高层施工技术6

第6章现浇混凝土结构高层建筑施工教学提示：由于钢筋混凝土结构可以就地取材，耗钢量少，造价低，防火和耐火性能好，是我国高层建筑的主要结构形式。随着大量高层建筑的兴建，在模板工程、钢筋连接技术、围护结构施工等方面，大量适用于高层结构施工的技术都得到了长足的发展并已经大规模地应用。教学要求：本章让学生学习现浇混凝土高层结构施工中大模板、滑模、爬模、台模、永久模板等主要模板工程的施工工艺，掌握粗钢筋的常用连接方法，了解围护结构保温墙体的施工工艺，熟悉填充墙砌体施工工艺。6.1高层建筑模板工程模板是在施工中使混凝土构件按设计的几何尺寸浇铸成型的模型，是钢筋混凝土工程的重要组成部分，现浇钢筋混凝土结构用模板的造价约占钢筋混凝土总造价的30%，总用工量的50%。因此，采用先进的模板技术，对于提高工程质量、加快施工速度、提高劳动生产率、降低工程成本和实现文明施工都具有十分重要的意义。模板系统由模板和支撑两部分组成。对模板系统的基本要求是：(1)保证结构和构件各部分的尺寸和相互位置的正确；(2)具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇混凝土的重量和侧压力以及在施工过程中所产生的荷载；(3)构造简单，装拆方便，并便于钢筋的绑扎与安装，符合混凝土的浇筑及养护等工艺要求；(4)模板接缝严密，不得漏浆。目前，在我国高层建筑的现浇钢筋混凝土工程施工中，为简化模板安装、拆除，节省模板材料，加快施工进度，使用的模板除了定型组合钢模板以外，也使用了一些大型工具式模板，如大模板、滑模、爬模、台模等，更有一些工程使用了永久式模板。随着建设事业的飞速发展，模板技术已经迅速向工具化、定型化、多样化、体系化方向发展，并除木模外，已形成组合式、工具化、永久化三大系列工业化模板系统体系。6.1.1大模板施工1.大模板施工概述在高层建筑结构施工中，混凝土量大，模板的工程量亦大，为了提高混凝土的成型质量，加快施工速度，减轻工人的劳动强度，大模板施工方案应运而生。大模板是一种大尺寸的工具式模板，通常将承重剪力墙或全部内外墙体混凝土的模板制成片状的大模板，根据需要，每道墙面可制成一块或数块，由起重机进行装、拆和吊运。在剪力墙和筒体体系第6章现浇混凝土结构高层建筑施工·213··213·的高层建筑施工中，由于模板工程量大，采用大模板就能提高机械化程度，加快模板的装、拆、运的速度，减少用工量和缩短工期，所以得到广泛应用。表6-1钢模板及配件的容许挠度部件名称容许挠度(mm)钢模板的面积1.5单块钢模板1.5钢楞L/500柱箍B/500衍架L/1000支承系统累计4.0注：L为计算跨度，B为柱宽。为更好地发挥大模板的作用，它昀好能应用在两三幢建筑进行流水施工的高层建筑群中。如在单幢的高层建筑中使用，则该建筑宜划分流水段，进行流水施工，否则，每块大模板拆除后都要吊至地面，待该层楼板施工完毕后，再吊至上一楼层进行组装，这样将大大影响施工速度。大模板宜用在20层以下的剪力墙高层建筑中。否则在高空作业中，由于大模板迎风面大，模板在吊运和就位时较困难。大模板的工艺特点是：以建筑物的开间、进深、层高的标准化为基础，以大型工业化模板为主要施工手段，以现浇钢筋混凝土墙体为主导工序，组织有节奏的均衡施工。采用这种施工技术，有下述优点：(1)工艺简单、施工速度快。墙体模板的整体装拆和吊运使操作工序减少，技术简单，适应性强。(2)机械化施工程度高。大模板工艺和组合钢模板施工相比，由于模板总是在固定地位其工效可提高40%左右。而且由起重机械整体吊运，现场机械化程度提高，能有效地降低工人的劳动强度。(3)工程质量好。混凝土表面平整，结构整体性好、抗震性能强、装修湿作业少。但是大模板工艺亦有其不足之处，如制作钢模的钢材一次性消耗量大；大模板的面积受到起重机械起重量的限制；大模板的迎风面较大，易受风的影响，在超高层建筑中使用受到限制；板的通用性较差等，须要在施工中设法克服。目前我国采用大模板施工的结构体系有内外墙全现浇、外墙预制内墙现浇(内浇外挂)以及外墙砌砖内墙现浇(内浇外砌)三种。1)内外墙全现浇体系该体系适用于16层以上的高层建筑，它的全部墙体(除内隔墙外)均采用大模板现浇，内外墙全现浇工程由于外墙板不采用预制板，减少了外墙板的生产、运输和安装环节，因而降低了工程成本；同时现浇外墙还可以省去外墙板接缝处的防水施工。另外，内外墙采用大模板安装施工，可与装饰工程有机结合，做成装饰混凝土墙面或清水混凝土墙面，从而减少现场装饰的湿作业，加快了装修施工进度。这类建筑的楼板结构取决于建筑物的高度，当建筑物高于18层时，根据建筑物防火的要求，楼板用现浇钢筋混凝土楼板；而当建高层建筑施工·214··214·筑物为18层以下时，楼板可以采用预制板。2)内浇外挂体系该体系适用于16层以下并有建筑抗震要求的高层建筑。内浇外挂工程是以单一材料或复合材料的预制混凝土墙板作为高层建筑的外墙，内墙采用大模板支模，在现场浇筑混凝土。这种做法由于将预制装配化和现场机械化施工结合起来，发挥各自的特点，从而减少了模板的规格、数量并有利于解决外墙的综合功能，如保温、隔热和装修等问题，是国内外采用较多的一种高层大模板施工方法。3)内浇外砌体系该体系同样适用于16层以下并有建筑抗震要求的高层建筑。同内浇外挂体系相比，将外墙挂板改为砌筑的砖墙，它的隔热性能优于外墙板。内、外墙交接处采用钢筋拉结或设置钢筋混凝土构造柱咬合。目前，大模板施工工艺已成为高层和超高层建筑(剪力墙结构、框架—剪力墙结构、筒体结构和框架—筒体结构)主要的工业化施工方法之一，尤其是在高层住宅剪力墙结构中应用广泛。如北京昆仑饭店(剪力墙结构，地上26层，高度100m)、上海扬子江大酒店(框剪结构，地上36层，高124m)、天津和平商业城(筒体结构，地上45层，高159m)、深圳特区报业大厦(框筒结构，地上48层，高189m)等都采用了大模板施工工艺。2.大模板的构造与类型1)大模板的构造大模板由面板系统、支撑系统、操作平台和附件组成，如图6.1所示。图6.1大模板构造示意图1—面板2—横肋3—竖肋4—支撑桁架5—螺旋千斤顶(调整水平用)6—螺旋千斤顶(调整垂直用)7—脚手板8—防护栏杆9—穿墙螺栓10—固定卡具面板系统包括面板、横肋、竖肋等。面板要求平整、刚度好，使混凝土具有平整的外第6章现浇混凝土结构高层建筑施工·215··215·观，它可以采用钢板、玻璃钢板、胶合板、木材等制作，国内目前常用的面板材料为钢板和胶合板，均能多次重复使用。横肋和竖肋的作用是固定面板，并把混凝土侧压力传递给支撑系统，可采用型钢或冷弯薄壁型钢制作，一般采用[6.5槽钢或∟8角钢。肋的间距根据面板的大小、厚度、构造方式和墙体厚度的不同而定，一般为300～500mm。支撑系统包括支撑架和地脚螺栓。每块大模板采用2～4榀桁架作为支撑机构，并用螺栓或焊接将其与竖肋连接在一起，主要承受风荷载等水平力，以加强模板的刚度，防止模板倾覆，也可作为操作平台的支座，以承受施工荷载。支撑架横杆下部设有水平与垂直调节螺旋千斤顶组成，在施工时，它能把作用力传递给地面或楼板，以调节模板的垂直度。操作平台包括平台架、脚手板和防护栏杆。操作平台是施工人员操作的场所和运输的通道，平台架插放在焊于竖肋上的平台套管内，脚手板铺在平台架上。每块大模板还设有铁爬梯，供操作人员上下使用。附件主要包括穿墙螺栓和上口铁卡子。穿墙螺栓主要作用是加强模板刚度，承受新浇混凝土的侧压力，控制墙板的厚度。穿墙螺栓一般采用φ30mm的45号圆钢制作，一端制成螺纹，长100mm，用以调节墙体厚度，另一端采用钢销和键槽固定。为了能使穿墙螺栓重复使用，螺栓应套以与墙厚相同的塑料套管。拆模后，将塑料套管剔出周转使用。上口铁卡子主要用于固定模板上部，控制墙体厚度和承受部分混凝侧压力。2)大模板的类型大模板按形状划分有平模、小角模、大角模、筒形模等。(1)平模平模(如图6.1所示)是以一个整面墙面制作成一块模板，能较好地保证墙面的平整度。当房间四面墙体都采用平模布置时，横墙与纵墙混凝土一般分两次浇筑，即在一个流水段范围内，先支横墙模板，待拆模后再支纵墙模板。由于所有模板接缝均在纵横墙交接的阴角处，因此便于接缝处理，减少修理用工，模板加工量较少，周转次数多，适用性强，模板组装和拆卸方便。但由于纵横墙须分开浇筑，故竖向施工缝多，从而影响房屋的整体性。采用4mm钢板作面板时如作竖向拼缝，须在板缝处加焊角钢加强，胶合板面板其纵横缝处都须用不等边的角钢或T字形钢予以加固，施工较为麻烦。上述平模是以整面墙制作一块模板，虽结构简单、装拆灵活，但模板通用性差，并需用小角模解决纵、横墙角部位模板的拼接处理，仅适用于大面积标准住宅的施工。为了解决横、纵墙两次浇筑的问题，可以采用组合式平模。组合式平模是以建筑物常用的轴线尺寸作基数拼制模板，并通过固定于大模板板面的角模把纵横墙的模板组装在一起，可以同时浇筑纵横墙的混凝土。为适应不同开间、进深尺寸的需要，组合式平模可利用模数加以调整。为了解决通用性差的缺点，可以采用拆装式平模。拆装式平模是将板面、骨架等部件之间的连接全都采用螺栓组装，比组合式大模板更便于拆改，也可减少因焊接而产生的模板变形。(2)小角模小角模是为适应纵横墙一起浇筑而在纵横墙相交处附加的一种模板，通常用∟100×10的角钢制成。小角模设置在平模转角处，可使内模形成封闭的支撑体系，模板整体性好，组拆方便，墙面平整。小角模可以将扁钢焊在角钢内，拆模后会在墙面形成突出的棱，如高层建筑施工·216··216·图6.2(a)所示；另一种是将扁钢焊在角钢外面，拆模后会在墙面留下扁钢的凹印，如图6.2(b)所示。(a)扁钢焊在角钢内侧(b)扁钢焊在角钢外侧图6.2小角模1—小角模2—平模3—扁钢4—转动拉杆5—压板6—横墙平模7—纵墙平模(3)大角模大角模(如图6.3所示)是由上下四个大合页连接起来的两块平模，并由三道活动支承和地脚螺栓等组成。采用大角模布置时，房间的纵横墙体混凝土可以同时浇筑，房屋的整体性好，且还具有稳定、拆装方便、墙体阴角方整、施工质量好等特点；但是，大角模也存在加工要求精细、运转麻烦、墙面平整度差、接缝在墙的中部等缺点。图6.3大角模1—合页2—花篮螺栓3—固定销子4—活动销子5—调整螺栓第6章现浇混凝土结构高层建筑施工·217··217·(a)集中式紧伸器筒形模(b)分散式紧伸器筒形模图6.4筒形模构造示意图1—固定角模2—平面模板3—活动角模4—肋板5—紧伸器6—调节螺杆7—连接板(4)筒模筒形模有平模、角模和紧伸器(脱模器)等组成，是将一个房间的3面或4面现浇墙体的大模板通过挂轴悬挂在同一钢架上，墙角用小角模封闭而形成一个筒形单元体。主要用于电梯井和管道井内模的支设。采用筒模布置时，纵横墙体混凝土能同时浇筑，故结构整体性好，施工简单快速，减少了模板的吊装次数，操作安全，劳动效率高；缺点是模板每次都要落地，且模板自重大，需要大吨位的起重设备，模板加工精度要求高，灵活性差，安装时必须按房间弹出十字中线就位。筒形模的平模采用大型钢模板或钢框胶合板模板拼装而成。角模有固定角模和活动角模两种，固定角模即为一般的阴角钢模板，活动角模是铰链角模。紧伸器有集中操作式和分散操作式等多种形式。如图6.4所示。3.大模板的设计、制作加工与维修1)大模板的设计(1)大模板的设计原则模板设计必须和高层建筑的建筑、结构设计密切配合。往往建筑或结构上的改动，如楼板形式、门窗位置、走道挑梁的设置等都会影响模板设计。因为这些部位往往涉及到大模板的对拉螺栓位置设计、门窗框的固定、拆装模板的操作空间等。大模板的设计还要满足刚度、强度要求，确保在堆放、组装、拆除时的自身稳定，以增加其周转的次数。同时应采用合理的结构构造和恰当的钢材规格，以减少一次投资量。大模板的规格型号要少，通用性要强，能满足不同平面组合的要求。力求构造简单合理，便于拆装。模板组合应做到尽量能同时浇筑纵、横墙的混凝土。(2)大模板的型号、数量和外形尺寸的确定再根据流水施工段来确定模板数量。为了便于大模板的周转使用，常温情况下一