铝合金模板和方圆扣加固体系在大截面异形外包混凝土劲性柱施工中的应用

徐名尉 徐小洋 王梓年 李 滔 张丽艳 陈志翔

中国建筑第二工程局有限公司湖北分公司 湖北 武汉 430077

传统木模板＋方木为最常见的建筑施工塑模材料，但随着绿色节能理念的不断发展完善，传统木模板＋方木体系暴露出越来越多的问题，铝合金模板应运而生。铝合金模板在使用过程中不会像木模板那样产生废弃物、垃圾，确保施工现场始终处于一个干净整洁的状态，体现出文明施工的理念[1-5]。

1 工程概况

越秀国际金融汇位于湖北省武汉市江汉区，西邻新华路，东邻精武路，南靠解放大道，是集办公、酒店、商业为一体的多功能综合发展项目，总建筑面积为340 087 m2，其中T4建筑面积37 012 m2，高190.8 m，共50层。标准层采用铝合金模板＋爬架施工体系，结构柱采用铝合金模板＋方圆扣加固体系。铝合金模板是以铝合金型材为主要材料，经过焊接和机械加工等工艺制成，具有刚度大、不变形、不起鼓等优点；方圆扣加固体系采用Q345B级钢材打造，属于低合金高强度合金钢，相较于传统加固有力学性能优、施工周期短、安拆便捷等优点，将铝合金模板和方圆扣加固体系结合使用可以有效提升施工质量及施工效率，实现高效、便捷、经济、环保的目标。

2 铝合金模板及方圆扣加固体系概述

2.1 铝合金模板体系

T4塔楼模板采用铝合金模板体系，铝合金模板体系在我国建筑行业中已经被广泛使用，相较于传统木模板有较优的力学性能、施工安装便捷、周转率高等优点。本塔楼铝合金模板既可以单块组拼，又可以组拼大模板，施工过程中可不依赖塔吊，水平、竖向及楼梯均采用铝合金模板体系，其中竖向模板以3.3 m为标准层高配模，标准墙板的高度均为2.7 m；现场配置铝合金墙柱模板1套，梁板模板3套，支撑体系3套，冬季施工增设1套支撑体系。

塔楼结构柱截面为五边异形柱，周长为4.5 m（图1）。柱铝合金模板单块最大面积为500 mm×2 700 mm，因阳角部位是受力薄弱点，在施工时应注重此处模板的连接。

图1 柱截面及配筋

2.2 方圆扣加固体系

众所周知，模板加固环节对整个工程质量的影响巨大，选择正确的模板加固工具，能够极大地提升混凝土成形质量及观感。传统加固方式工艺落后，不能灵活地调节规格大小，由于建筑物的截面尺寸不同，需要给不同的建筑物搭配不同的规格模板加固件，安装复杂、周转率极低，而且成形质量差、影响施工环境，已经无法跟上现在建筑施工快速高效的节奏。选用新型方圆扣改变了这一困境，新型方圆扣采用Q345B级钢材打造，表面镀锌（图2），该材料荷载力强，防锈防磨性能极佳，施工周期短，周转方便，安拆快捷。该材料对应固定柱模板的专用定制型配套卡箍，外形有对应的2个对折镀锌卡板，卡板一端设置为轴心结构，自由开合，每条卡板上沿长度方向设有若干相同间隔的固定孔，楔形固定销穿过通孔和固定孔将定位孔和卡板固定，安装拆卸方便。

图2 方圆扣示意

2.3 施工重难点

1）T4塔楼结构柱为异形柱，且柱截面大，若采用传统木模板，加工工艺复杂，且木模板材料承载力低，稳定性差，阴阳角受力问题难以解决，易出现胀模、爆模、漏浆等质量问题。

2）T4塔楼结构柱中间设置有钢结构劲性柱且大直径钢筋密集，若采用传统加固方式需在劲性柱上开孔才能使对拉螺杆正常穿过，且开孔位置容易与钢结构腹板及钢筋发生碰撞，易造成钢结构损伤和钢筋、对拉螺杆偏位。

3）由于项目整体工期紧张，若采用传统木模板施工需在加工棚统一加工后调运至作业层，会严重影响项目进度，且场地面积狭小，施工材料过多、堆积混乱，严重影响施工秩序。

3 铝合金模板与方圆扣组合施工工艺流程

工艺流程：测量放线，焊接模板下口限位钢筋→安装柱模板→柱模板加固→调整垂直度→检查验收。

1）测量放线，焊接模板下口限位钢筋：将板清扫干净后，按设计图纸测放轴线、柱边线及柱模板500 mm控制线；按放出的柱边线焊接内截面控制筋，每个方向2根。

2）安装柱模板：按放线位置安装柱模板，异形大截面柱若采用木模板施工，承载力及稳定性差，易出现胀模、爆模和漏浆现象，且加工转运困难，会造成材料堆积，影响施工周期；本工程选用铝合金模板施工，铝合金模板拼装完成后形成一个整体框架（图3），大大增加了稳定性和承载力，有效避免了木模板会出现的质量问题。铝合金模板和方圆扣加固体系较传统的施工方式操作便捷，对材料进行编号后施工现场规整有序，原先传统施工工艺需9 d施工一层，采用铝合金模板和方圆扣加固体系后5 d施工一层，大大缩短了项目工期。

图3 异形柱铝合金模板与方圆扣施工样板

3）柱模板加固：模板安装完成后进行加固，因T4塔楼框架柱中含有钢结构劲性柱，且柱截面为不规则五边形，若运用传统的对拉螺杆加固方式则十分不便，易造成钢结构损伤和钢筋、对拉螺杆偏位，而使用方圆扣加固在阳角位置会存在受力偏大问题，易造成胀模和变形。经过与方圆扣及铝合金模板厂家的讨论，要想实现经济、施工便捷且保证质量的效果，需要根据异形柱尺寸定制方圆扣加固构件（图4），大阳角位置2条边的方圆扣构件定制为一个整体，2个构件采用双面焊接，将原先的5个方圆扣构件缩减为3个，这样不仅可以增加构件的承载力，也会大大提升施工时的工作效率。由于T4塔楼结构柱体积较大，仅用方圆扣进行加固会使箍具间距过密，经过现场实际操作，将铝合金模板加固斜支撑与方圆扣结合，达到了较好的效果，不仅加强了加固体系承载力，而且避免了箍具间距过密的情况，进一步地保证了混凝土成形质量。

图4 方圆扣修改后构件

4）调整垂直度：模板加固完成后检查墙板垂直度，在墙模顶部转角处，将固定线锤自由落下，使线锤尖部对齐楼面垂直度控制线。若有偏差，可调节斜撑，直到线锤尖部和参考控制线重合为止。模板平面的平整度、垂直度均应≤5 mm。

4 结语

通过对武汉精武路项目异形柱铝合金模板与方圆扣结合的研究，优化了方圆扣构件，将原有构件融合缩减，为现场施工及操作带来极大便利，也保障了施工质量，创造直接经济效益约90余万元，工程效果良好，得到了各方的一致好评。本工程对异形柱铝合金模板与方圆扣结合的模板加固技术所做的研究，也可为同类型的工程项目提供一定的参考。