清水混凝土梁柱节点预拼装木模的应用

陈晨

（中铁建设集团有限公司 基础设施事业部，北京 100040）

1 概述

清水混凝土以其自身的天然美感，已逐渐成为建筑业的新宠。高铁车站对清水混凝土结构的运用，极大推动了我国清水混凝土技术应用的发展，也改变了既有高铁车站站台雨棚的外观形式，意义重大［1-2］。

要做出品质优良的清水混凝土关键在于模板。依托北京朝阳站工程清水混凝土梁柱节点施工，结合预拼装组合木模板替代组合钢模和铝模应用于随轨渐变清水混凝土梁柱节点中，既保障清水混凝土的外观效果，又提高工作效率，降低施工成本。

2 模板选择

由于清水混凝土对表观质量要求较高，钢模、铝模等新型模板在应用技术已经基本成熟的今天，是保证清水混凝土施工质量的首选。但是，北京朝阳站工程梁柱节点逐渐变化是最大影响因素，大量模板无法周转，采用钢模、铝模费用极高，综合考虑最终选取木模板［3］（见表1）。

表1 模板材质优、缺点对比

3 模板设计

3.1 依托工程概况

北京朝阳站工程站房（9.85 m）及雨棚（9.35 m）结构梁板为清水混凝土。四角圆弧柱与梁交叉角度随轨道线路逐渐变化，使其模板配模及加固形式成为本工程的施工难点。柱截面多为1 600 mm×1 700 mm，梁截面多为800 mm×2 200 mm、1 000 mm×2 400 mm。工程斜交清水混凝土梁柱节点的变化尺寸多达100 余种，正交清水混凝土梁柱节点效果见图1，斜交清水混凝土梁柱节点效果见图2。

图1 正交清水混凝土梁柱节点效果图

3.2 配模设计

（1）北京朝阳站工程通过BIM 技术软件应用，对设计的模板进行可视效果制作，确保节点模板设计的正确性。

（2）模板设计出发点明确，模板应用部位为清水混凝土梁柱节点，并且施工工期短，所以模板设计一要保证施工质量，二要缩短安装时间。

图2 斜交清水混凝土梁柱节点效果图

由以上2点，最终确定梁板模板均采用14 mm厚镜面覆膜胶合板，圆弧角采用14 mm 厚定制加工成型模板，可根据节点高度直接定制圆弧模板，圆弧模板高度超过3 m需要自行接长，工程需要的最高圆弧模板为2.4 m。圆弧角加固采用异形背楞加固形式，背楞材料为18 mm 厚木胶板加工而成，每套梁柱节点模板分为4 个独立模块。为保证加工精度及施工进度，材料放样、加工、预拼装全部工厂化完成［4］。梁柱节点模板成型效果见图3。

图3 梁柱节点模板成型效果图

4 加工及安装

4.1 工厂化生产

4.1.1 CAD软件放样

计算机CAD 辅助放样，充分利用计算机逻辑运算的准确性，根据设计院提供的CAD 图纸，通过计算机CAD辅助放样技术得到的数据消除人工放样的误差［5］。背楞放样大样见图4。

图4 背楞放样大样

4.1.2 加工方式

（1）异形背楞加工。异形背楞加工采用计算机数控雕刻机，计算机数控雕刻系统是CAD/CAM 一体化的典型产品。计算机雕刻系统集扫描、编辑、排版、控制雕刻诸多功能于一体，能方便快捷地在各种软性材料和硬性材料上雕刻出逼真、精确的图形［6］。

将CAD 放样数据导入数控雕刻系统，识别后具体加工过程都是数控雕刻机自动完成，加工精度可达±0.02 mm，消除加工误差。数控雕刻机见图5。

图5 数控雕刻机

数控雕刻机每天可加工500片不同尺寸、不同形状的模板背楞。传统工艺制作相同尺寸、形状的模板背楞，2 人配合一天仅可加工60 片，而且加工精度全凭工人操作水平，很不稳定。数控雕刻机加工效率及精度相比传统工艺加工大大提高。异形背楞拼片见图6。

图6 异形背楞拼片

（2）圆弧角加工。在清水混凝土施工的要求下，圆弧曲线成形效果一直是工程施工中的重点控制项，成品圆柱木模板是建筑工程技术领域一项新型的模板材料。工程清水混凝土梁柱节点存在半径100 mm 的圆弧角，此圆弧角拼片原材由半径100 mm 定性圆柱木模切割而成［7］。

定型木质圆柱模板圆度准确、具有较大刚度，抵抗变形能力强，内壁光滑、平整。模板表层采用环氧树脂二次涂刷工艺，光洁度高，易于脱模，适合清水混凝土模板施工［8］。

4.1.3 拼装方式

采用气动钢钉枪进行模板组合拼装，比传统的建筑模板施工更加快捷高效，对模板表面的损伤较小，质量得到保证［9］。木模板预拼装成型见图7。

4.2 现场安装

图7 木模板预拼装成型照片

施工缝处理是清水混凝土表面效果得以保证不可缺少的重要环节，梁柱节点模板安装前，在梁底以下100 mm 柱身位置画线，用云石机切一道5 mm 深的直缝，再将直缝以外的混凝土剔凿，并清理干净。

散拼木模板制作异形构件最大的问题在于拼装过程复杂、耗时，利用工厂化集中加工，对模板进行预拼装可解决此问题。拼装后的单块模板组件质量较轻（30 kg），极大减少了散拼木模板的现场拼装工作量。在工程工期要求紧、汽车吊吊装范围有限、塔吊可供吊次有限的情况下，极大减少塔吊的工作负担。

模板背楞向梁身延伸的耳板与梁侧次龙骨尺寸一致，本工程梁侧次龙骨采用50 mm×50 mm 钢木龙骨，所以背楞耳板宽度为50 mm，安装过程中梁柱节点预拼装模板与梁侧模板紧密连接，平稳过渡。

5 应用效果

5.1 实体成型

清水混凝土要求结构部位无缺棱掉角，接头平滑方正，接缝表面平整，圆弧角尺寸准确，颜色均匀一致，没有蜂窝、麻面、露筋、夹渣、粉化［10］。本工程拆模后混凝土表面成型效果达到预期标准。

5.2 工期及经济性

通过工厂化预拼装木模板施工工艺，实现了木模板的预先设计加工，使复杂节点模板现场安装简单化。该工艺节约施工时间，减轻劳务人员压力，减轻吊装机械负荷，减轻工人生活区的负荷。