高層高裝配式項(xiàng)目鋁模支撐體系的研究與應(yīng)用

丁曉春，甘 雨，隋明昊，任玉謙，周昌祺

（1.深圳市建筑工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站，廣東 深圳 518000；2.中建三局集團(tuán)有限公司，廣東 深圳 518000；3.建研院檢測(cè)中心有限公司，北京 100013）

0 引言

目前建筑行業(yè)內(nèi)更加綠色環(huán)保的裝配式建筑被市場(chǎng)推行，其中鋁合金模板具有自身安全穩(wěn)定性好、周轉(zhuǎn)次數(shù)高、成型質(zhì)量好、施工效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。鋁合金模板體系興起時(shí)多應(yīng)用于超高層且 3.2 m 層高以內(nèi)的建筑，但面對(duì) 3.2 m 層高以上項(xiàng)目時(shí)，原常規(guī)的3.2 m 層高以內(nèi)的鋁合金模板支撐體系無(wú)法滿足施工要求，針對(duì)本項(xiàng)目 5.4 m 層高廠房類裝配式項(xiàng)目特點(diǎn)，項(xiàng)目積極探索此高度下鋁合金模板支撐體系，總結(jié)成果。

1 工程概況

圖1 1# 廠房層高表（單位：m）

新產(chǎn)業(yè)生物研發(fā)大廈施工總承包工程項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“新產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目”）位于深圳市坪山區(qū)坑梓街道金沙社區(qū)臨松路、盧輝路交匯處，該項(xiàng)目 1# 廠房為鋼筋桁架樓層板與鋁合金模板結(jié)合的裝配式建筑，共 10 層，其中 2～10 層采用鋁合金模板支撐體系，其中 2～6 層層高5.4 m，7～10 層層高 4.5 m，如圖 1 所示，均超過(guò) 3.2 m，故常規(guī)的 3.2 m 層高的高鋁合金模板支撐架體無(wú)法滿足施工要求，且若不同層高均定制不同長(zhǎng)度立桿，則會(huì)導(dǎo)致材料周轉(zhuǎn)利用率大大降低，致使成本過(guò)高，且現(xiàn)場(chǎng)施工困難。故需對(duì)架體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

2 工藝原理

新產(chǎn)業(yè)生物研發(fā)大廈施工總承包工程鋁合金模板支撐體系的施工模板支撐為在原常規(guī) 3.2 m 層高鋁合金模板支撐架體上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，增加 1 m 及 1.2 m 固定長(zhǎng)度立桿，通過(guò)螺栓連接，保證立桿長(zhǎng)度滿足層高要求，當(dāng)層高變?yōu)?4.5 m 層高時(shí)，去掉 1 m 固定長(zhǎng)度立桿即可，無(wú)需重新定制支撐立桿，且通過(guò) 60 轉(zhuǎn) 48 變截面扣件，應(yīng)用普通鋼管為支撐體系橫桿，保證架體穩(wěn)定，替代常規(guī)做法中分別去定制 5.4 m 立桿及 4.5 m 立桿，極大的提高了施工效率及施工安全。

3 施工重難點(diǎn)分析

行業(yè)內(nèi)常規(guī)使用鋁模及支撐體系的項(xiàng)目，主要為住宅項(xiàng)目，層高約 2.8～3.2 m，通過(guò)銷釘連接的鋁模板，如圖 2 所示，自身穩(wěn)定性遠(yuǎn)超木模+鋼管的支撐體系，因此，常規(guī)項(xiàng)目鋁模拼裝所用的單支頂支撐體系，僅需設(shè)置立桿，無(wú)需設(shè)置水平桿及剪刀撐，如圖 3 所示。

圖2 鋁模板銷釘連接

圖3 常規(guī)鋁模支撐體系（單立桿）

然而本項(xiàng)目廠房層高 5.4 m/4.5 m，為保證支模體系穩(wěn)定性，設(shè)置三道水平連接桿、水平剪刀撐，減少立桿自由端高度，保證架體整體穩(wěn)定性，大幅增加施工工作量，如圖 4 所示。同時(shí)，本應(yīng)使用鐵凳子作為鋁模拼裝的操作平臺(tái)，本項(xiàng)目需使用 4 m 高的移動(dòng)操作平臺(tái)，如圖 5 所示，使用過(guò)程需人工抬放，且開(kāi)始操作前因移動(dòng)平臺(tái)過(guò)高需加固處理，以保證拼裝施工的安全，施工效率大打折扣。

圖4 支撐體系設(shè)三道水平桿

圖5 移動(dòng)操作平臺(tái)

因架體搭設(shè)過(guò)程操作空間有限，5.4 m 層高鋁合金模板支撐體系施工過(guò)程中容易與墻柱鋁模加固體系的斜撐產(chǎn)生干涉碰撞，尤其是在轉(zhuǎn)角或斜撐密集區(qū)域，導(dǎo)致架體搭設(shè)受較大影響，對(duì)比常規(guī)層高鋁模，更需提前深化排桿，碰撞模擬，提前規(guī)避。

同時(shí)因?qū)痈?5.4 m 導(dǎo)致鋁模支撐體系立桿調(diào)平處理難度大，施工過(guò)程中無(wú)法緊密結(jié)合，對(duì)比常規(guī)層高鋁模，需協(xié)調(diào)預(yù)留較長(zhǎng)調(diào)平時(shí)間處理。

4 鋁合金模板支撐體系設(shè)計(jì)方案要點(diǎn)

4.1 設(shè)計(jì)支撐立桿

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)層高，在原常規(guī) 3.2 m 層高鋁合金模板支撐架體上進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，以新產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目為例，增加 1 m 及 1.2 m 固定長(zhǎng)度立桿，保證立桿總體長(zhǎng)度，通過(guò) 60 轉(zhuǎn) 48 變截面扣件，利用螺栓將長(zhǎng)、短立桿進(jìn)行組合、連接。

若層高為 5.4 m 時(shí)，可利用原 3.2 m+1.2 m+1 m 的方式連接以保證立桿長(zhǎng)度，如圖 6 所示。

圖6 1# 廠房 5 400 層高支撐示意圖（單位：mm）

待層高轉(zhuǎn)變?yōu)?4.5 m 時(shí)，拆去 1 m 的短立桿，采用3.2 m+1.2 m 的方式進(jìn)行連接，如圖 7 所示。

圖7 1# 廠房 4 500 層高支撐示意圖（單位：mm）

4.2 設(shè)計(jì)加固措施

橫桿采用φ48 mm×2.5 mm 厚質(zhì)量合格的鋼管。縱橫水平桿按照最大 1 800 mm 步距設(shè)置；水平桿第一道為掃地桿，設(shè)置高度離地面≤200 mm。

水平桿采用對(duì)接或者搭接均可。連接處扣件采用交錯(cuò)設(shè)置：相鄰的水平桿和立桿的接頭應(yīng)盡量避免設(shè)置在同步或同跨內(nèi)；不同步或不同跨兩個(gè)相鄰接頭處在同一截面方向應(yīng)錯(cuò)開(kāi) 500 mm 以上；各接頭中心至最近主節(jié)點(diǎn)的距離應(yīng)小于縱距的 1/3?？奂B接處，搭接長(zhǎng)度需超過(guò) 1 m，采用多于 2 個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件固定，且邊緣至連接桿端部應(yīng)＞100 mm［1］。

同時(shí)增設(shè)抱柱措施以滿足整體穩(wěn)定性，抱柱高度位置同水平桿設(shè)置，如圖 8 所示。

圖8 抱柱設(shè)置示意圖（單位：mm）

4.3 支撐體系的計(jì)算

工具式鋼管立桿受壓穩(wěn)定性應(yīng)考慮插管與套管之間因松動(dòng)而產(chǎn)生的偏心（按偏半個(gè)鋼管直徑計(jì)算），應(yīng)按式（1）的壓彎桿件計(jì)算［2］。

5 施工工藝

5.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→柱模拼裝→柱模加固→梁模拼裝→立桿組合拼接→梁底立桿搭設(shè)→板模拼裝→板底立桿搭設(shè)→加設(shè)橫桿→立桿調(diào)平校直。

5.2 搭設(shè)方法

5.2.1 采用鋼支撐支撐模板

1）梁模板的支撐架體采用垂直于梁軸線的方式布置，樓板的模板支撐體系采用平行于板短向的方式布置，并根據(jù)梁底及板底的高度調(diào)整具體搭設(shè)參數(shù)［3］。

2）梁與樓板的架體跨距和間距必須通過(guò)嚴(yán)格計(jì)算得出技術(shù)參數(shù)，同時(shí)請(qǐng)相關(guān)專家評(píng)審，現(xiàn)場(chǎng)按照專家評(píng)審意見(jiàn)搭設(shè)布置。

3）架體開(kāi)始搭設(shè)前，先進(jìn)行立桿定位放線，同時(shí)放出軸線、梁位置線以及樓面水平控制標(biāo)高。安裝架體后，通過(guò)調(diào)節(jié)鋼立桿的可調(diào)內(nèi)管來(lái)進(jìn)行調(diào)平校直。但可調(diào)內(nèi)管與外管的搭接距離調(diào)不宜超過(guò) 300 mm，鋼支撐應(yīng)垂直于結(jié)構(gòu)板面。

4）架體安裝需考慮橫桿的連接盡量排列整齊，同時(shí)滿足在相互垂直兩個(gè)方向的支撐系統(tǒng)整體穩(wěn)定。架體相互連接部位以及早拆頭下端橫縱向設(shè)置φ48×3.0 mm 水平鋼管拉桿，根據(jù)架體高度設(shè)置橫桿數(shù)量（如 4.5 m 層高設(shè)置 2 道，5.4 m 需設(shè)置 3 道），在架體下端內(nèi)側(cè)設(shè)通長(zhǎng)φ48×3.0 mm 鋼管掃地桿；水平加固桿應(yīng)采用變截面扣件與立桿緊密連接。

5.2.2 周邊加固措施

1）在第一道和第四道背楞上加裝可調(diào)鋼斜撐，加固時(shí)調(diào)整墻面豎向垂直度，斜撐間距根據(jù)墻面長(zhǎng)度確定，離墻間距應(yīng)≤2 000 mm，斜撐間距≤2 000 布置，如圖 9 所示。

圖9 斜撐設(shè)置示意圖

2）由于支模部位為大跨度梁板，支模中間部位多數(shù)無(wú)結(jié)構(gòu)柱，為保證架體穩(wěn)定性，在距離板底 500 mm 內(nèi)設(shè)置一道橫桿，水平方向與相鄰梁底支撐設(shè)置兩道橫桿，以保證架體的整體性和穩(wěn)定性。

6 經(jīng)濟(jì)效益

采用常規(guī)鋁模支撐體系立桿與短立桿結(jié)合的方式施工，可避免分別定制 5.4 m 及 4.5 m 層高鋁模立桿?？晒?jié)省立桿定制費(fèi)用，同時(shí)，提高了立桿的周轉(zhuǎn)使用率，經(jīng)濟(jì)效益可觀，其中在新產(chǎn)業(yè)生物研發(fā)大廈施工總承包工程應(yīng)用中，產(chǎn)生效益約 230 萬(wàn)元［原需定制立桿 13 542 套（5.4 m）及 13 542 套（4.5 m）立桿，現(xiàn)改為 13 542 套（3.2 m+1.2 m+1 m）即可］。

隨后在傳音控股項(xiàng)目（與新產(chǎn)業(yè)生物研發(fā)大廈項(xiàng)目類似：同為 3.9 m/4.5 m/5.4 m 高層高裝配式廠房項(xiàng)目）進(jìn)行應(yīng)用，產(chǎn)生效益約 193 萬(wàn)元［原需定制立桿 11 363 套（5.4 m）及 13 542 套（4.5 m）立桿，現(xiàn)改為 13 542 套（3.2 m+1.2 m+1 m ）即可］。

7 社會(huì)效益

采用本施工工藝對(duì)標(biāo)準(zhǔn)層少的高層項(xiàng)目，可有效提高鋁模架體的周轉(zhuǎn)利用率，符合綠色施工要求且利于現(xiàn)場(chǎng)安全文明施工，在施工過(guò)程中零投訴、零傷亡，產(chǎn)生了較好的社會(huì)效益。

8 結(jié)語(yǔ)

高層的裝配式項(xiàng)目鋁合金模板支撐體系，在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，面對(duì)超高鋁模支撐體系的空白領(lǐng)域，新產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目中采用的常規(guī)鋁合金模板支撐立桿與少量短立桿相連接的方式，提出了一種新的施工工藝的可能性，且極大的降低了施工成本，提高了材料的周轉(zhuǎn)利用率和施工效率，并響應(yīng)了綠色施工，節(jié)約環(huán)保的施工理念，可以作為典型在高層高裝配式類項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。Q