超高层住宅避难层结构铝木结合施工技术分析

2022-12-30中建八局第二建设有限公司工程师

中国建筑装饰装修 2022年7期

谢晶中建八局第二建设有限公司工程师

宋慧鹏中建八局第二建设有限公司助理工程师

李勇军中建八局第二建设有限公司助理工程师

铝木结合即铝合金模板与木模板结合的施工技术，目前在建筑领域得到了越来越多的应用[1]。避难层是超高层住宅中的一个特殊结构，与标准层相比，避难层结构的复杂程度较高，两者在层高、局部截面方面有着极大的差异，如果单一采用铝合金模板，则成本较高，因此可采取铝木结合的施工方式。超高层住宅中，针对避难层这一特殊结构，采取铝木结合施工技术可充分发挥两种模板的优势，确保避难层结构的施工质量与稳定性。

1 超高层住宅避难层简述

避难层是指用作消防避难的楼层，《建筑设计防火规范》（GB 50016—2014）中要求，建筑高度在100 m 以上的高层公共建筑应设置避难层。规范中对超高层住宅避难层的高度、功能也有着明确的要求。

高度方面。超高层住宅首层高度与第1 个避难层高度之间的差距不应超过50 m，在火灾发生后无法通过楼梯疏散而停留在避难层的人，可以通过消防云梯车逃生。同时，考虑到普通人的体力情况以及管道、各种机电设备的使用管理要求，两个避难层之间的高度差不宜超过50 m，这样设置是为了配合消防云梯车的需要。

使用功能方面。主要是根据火灾时的需求来确定避难层的使用功能。火灾发生后，无法通过楼梯疏散的人员都会聚集在避难层，此时避难层的人员密度较大，为了避免过于拥挤，超高层住宅避难层的使用面积应按照5 人/m2确定。为避免需要避难的人员错过避难层，超高层住宅的防烟楼梯间应在避难层所在楼层分隔、错位或上下层断开设置，从而使人员必须经过避难层方可上下。

除此之外，如果高层建筑中的避难人数较少、无需将整个楼层设置为避难层，可利用防火墙将该楼层分为不同区域，这种情况下，从非避难区进入避难区的部位，应设置相应的设施，如设置防烟前室等，以避免非避难区的火灾烟气进入避难区。

2 铝木结合施工技术及其优势

2.1 铝木结合施工技术

铝木结合施工技术是将铝合金模板（简称铝模）与木模板（简称木模）结合的模板体系施工技术。在建筑业越来越追求节能、环保的大环境下，铝模因其具有的诸多优势在超高层建筑中得到了广泛应用。铝模的优势包括轻质、便于施工、承载力高、安全、稳定性好、标准化程度高以及成型质量好、周转率相对较高，周转次数平均为300 次，约为木模的30 倍[2]。

此外，铝模可以实现早拆模，而且拆模后可以得到理想的表面效果，甚至与抹灰的效果相同，解决了木模由于拼缝不严而导致的胀模、漏浆等质量缺陷问题。现如今，铝模已经成为标准层施工中的首选施工方式，但在非标准层施工中，如果全部采用铝模施工，则施工成本较高，而如果全部使用木模施工，那么模板周转率相对较低，综合成本较高。因此，避难层等特殊结构施工中，可采取铝木结合的施工方式[3]。

2.2 铝木结合施工技术的优势

铝木结合施工技术的优势主要体现在以下几个方面。一是铝木结合可以降低施工难度和施工成本[4]。二是避难层施工中，如果全部采用铝模，就会对脱模油产生较强的依赖性，如果脱模油漏涂或者涂抹不均匀，便会给后期施工带来安全隐患，使得残渣不能被完全清除，容易产生麻面等问题。而对铝模、木模进行联合使用，可以有效降低对脱模油的依赖性，减少脱模油的使用，从而降低混凝土出现麻面的可能性，确保其表面光滑度、平整度符合设计要求[5]。三是避难层施工中，如果全部采用铝模，则很容易出现棱角形状改变的现象，同时铝模单一使用会使模板与模板之间的间隙不断增大，这就需要施工人员在实际施工中采用敲打拼装的施工方式。这样的操作可以使模板拼装得更加完美，但会对剪力墙的垂直度造成一定的影响，进而影响整体施工质量。而对铝模、木模进行联合使用可以有效解决这一问题，不仅可以确保剪力墙的垂直度达标，而且可以有效控制楼板的水平度，从而保障避难层的施工质量。

3 铝木结合施工技术的应用策略

3.1 工程概况

建筑面积为2 560 000 m2，某超高层住宅项目包括A、B 两个地块，其中A 地块2 号楼、5 号楼、7 号楼与B 地块2 号楼存在避难层。A 地块2 号楼的避难层有两层，分别为11 层和20 层，单层接触面积为6 769.00 m2；A 地块5 号楼的避难层有两层，分别为17 层和32 层，单层接触面积为6 221.56 m2；A 地块7 号楼的避难层有两层，分别为17层和32层，单层接触面积为6 221.56 m2；B 地块2号楼的避难层有两层，分别为16 层和28层，单层接触面积为6 188.20 m2。A 地块2 号楼避难层的层高为3.30 m，A 地块5 号楼、7 号楼与B 地块2 号楼避难层的层高均为2.95 m，该项目标准层的层高为2.95 m。

对该项目的实际情况进行调查和分析发现，其施工中面临着一些难点：第一，避难层的客厅位置部分上空，层高由原来的2.95 m 变成5.90 m，铝模仅有一套，墙柱位置需上下分层浇注，梁板位置需使用木模、钢管脚手架进行施工，木模、铝模的交接位置容易发生错台、漏浆等问题，应给予重点关注；第二，避难层部位存在部分外挑板，而下部标准层无外挑板，因此施工中需要搭建工字钢以便于搭设模板支撑架体，需要提前做好设计与施工预埋。

3.2 铝木结合体系设计

为充分发挥铝木结合施工技术在超高层住宅避难层结构施工中的优势，必须做好铝木结合设计。现以本超高层住宅项目A 地块5 号楼为例，对铝木结合体系进行优化设计。A 地块5 号楼的标准层层高为2.95 m，避难层层高同样也是2.95 m，客厅上空层高为5.90 m，是标准层的两倍，所以该处墙柱采用铝模施工，而梁板使用普通钢管脚手架支模架体（木模）施工。在对5 号楼的16 层墙柱和17 层梁板施工中，客厅上空位置墙柱铝模平整，梁板无需拼装。17 层墙柱、18 层梁板施工中，墙柱铝模正常上翻，梁板位置搭设支模架、安装钢管斜撑，支撑体系为40 mm 地脚铝+2 600 mm墙板+350 mm K 板+2 600 mm 墙板+20 mm C 槽。

在客厅上空的位置，安装钢管脚手架，形式为扣件式，无需进行墙柱施工。梁支模体系仅包括结构板支模，其规格为100 mm 或110 mm，选择普通钢管支撑架制作支模架体。

1 200 mm×1 200 mm 为标准层铝模间距，由于客厅上空的层高为5.90 m，是标准层的两倍，因此需要支模架的高度为5 900 mm，使用普通的钢管搭设支模架，其间距为1 000 mm×1 000 mm，步距为1 800 mm。5 号楼16 层墙柱、17 层梁板施工中，严格按照立杆排布图的要求进行施工操作，普通钢管脚手架从16 层结构板开始搭设至17 层+2.50 m 的位置。这种情况下，客厅空洞位置的支模架可以作为防护架，将安全兜网铺设在第三步架体位置，可起到防护的效果。同时，普通钢管脚手架下设置两层铝模立杆支撑。

本项目中，墙板采用与标准层相同的铝模配置。客厅上空部位设置的厚度为15 mm 的厚木模板，木枋的规格为40 mm×90 mm，支模架自由端长度不大于500 mm，顶托丝杆外露长度不超过300 mm，木模与C 槽交接的位置使用销钉将木模卡住。爬架提升后，再对避难层出外墙结构进行施工，并在避难层下层预埋工字钢。

3.3 铝木结合施工

为确保铝木结合施工质量，应提前做好相关施工准备。

第一，为确保施工顺利开展，应高度重视现场勘查工作。勘查过程中，对超高层住宅项目所在地区的天气情况进行调查，尽量避开雨天施工，以确保施工效率与质量。对现场勘查结果进行深入分析，并在此基础上选择合适的施工技术，制订科学、可行的施工方案，确保施工顺利开展。实际施工中，施工人员应严格按照施工方案进行施工。

第二，应确保材料、设备质量。为确保铝木结合施工质量，应从源头入手，加强对施工材料、施工设备质量的控制。针对施工材料，应选择由正规厂家生产的、具有质量合格证书的材料，并加强对材料质量的检查，不合格材料、过期材料以及受损材料等不可投入使用。同时，应加强对施工设备的管理，定期对施工设备进行检查、维修，确保施工设备始终维持在良好的状态。

第三，加强施工队伍建设。应加强对施工人员的培训，使施工人员全面掌握施工技术、施工流程，同时提高施工人员的责任意识和安全意识，以保障施工质量。施工前，应做好技术交底工作。

铝木结合施工中，应注意以下几个环节。第一，型钢脚手架搭设。对悬挑钢梁进行固定的时候所使用的U 型环，选择可周转锚固螺栓。搭设模板的时候，应预埋PVC 套管，直径为25 mm，根据楼板厚度对套管高度进行合理确定，确保套管高出楼板顶标高50 mm 即可。将两根HRB 400 加强钢筋设置在锚环底，加强钢筋的直径为18 mm、长度为1.5 m。选择圆钢几字形锚环作为梁中锚环，直径为20 mm。混凝土浇筑完毕后，等到混凝土强度达到75%，便可以进行工字钢、U 型环的安装固定，并用木楔楔紧U型环与工字钢之间的空隙。每根工字钢都要设置两根直径为16 mm 的钢丝绳，辅助悬挑工字钢承载上部架体的重力，钢丝绳的一端固定在上层楼板边梁上面埋设的钢筋拉环上，另一端固定在工字钢悬挑端端部。

第二，支模架搭设。在铝木结合施工中，1 000 mm×1 000 mm 为支模架立杆间距，各接头中心与主节点之间的距离不超过步距的1/3，水平横杆步距为1.8 m。安装扫地杆，采用直角扣件将大横杆固定在立杆上，该立杆距离底座上皮不超过200 mm。支模架应在外侧全立面连续设置剪刀撑，从端部开始设置，每道剪刀撑的宽度均不可小于6 m 且不小于4 跨，将斜杆与地面之间的倾角控制在45°～60°。支模架体系结构层高为5.9 m，在顶部、底部分别设置一道水平剪刀撑，剪刀撑斜杆与水平杆或者是立杆之间出现交叉的时候，应使用旋转扣件对交叉点进行妥善固定。

第三，模板拆除。混凝土强度达到要求后，便可以拆除模板，根据同条件养护试块的抗压强度确定混凝土的强度。本项目中，模板拆除施工中应注意以下几个方面。一是墙体、柱。混凝土浇筑结束后12 h 混凝土不掉角、混凝土强度不低于1.2 MPa，满足以上3 个条件方可对墙体、柱模板进行拆除。二是梁、板。参照《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2015），混凝土强度达到相关要求后方可对现浇结构梁、板进行拆模。跨度＜8 m 的顶板、梁，混凝土强度达到设计强度标准值的75%方可进行拆模；梁跨度＞8 m，混凝土强度达到设计强度标准值的100%方可进行拆模。三是悬挑构件。混凝土强度达到设计强度标准值的100%后，方可对悬挑结构进行拆模。

4 铝木结合施工技术应用效果

该项目中，A 地块2 号楼、5 号楼、7 号楼与B 地块2 号楼存在避难层，均采用铝木结合施工方式，经过方案比对发现，与单一模板施工相比，铝木结合施工可达到缩短工期、提高经济效益的效果，具体如下。

第一是工期。铝木结合施工每层工期为7 ～10 d，比木模施工每层的工期减少了1 ～2 d，总工期可缩短8 ～16 d。

第二是经济效益。避难层采用木模施工方式时，需使用模板25 400.32 m2，木枋65.58 m3，钢管123 156.5 m，扣件17 526 支，材料费用约88 万元，人工费用约102 万元，总费用约190 万元，单位面积费用约74.64 元。采用铝木结合施工方式时，需使用铝模20 581.30 m2、木模4 819.00 m2，木枋13 m3，钢管21 563.6 m，扣件3056 支，材料费用约66万元，人工费用约89 万元，总费用约155 万元，单位面积费用约61.17 元。经计算，与木模施工相比，铝木结合施工可节约成本约35 万元，单位面积费用约节13.47 元。同时，本工程中标准层采用铝模，避难层采用铝木结合，在人员配置、材料使用方面更加便利，有利于缩短工期、降低成本，提高经济效益。