閆相明

（中廈建設(shè)有限公司，浙江 溫州 325000）

在當(dāng)前的住宅建筑設(shè)計(jì)中，樓層高度越來越高，建筑面積也越來越大。為保證建筑結(jié)構(gòu)的安全，工程中越來越多地應(yīng)用了雙重墻。對(duì)于雙重墻施工，傳統(tǒng)上較為普遍地使用擠塑聚苯板，或者不拆除支設(shè)的模板等方式進(jìn)行施工。采用擠塑聚苯板進(jìn)行模板支設(shè)時(shí)，因無法固定，故在墻體混凝土澆筑時(shí)，較易產(chǎn)生澆筑變形、露筋以及環(huán)境污染等系列問題，而若不拆除模板，則會(huì)導(dǎo)致此部位容易起火的結(jié)構(gòu)安全問題。對(duì)于此問題，業(yè)內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行了一定的研究，并提出了相應(yīng)的解決措施。

王暉［1］介紹了一種適用于空間狹小的雙墻部位的模板支設(shè)工法，即利用鋼板作為墻體一側(cè)的模板，再在鋼板上開孔用以穿對(duì)拉螺栓，拆模時(shí)則用塔吊將鋼板吊出，然后周轉(zhuǎn)到下一次使用。黨龍磊等［2］針對(duì)雙墻處變形縫的支設(shè)，提出在施工時(shí)錯(cuò)開一層的方法，即先采用常規(guī)的模板加木方加對(duì)穿螺栓的形式進(jìn)行施工縫一側(cè)剪力墻的施工，待強(qiáng)度足夠并拆模后再采用加工好的鋼模板進(jìn)行另一側(cè)剪力墻的施工，達(dá)到拆模條件后再周轉(zhuǎn)至下一層施工。李樂樂等［3］提出一種雙重墻間施工縫模板支設(shè)方法，即通過在雙重墻之間的間隙內(nèi)安裝密封氣體支撐單元，實(shí)現(xiàn)在狹小空間內(nèi)對(duì)建筑墻體搭建過程中的支撐。

以上關(guān)于雙墻的支模方法在一定的工程特點(diǎn)下均具有一定的適用性，能取得一定的實(shí)際效益，但也存在使用條件受限、措施成本較高以及實(shí)施效果不佳等問題，且大多是針對(duì)于兩側(cè)剪力墻為平行情況下的技術(shù)對(duì)策，而當(dāng)雙重剪力墻為非平行時(shí)，上述支模方法均較難以應(yīng)用。同時(shí)，關(guān)于非平行雙墻的支模問題也鮮見相應(yīng)的研究成果?；诖耍疚囊詼刂莓T海區(qū)某安置房工程為案例，針對(duì)其高層住宅建筑中的非平行雙墻支模難題，借鑒雨傘撐合的機(jī)械聯(lián)動(dòng)原理，設(shè)計(jì)了一套新型模板，從而實(shí)現(xiàn)墻體模板機(jī)械聯(lián)動(dòng)撐合的高效施工。

1 工程概況

溫州市某安置房工程項(xiàng)目位于甌海區(qū)新橋街道。項(xiàng)目總用地面積為61 854 m2，總建筑面積為180 938 m2，容積率為3.0。建設(shè)內(nèi)容為9棟28層的高層住宅樓和配套用房，并設(shè)置2層地下車庫。高層住宅樓首層層高3.6 m，標(biāo)準(zhǔn)層層高3 m，工程主體為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，主要采用散拼木模板施工，局部雙墻部位采用了新型的液壓聯(lián)動(dòng)撐合模板進(jìn)行施工。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本工程樓棟單元之間存在夾角為5°、空間狹小的非平行雙墻施工縫，見圖1，雙墻之間最大距離614 mm，最小距離440 mm，長度2 m。

圖1 項(xiàng)目樓棟中的非平行雙墻施工縫位置示意

2 工程難點(diǎn)分析

本工程5＃樓單元之間為非平行設(shè)計(jì)，存在5°的雙墻施工縫，見圖2，空間狹小，模板施工人員無法進(jìn)入安裝調(diào)整。同時(shí)，工期緊張，建設(shè)單位要求整層整支整澆施工，不允許雙墻模板分開支設(shè)。本工程非平行雙墻處的模板施工缺乏類似的工程案例，沒有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)可供借鑒，存在很大的難度。

圖2 5＃樓首層結(jié)構(gòu)平面

3 施工方法對(duì)比

為解決本工程非平行雙墻施工縫的支模問題，項(xiàng)目部人員根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)集思廣益，最終確定三種認(rèn)可度較高的施工方法，通過分析各自的不足，并指出相應(yīng)需求，從而得到改進(jìn)方向。具體如下：

1）擠塑聚苯板填塞施工。如前所述，采用該傳統(tǒng)方法進(jìn)行施工時(shí)，擠塑聚苯板不可周轉(zhuǎn)，成本較高，且剪力墻混凝土整體澆筑時(shí)易發(fā)生位移，加固難度較大，施工質(zhì)量存在一定的隱患；同時(shí)，擠塑聚苯板施工較為耗時(shí)（表1），拆除時(shí)將產(chǎn)生大量垃圾，不利于環(huán)境保護(hù)。因此，需要尋找綠色環(huán)保、施工高效、安裝牢固、經(jīng)濟(jì)性好的施工方法。

表1 擠塑聚苯板填塞施工各工序耗時(shí)統(tǒng)計(jì)

2）散拼模板施工。若采用散拼模板進(jìn)行施工，設(shè)計(jì)時(shí)一般取主龍骨2 mm×48 mm，次龍骨2 mm×90 mm，面板2 mm×15 mm；本工程非平行雙墻間的最大間距為614 mm，按照設(shè)計(jì)的散拼模板各配件尺寸進(jìn)行計(jì)算，則最大剩余空間僅為308 mm，如此狹小的空間下施工人員無法進(jìn)入，模板支設(shè)施工亦無法展開，見圖3。因此，需要尋找外部操作簡便、施工高效的施工方法。

圖3 散拼木模板安裝示意

3）整體定型模板：整體定型模板的自重較大，現(xiàn)場(chǎng)需要依靠大型機(jī)械進(jìn)行調(diào)整安裝，成本較高，且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的施工安全要求較高；同時(shí)，整體定型模板的深化制作周期長，不利于項(xiàng)目的進(jìn)度控制。因此，尋找可以自動(dòng)調(diào)整、方便高效、經(jīng)濟(jì)性好的施工方法。

綜上所述，擠塑聚苯板填塞施工、散拼模板施工以及整體定型模板等方法均存在不足，對(duì)于本工程并不適用，且經(jīng)分析可知，施工高效是本工程非平行雙墻施工縫施工時(shí)的迫切需要。

4 聯(lián)動(dòng)撐合模板設(shè)計(jì)原理與方案

4.1 設(shè)計(jì)原理

在力學(xué)分析領(lǐng)域，苗英愷［4］運(yùn)用力學(xué)知識(shí)對(duì)雨傘自動(dòng)撐開的原理進(jìn)行了分析，指出雨傘撐合原理為：雨傘利用彈簧產(chǎn)生的動(dòng)力，使雨傘主聯(lián)動(dòng)軸在傘柄上滑動(dòng)，帶動(dòng)各部分鉸接的傘骨，實(shí)現(xiàn)雨傘的撐合。

本工程非平行雙墻間距較小，為“頭大尾小”形式，進(jìn)入兩墻間進(jìn)行模板施工不太現(xiàn)實(shí)，故首要應(yīng)考慮在外部的模板操作方法，也即通過類似于傘骨的裝置，將模板聯(lián)結(jié)成一體。結(jié)合雨傘撐合過程力學(xué)分析圖，在模板一端給予動(dòng)力，從而可實(shí)現(xiàn)兩側(cè)模板的撐合。

4.2 聯(lián)動(dòng)撐合模板設(shè)計(jì)方案

4.2.1 總體設(shè)計(jì)方案

參照雨傘撐合力學(xué)分析圖，初步設(shè)計(jì)撐合模板見圖4。

圖4 撐合模板初步設(shè)計(jì)

4.2.2 方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1）撐合動(dòng)力選擇。通過對(duì)聯(lián)動(dòng)撐合模板各部件重量的計(jì)算，確定摩擦力：F=μ×FN=500 N=0.5 kN。如果采用手動(dòng)撐合，經(jīng)過查詢《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，單人拉拽力不滿足≥0.5 kN，所以至少需要2人配合方可滿足動(dòng)力需求，需要配合操作，較為不便。而采用便攜式汽車千斤頂機(jī)械撐合時(shí)，單人即可操作，簡單方便。在千斤頂選擇方面，螺旋千斤頂傳動(dòng)效率低、返程慢；而液壓千斤頂傳動(dòng)效率高，采用雙向行程，返程快，且調(diào)節(jié)簡單方便，因此選用液壓式千斤頂進(jìn)行機(jī)械撐合。

2）聯(lián)動(dòng)軸選擇。聯(lián)動(dòng)軸可選取為單層聯(lián)動(dòng)或多層聯(lián)動(dòng)，見圖5。采用單層聯(lián)動(dòng)時(shí)，受單層聯(lián)動(dòng)限制，模板撐合不均勻，有卡頓現(xiàn)象，且摩擦力集中于底部，模板上下?lián)魏喜灰恢拢喜磕０逡紫蛲鈧?cè)傾斜，需人工調(diào)整才能使用。采用多層聯(lián)動(dòng)時(shí)，模板受力點(diǎn)對(duì)稱分布，模板撐合均勻流暢，且聯(lián)動(dòng)軸可與模板組成穩(wěn)定體系，撐開后模板穩(wěn)定，無傾斜晃動(dòng)。因此，本次設(shè)計(jì)采用多層聯(lián)動(dòng)方式。

圖5 聯(lián)動(dòng)軸

3）傳動(dòng)軸選擇（按照多層聯(lián)動(dòng)確定選擇）。經(jīng)分析：多層聯(lián)動(dòng)軸選定后，無論單動(dòng)力傳動(dòng)軸還是多動(dòng)力傳動(dòng)軸，都可以實(shí)現(xiàn)均勻平穩(wěn)撐合，見圖6?？紤]成本，多動(dòng)力傳動(dòng)軸撐合設(shè)備成本高。因此，本次設(shè)計(jì)時(shí)采用單動(dòng)力傳動(dòng)軸即可。

圖6 傳動(dòng)軸

4）模板與前主聯(lián)動(dòng)軸連接形式。采用單鉸接連接時(shí)，模板可以繞前主聯(lián)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但不能移動(dòng)，無法實(shí)現(xiàn)距離調(diào)整。對(duì)于組合鉸接，各配件形成三角形，兩端距離可變化，可實(shí)現(xiàn)相關(guān)位移。因此，本次設(shè)計(jì)采用多鉸接組合的方式，以保證模板可實(shí)現(xiàn)距離調(diào)整。

5）最終方案形成。根據(jù)以上各設(shè)計(jì)要點(diǎn)，綜合所有環(huán)節(jié)，形成最終設(shè)計(jì)方案見圖7。

圖7 最終方案設(shè)計(jì)效果

5 聯(lián)動(dòng)撐合模板應(yīng)用效果

1）提高效率。小組成員對(duì)非平行雙墻施工縫模板施工耗時(shí)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)9棟樓連續(xù)5層統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表2。

表2 施工耗時(shí)（工日）統(tǒng)計(jì)

經(jīng)統(tǒng)計(jì)確定平均耗時(shí)3.74工日，相比采用擠塑聚苯板填塞施工的7工日，施工效率提高=（7-3.74）／7×100%=46.6%。

2）經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)采用擠塑聚苯板的施工材料費(fèi)為13 000×2=26 000元，人工費(fèi)18 800元，總費(fèi)用44 800元。采用液壓聯(lián)動(dòng)撐合模板施工時(shí)，費(fèi)用統(tǒng)計(jì)見表3。

表3 施工費(fèi)用統(tǒng)計(jì)

經(jīng)2個(gè)互為流水樓棟的成本統(tǒng)計(jì)，可節(jié)約成本44 800-22 000=22 800元。

3）混凝土成型質(zhì)量提高。拆模后對(duì)非平行施工縫部位進(jìn)行了實(shí)測(cè)實(shí)量，混凝土表面平整、光潔、色澤自然、均勻一致，得到了建設(shè)單位和監(jiān)理單位的一致好評(píng)。

6 結(jié) 語

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)和科技的發(fā)展，高層結(jié)構(gòu)中剪力墻和框架剪力墻的應(yīng)用越來越普遍。同時(shí)，剪力墻之間設(shè)置變形縫的情況也較為多見。抗震縫、沉降縫以及伸縮縫等變形縫之間的設(shè)置距離一般在200～500 mm之間。因此，在結(jié)構(gòu)施工時(shí)，變形縫兩邊模板的支設(shè)和拆除具有一定的施工難度，尤其是在兩側(cè)剪力墻不平行的情況下。

本工程通過借鑒雨傘撐合的機(jī)械聯(lián)動(dòng)原理，設(shè)計(jì)出了一套新型模板，并在工程案例施工中得到成功應(yīng)用。實(shí)施效果表明，該新型液壓聯(lián)動(dòng)撐合模板能提高施工效率，節(jié)約施工成本，并能有效地保證雙墻質(zhì)量，可實(shí)現(xiàn)非平行雙墻施工縫處的高效施工。本文介紹的液壓聯(lián)動(dòng)撐合模板及其應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)可為類似的非平行雙墻工程施工提供一定的借鑒。