创新方法在超高层建筑“铝模+爬架”组合体系中的应用研究

余子伦　储智强　刘恒志

摘 要：随着城市化和经济发展，超高层建筑的建设也越来越普遍，超高层建筑的施工对于施工技术和施工管理提出了更高要求。为了探究超高层建筑模式下的新型施工工法，基于“铝模＋爬架”施工技术，依托武汉国博新城项目工程实例，详细阐述了高层建筑中爬架和铝模板施工工艺，介绍了超高层建筑中“铝模＋爬架”配合施工的应用优势。通过在超高层建筑“鋁模+爬架”组合体系施工中应用TRIZ理论，解决了施工生产中的实际问题，为创新方法在其他工程施工中的应用提供了示范，也为超高层建筑施工关键技术积累了宝贵的实践经验。

关键词：超高层建筑；铝模；爬架；TRIZ；创新方法

中图分类号：TU974 文献标识码：A Doi：10.3969/j.issn.1672-2272.202306087

Research on the Application of Innovative Methods in the Combination System of “Aluminum Mold + Climbing Frame” for Super High-rise Buildings

Yu Zilun，Chu Zhiqiang，Liu Hengzhi

（The 7th Engineering Co.， Ltd， China Railway Major Bridge Engineering Group， Wuhan 430056， China）

Abstract：With urbanization and economic development， the construction of super high-rise buildings is becoming more and more common， and the construction of super high-rise buildings has put forward higher requirements for construction technology and construction management. In order to explore the new construction method under the mode of super high-rise building， based on the construction technology of “aluminum mold + climbing frame”， we elaborate the construction process of climbing frame and aluminum formwork in high-rise building based on the project example of Wuhan Guobo New City， and introduce the advantages of “aluminum mold + climbing frame” in super high-rise building. The application advantages of “aluminum formwork + climbing frame” in super high-rise building are introduced. Through the application of TRIZ theory in the construction of “aluminum mold + climbing frame” combined system of super high-rise building， the practical problems in construction production were solved， which provided a demonstration for the application of innovative methods in other engineering construction and accumulated valuable practical experience for the key technology of super high-rise building construction.

Key Words：Super High-rise Building; Aluminum Mold; Climbing Frame; TRIZ; Innovation Method

0 引言

在我国建筑领域，随着技术不断进步，越来越多的建设项目采用附着式升降脚手架和铝合金模板等先进施工技术。铝合金模板本身具有重量轻、结构强度高、易于操作和不易变形等优点，同时可以通过不断优化设计进行结构调整，成为建筑行业技术人员青睐的选择之一。附着式升降脚手架安装在建筑结构上，通过升降装置逐层升降。相较于传统的悬挑钢管脚手架，附着式升降脚手架更加安全可靠，外观更简洁整齐。

TRIZ理论是前苏联海军专利调查员根里奇·阿奇舒勒及其同事于1946年提出的经典技术创新理论。在其领导下的研究机构对筛选出的数十万份专利进行分析，从各个发明问题的最有效解决方案中抽象出了TRIZ解决发明问题的基本方法，其中常用的有矛盾矩阵和40项创新发明原理[1]。尽管TRIZ理论在解决创新性问题方面表现出色，并且被广泛应用于其他领域，但在我国建筑行业中的应用仍相对较少。应用TRIZ理论来提高建筑行业的技术创新水平，潜力巨大。

1 工程概况

武汉国博新城项目位于武汉汉阳区新五里地区，工程总建筑面积12万m2；5#楼（-1/45）建筑高度138m、6#楼（-1/55）建筑高度168m、7#楼（-1/32）建筑高度98m，标准层高度3m，为保证工程施工质量、工期、经济效益，项目采用“铝模+爬架”新工艺施工。

通过运用TRIZ理论的分割原理，将原有模板进行分割，使得新型铝模容易安拆；通过运用TRIZ理论的动态特性原理，对爬架进行改进，使得爬架可进行升降；通过运用TRIZ理论的组合原理，将两项工艺组合，形成“铝模+爬架”新工艺。

2 铝模爬架组合体系施工工艺

2.1 铝模安装

模板安装时需要严格按照施工组织设计进行，第一步需要安装的是墙柱模板，只有墙柱模板安装完毕，整体足够稳定后方可进行梁板以及顶板模板的安装，待顶板安装完毕后及时进行周围模板的加固操作[2]。通过运用TRIZ理论的预先作用原理，铝模安装前由施工员及栋号长实施定位放线，放出墙柱边线及300mm控制线，铝模班组拼装前要进行复核。根据墙柱边线焊接定位钢筋，模板安装前，通过运用TRIZ理论的预先防范原理，清理模板表面水泥浆并均匀涂刷水性或乳液型脱模剂，严禁采用油性脱模剂。先进行墙柱模板的安装作业，从端部开始依次安装。封闭模板之前，通过运用TRIZ理论的预先作用原理，在墙模连接件上预先套PVC锥形套管。背楞阴角处严禁断开，阳角处采用45°对拉螺杆，平面连接处采用槽钢连接成整体。斜撑杆端与地面采用膨胀螺丝或预埋钢筋固定。顶板模板和梁板模板安装时先安装底模，然后再安装侧模，最后安装阴角模板，铝模的支撑立杆必须垂直。根据楼面配模图依次安装早拆龙骨、支撑、楼面模板，安装完成后涂刷脱模剂。安装K板，通过运用TRIZ理论的未达到或过度的作用原理，外墙外侧模板应高出结构标高50mm，并准确安装K板螺栓。

2.2 铝模拆除

浇筑的混凝土结构强度达到要求后，需完成向监理报备手续后，才能开始拆除模板。拆除墙柱模板应按斜支撑、螺杆背楞、墙模板先后次序拆除，采用Y型扳手，严禁暴力拆除；梁模拆除先拆底模再拆侧模，立杆保留；楼面模板拆除应按早拆头、龙骨、楼模板、阴角模先后次序拆除；通过运用TRIZ理论的有效作用的连续性原理，K板在上一层混凝土浇筑后才可拆除。

2.3 爬架安装

安装爬架前，准备好报装资料。检查底部基础架体情况，验收通过后才能开始组装爬架。铺设龙骨板→安装竖龙骨、辅助竖龙骨→加辅助支撑杆及斜拉杆→水平钢性拉结→安装第二、三道走道板→安装安全防护钢网片→安装导轨，第一道附墙支座件并卸荷→安装中节龙骨→连续组拼架体直到安装完架体为止→安装供电线路。

2.4 爬架提升

架体组装完成后，需要由专业分包组织总包单位、监理单位及相关人员进行正式验收。只有验收合格，并获得相关部门的批准后，才可以进入正常使用阶段。在准备工作完成确认后，可以开始爬架提升，通过运用TRIZ理论的分割原理，提升时需要分组分片进行，部分提升后需要进行位置调整并安装相关的支撑斜撑杆。在提升时需要注意，当到达底部时停止提升，并将该附墙支座支座卸下移往顶部安装好，然后才能继续提升[3]。在爬架提升的过程中，通过运用TRIZ理论的预先作用原理，需要将所有斜撑杆的定位和防坠措施全部松掉，直到提升到位后再次安装好定位和承重斜撑杆。在部分斜撑杆位置过高时，需要先将斜撑杆固定好，然后再进行卸荷工作。进行倒链时，电动葫芦电机需要反转，通过运用TRIZ理论的反馈原理，自动倒链系统将把传力倒链环链恢复到提升前的状态。总之，在架体提升的整个过程中，需要严格按照操作规程进行操作，安全稳定地完成每个步骤，保证架体安全可靠地进行提升和施工。

3 铝模爬架组合体系应用优势

3.1 安全方面

爬架相对于传统的悬挑式钢管外防护脚手架，极大提高了主体结构防护的安全性。传统的脚手架通常使用悬挑式扣件钢管脚手架，外加密目安全网和竹跳板。爬架的搭设方式则完全不同于传统的悬挑脚手架，通过运用TRIZ理论的组合原理，爬架主要以定型钢支架为骨架结构，采用螺栓连接钢网片和定型钢结构作业平台，以达到封闭式防护的目的，主体结构与架体间的间隙采用翻板封闭，有效保证了施工人员的作业安全。通过运用TRIZ理论的预先作用原理，铝模施工过程中通过预留的传料口进行材料传递，减少了材料设备的吊装，提高了施工作业的安全性。

3.2 质量方面

木模的加工制作及安装均需要人工完成，存在一定误差。采用传统的木模时，模板、方木浸水易变形翘曲，成型的现浇结构观感差，尺寸误差较大的部位需要后期修补打磨处理后方可进行装饰装修及门窗安装作业[4]。

通过运用TRIZ理论的复合材料原理，铝合金模板系统的组成部分包括铝合金板、钢背楞、支撑立杆及其他附件，这些部件组装完成后可以形成一个整体框架。由于这个框架采用了铝合金板、钢背楞等材料，具有轻量化、高强度等特点，并且每个部件结构合理，安装牢固，整体框架稳定可靠，不会出现胀模。铝合金模板的组件光滑清洁，按要求涂刷脱模剂，规范进行安拆，墙体平整度和垂直度就能达到施工要求。

3.3 进度方面

铝合金模板组装简单，安装不需要任何机械设备的协助，可完全由人工进行拼装，操作熟练的安装工人每天可安装20～30m2。铝合金模板系统是一种建造周期短、拆卸快速的模板系统，一般可以在3～4天内完成一层结构的正常施工。这种模板系统的优点在于拆卸方便、施工效率高，能够极大地改善施工进度，同时也方便于交叉施工。作业速度相较传统木模有较大提升。传统的作业方式在钢筋混凝土施工过程中，严重依赖技术过硬且有丰富经验的施工人员。一般來说，完成一层钢筋混凝土的流水作业至少需要5天时间，施工周期长，效率低下。

3.4 经济效益方面

一套铝合金模板配有3套支撑结构，使用铝合金模板快拆支撑体系，就可以快速周转，提高施工效率。相较于传统采用木模板的施工方式，工期至少缩短20%，同时可以大大节省传统模式耗材费用及机械设备租赁费用[5]。合理运用铝模爬架一体化技术，在施工现场产生的建筑垃圾量显著减少。同时，铝合金模板和传统木模板满堂支撑脚手架相比，需要的支撑撑架体周转料明显减少，材料损耗也更少。

4 创新方法应用

铝模安拆过程中，销钉销片并不是同时被卸下，因此掉落位置会相对不集中，散落各处，如果仅仅依靠人工去一个一个捡拾，不仅工作效率低下，而且还无法做到收集齐全，容易导致不必要的损耗。针对销钉销片收集的问题，运用TRIZ理论的多用性原理，将磁铁和弹簧加以组合发明了一种铝模销钉销片收集装置如图1所示，结构轻巧，方便携带，操作简单，可以使人在站立的状态下进行作业，节约人工成本，从而提高铝模销钉销片收集的效率。

在爬架提升过程中，爬架的钢丝绳在错层位置很容易和主体结构发生摩擦，为解决钢丝绳摩擦问题，运用TRIZ理论的曲面化原理，将原来直线移动的钢丝绳通过定滑轮导向，将装置安装在错层结构上为钢丝绳导向如图2所示。因此，在提升全钢爬架时可以避免钢丝绳直接与错层凸出层结构摩擦，通过滑轮结构为钢丝绳导向，减少钢丝绳的摩擦损伤，可以降低安全风险。

5 结语

铝合金模板和附着式升降脚手架组合体系在施工过程中充分发挥了铝模和爬架的优势，不仅在安全质量、进度和经济方面表现出明显优势，同时也符合国家建筑工业化和标准化的发展趋势。随着施工方法的不断升级，这种组合体系将逐渐得到更广泛应用，可提高施工效率和施工质量，为建筑行业的可持续发展做出更大贡献。

本文对“铝模＋爬架”施工工艺、应用优势等进行了详细介绍，并把TRIZ理论在项目中的应用进行了研究分析，为更多的项目采用本施工技术提供了借鉴经验。但对TRIZ理论在其他建筑施工技术上的应用分析还有待开展。在后续研究中，可通过系统分析各类专利成果，深入研究TRIZ理论，进而有效把握建筑行业未来的发展趋势，并推动技术创新在行业中的应用进程。

参考文献：

[1]郑称德.TRIZ的产生及其理论体系——TRIZ：创造性问题解决理论（I）[J]．科技进步与对策，2002，19（1）：112-114．

［2］王小军.超高层施工阶段竖向变形的研究现状[J]．建筑施工，2021，43（8）：1671-1676．

［3］王天亮.浅谈“铝模-爬架”在高层建筑中的配套应用[J]．居舍，2022（7）：35-37．

［4］霍建科.铝模爬架一体化技术在高层建筑施工中的应用[J]．工程机械与维修，2023（3）：198-200．

［5］刘首安，杨学康，王佳楠.铝模与爬架体系在高层住宅工程中的施工技术[J].建筑技术开发，2022，49（13）：63-65．

（責任编辑：张双钰）

基金项目：湖北省创新方法推广应用基地服务能力建设项目（2020IM020800）

作者简介：储智强（1997-），男，中铁大桥局第七工程有限公司助理工程师，研究方向：建筑建造技术。