)模板并分別加固，則此雙柱結(jié)構(gòu)需要考慮共8個(gè)面的模板支設(shè)及加固，而在雙柱縫隙間的150 mm空間難以分別對(duì)兩根柱模采取有效的加固措施，雙柱的相對(duì)偏移也較難控制。

基于上述原因選擇整體支模方案，利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工模擬，將復(fù)雜的異形組合體輪廓重新整合為較簡(jiǎn)潔的外表面及內(nèi)部組合，降低需支模加固的構(gòu)件輪廓復(fù)雜性。類半橢圓形雙柱外表面按照一個(gè)大型類橢圓單柱進(jìn)行整體支模設(shè)計(jì)，只需要考慮4個(gè)面的支設(shè)及加固；內(nèi)部進(jìn)行木盒設(shè)計(jì)并制定相應(yīng)的剛度、定位保障措施，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)模板的可靠支設(shè)及加固。

1）整體支模技術(shù)的根本在于對(duì)復(fù)雜的異形構(gòu)件組合輪廓線解構(gòu)并重組成更簡(jiǎn)潔的外表面及內(nèi)部組合，降低外輪廓復(fù)雜度，從而實(shí)現(xiàn)方便、可靠的模板支設(shè)及加固。

2）內(nèi)部木盒設(shè)計(jì)是整體支模質(zhì)量的關(guān)鍵。不同于單柱構(gòu)造，木盒兩側(cè)在澆筑過(guò)程中存在混凝土高差，如因此發(fā)生偏位，將同時(shí)影響兩根柱的截面尺寸及保護(hù)層厚度；如木盒與外側(cè)模板封閉不到位，將導(dǎo)致內(nèi)部跑漿，影響相鄰柱邊成型質(zhì)量。內(nèi)部木盒在混凝土澆筑完成后處于雙向受高度擠壓狀態(tài)，不利于模板拆除，需做專門措施。

2.2 整體支模方案

整體支模體系的外表面由2片厚18 mm、半徑450 mm的定型半圓形木模板及2片厚18 mm、寬1 050 mm的平直段木模板組成。平直段模板加固次龍骨采用50 mm×50 mm鋼包木，間距200 mm；主龍骨采用直徑48 mm、壁厚30 mm的雙鋼管,間距450 mm，最下端距地面不超過(guò)150 mm，每道主龍骨用2根12 mm對(duì)拉螺栓固定，兩端再各用雙鋼管鎖緊形成閉合的柱箍。半圓段模板加固采用寬40 mm、厚1.5 mm的鋼帶柱箍，間距不超過(guò)250 mm，底部第一道柱箍距地面不超過(guò)150 mm，緊固螺栓直徑12 mm。為了對(duì)模板進(jìn)行保護(hù)，圓弧段模板也需垂直加設(shè)鋼包木龍骨，外側(cè)用鋼帶固定，緩沖振動(dòng)壓力，有利于垂直定位，使模板受力形成一個(gè)整體。經(jīng)計(jì)算，板面強(qiáng)度、撓度、柱箍強(qiáng)度、龍骨強(qiáng)度、螺栓強(qiáng)度均滿足要求[3～4]。

支模體系內(nèi)部放入150 mm×900 mm的矩形定型木盒。木盒需具有良好的強(qiáng)度、剛度、定位及密封性，可拆除，由15 mm厚模板釘制，內(nèi)裝120 mm厚擠塑板，保證整體抗壓性與局部撓度。木盒釘制時(shí)應(yīng)用垂直雙縫縫隙方向的模板壓住平行雙縫縫隙方向的模板，釘子由垂直雙縫縫隙方向的模板表面釘入，嵌固進(jìn)平行雙縫縫隙方向的模板側(cè)邊，便于后期的拆除施工。木盒寬度方向宜略＞900 mm且外圈龍骨排布時(shí)需注意對(duì)正木盒位置壓住木盒，保證外側(cè)模板閉合后經(jīng)龍骨頂緊可與木盒之間貼合緊密，防止混凝土向雙柱間縫隙區(qū)域跑漿。木盒兩側(cè)沿高度方向每600 mm一道于柱鋼筋上焊接2根T形鋼筋頂模撐定位，因混凝土澆筑難以保證絕對(duì)對(duì)稱，良好的定模撐配置可給模板體系提供足夠的支撐，對(duì)抗一定范圍內(nèi)木盒兩側(cè)混凝土澆筑高差對(duì)木盒的偏移影響。見(jiàn)圖2。

圖2 類半橢圓形混凝土雙柱整體支模BIM模型

3 支模體系施工

3.1 整體支模方法

施工前，利用BIM軟件進(jìn)行三維交底，直觀展現(xiàn)出施工中各項(xiàng)關(guān)鍵細(xì)節(jié)，保障施工人員對(duì)施工方法清楚明白。

1）按圖紙彈好柱定位軸線，按標(biāo)高抹好水泥砂漿找平層，保證標(biāo)高及柱軸線位置準(zhǔn)確。

2）安裝雙柱中間伸縮縫部位木盒。安裝前應(yīng)在木盒貼向兩側(cè)柱面的板面上涂刷脫模劑，保證順利拆模；安裝定位后，在木盒下口用砂漿填縫，防止?jié)仓r(shí)木盒下部流入泥漿浮起。木盒模板拼縫處用透明膠緊密貼合，防止跑漿。

3）安裝就位預(yù)拼的各片柱模。先將相鄰兩片就位，使用鋼管拋撐或用鐵絲與主筋綁扎臨時(shí)固定，隨后逐片安裝剩余模板。

4）安裝柱箍。鋼帶扎捆應(yīng)水平，保證鋼帶受力均勻。固定鋼帶的上下間距一致。鋼帶安裝時(shí)應(yīng)用鋼尺對(duì)模板進(jìn)行測(cè)量，在模板的同一高度四周釘3～4個(gè)小釘子，把鋼帶放在釘子上，即可保持鋼帶的安裝水平。安裝螺絲時(shí)，每一個(gè)螺絲擰緊度保持一致，保證鋼帶松緊度的一致性及施工安全。同一根柱子宜安排同一個(gè)人加固螺絲。

5）安裝龍骨。先安放鋼包木次龍骨，注意與木盒相對(duì)位置，用柱箍進(jìn)行固定；再安放雙鋼管主龍骨。每道主龍骨用2根12 mm對(duì)拉螺栓固定，在主龍骨兩端再用各雙鋼管鎖緊形成閉合的柱箍。

6）模板合龍加固后，底部圓平面最好離地面0.5～1 cm距離并用砂漿填縫。

7）混凝土澆筑。雙柱結(jié)構(gòu)較高，為避免混凝土澆筑過(guò)程中發(fā)生離析，每次澆筑高度不宜超過(guò)3 m，第一次澆筑30～60 min后即可進(jìn)行第二次澆筑。雙柱結(jié)構(gòu)澆筑時(shí)應(yīng)左右對(duì)稱并用帶標(biāo)記的探桿測(cè)量澆筑高度，保證木盒兩側(cè)混凝土澆筑高度相差不超過(guò)500 mm，避免發(fā)生偏位?；炷琳駬v時(shí)要加強(qiáng)對(duì)工人事前交底及事中管控，要求振搗手對(duì)稱振搗且避免漏振、過(guò)振，嚴(yán)禁振搗棒觸及模板。

8）做好混凝土養(yǎng)護(hù)措施。

3.2 拆模方法

先拆除整體支模體系外層模板，依次把加固在模板外面的鋼管、木方、鋼帶去除，此時(shí)外側(cè)模板自然脫模張開(kāi)，如有個(gè)別沒(méi)有自然張開(kāi)，宜用木條以適當(dāng)力度敲擊振動(dòng)，禁止猛烈錘擊。雙柱外側(cè)模板拆除后用塑料薄膜進(jìn)行整體包裹，再次進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度增強(qiáng)后再拆除縫隙間木盒，使雙柱邊角處混凝土在拆模時(shí)獲得足夠強(qiáng)度，避免磕碰破碎。

拆除木盒時(shí)，先拆掉木盒兩側(cè)邊處模板，再?gòu)囊欢送瞥龌蛞赃m當(dāng)力度敲擊拆去內(nèi)部擠塑板，使木盒不再與混凝土柱面呈擠壓狀態(tài)，模板自然脫模張開(kāi)。如有個(gè)別沒(méi)有自然張開(kāi)的模板，同樣應(yīng)用木條以適當(dāng)力度敲擊振動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

采用類半橢圓形混凝土雙柱整體支模技術(shù)成功解決了異形混凝土節(jié)點(diǎn)的模板安裝質(zhì)量控制問(wèn)題，加固可靠、成型質(zhì)量良好；雙柱間伸縮縫部位尺寸、定位質(zhì)量控制良好，減少了后期剔鑿修補(bǔ)等工作量。與傳統(tǒng)的單柱分別支模方法相比，類半橢圓形混凝土雙柱整體支模的模板構(gòu)件更簡(jiǎn)潔、施工操作更簡(jiǎn)單、支模施工效率更高，從而可節(jié)約施工工期與成本；在工程質(zhì)量、進(jìn)度、成本等各要素控制方面均取得了良好的效果，對(duì)其他相似情況的異形混凝土雙柱或多柱組合結(jié)構(gòu)施工具有一定借鑒意義。