高支模端部超長斜墻模板的設計與施工

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1 工程概況

某金融大廈為框架-核心筒結構，主樓24層，建筑面積為76 667 m2。整個建筑呈不規則的塔形（圖1）。為造型的需要，在其裙樓頂部高支模端部設計了高25 m的外傾混凝土斜墻（圖2），因此，該工程施工方案的確定及安全管理難度比較大。

圖1 建筑側立面

圖2 斜墻剖面示意

2 方案論證及選定

裙樓斜墻部位位置特殊，下部樓層梁板處于高支模區域，墻體上口外斜，高空、大尺寸斜墻難以支設穩固，并與下部高支模疊加，將大大增加施工難度。總體決策是：分段分層、合理調整施工順序，先行施工斜墻對應的下部高支模體系，以穩固基座，待下部高支模梁板混凝土達到設計強度時再進行斜墻混凝土的澆筑[1,2]。

超長斜墻模板支架的論證：

1）方案1：斜墻外部搭設高支模排架，由高支模排架來承擔斜墻產生的外向水平推力。方案分析：此方案的高支模排架構造措施繁瑣，與先澆結構連結困難，工藝較為復雜（需在斜墻中留置很多洞口以便排架橫桿穿越），安全風險大，偶發因素較多，特別是高支模排架抵抗水平力計算困難，難以量化。

2）方案2：斜墻模板采用鋼筋斜拉內控，即在先行施工的樓層板內預埋鋼筋錨環，在斜墻模板支立階段通過技術措施將斜向拉筋與模板形成可靠連結，用斜向拉筋分解水平力平衡斜墻的水平外傾力。方案分析：外側模架（無需受力計算）作為斜墻模板的安全儲備，斜墻模板力學體系簡明，計算便捷，施工人員可操作性強，材料用量經濟。

經反復論證，確定采用方案2，如圖3所示。

3 斜墻模板的設計計算

圖3 斜墻施工示意

混凝土斜墻WQ1（墻厚200 mm）中間局部有窗，驗算時不扣減窗所占混凝土體積；墻體外斜20o，層高4.2 m，斜墻高4.46 m，內側設2道φ12 mm拉筋，下道距板面2.6 m，上道距板面3.4 m，拉筋左右間距0.9 m（圖4、圖5）；計算時考慮上道拉筋受力，下道拉筋作為上道拉筋的安全儲備，在樓層面澆筑混凝土面（標高9.55 m、13.75 m、17.95 m）時按圖示對應位置預埋φ12 mm拉鉤，錨入板內；拉鉤與斜拉鋼筋位置一一對應并采用花藍螺栓連接，用以調節拉筋長度，校正墻模位置。花藍螺栓為OO型，螺旋扣號碼為1.7，許用負載力17 kN。

圖4 拉筋上部與墻板連接示意

圖5 拉筋下根部錨固連接示意

斜墻下部的梁及其對應的梁板屬高支模范疇，已由項目部編制專項方案并通過專家論證。該部分梁板強度達到設計要求后，將形成穩固的基座。此處9.55 m向上部位的排架作為防護和操作人員工作平面使用，不作為斜墻的受力構架[3,4]。

斜墻側模采用厚15 mm膠合板模，采用48 mm×95 mm木方作背楞，間距200 mm，雙鋼管作主梁，間距450 mm；采用φ1 2 m m對拉螺栓緊固（上下左右間距均為450 mm），經計算滿足要求。

取WQ1=900 mm墻長為計算單元，求解4.2 m層高WQ1墻底部的力學指標。為簡化計算，計算模型按梁模架計算，通過品茗安全2013計算軟件求解每0.9 m墻長施工時的墻底部的力學指標，過程如下：

新澆混凝土WQ1的截面尺寸為200 mm×4460 mm，計算跨度為8.4 m，結構層高19.4 m。

1）荷載設計：

（1）模板及其支架自重標準值G1k：面板為0.1 kN/m2，面板及小梁為0.3 kN/m2，模板面板為0.5 kN/m2，模板及其支架為0.75 kN/m2。

（2）新澆筑混凝土自重標準值G2k：取24 kN/m3。

（3）鋼筋自重標準值G3k：梁取1.5 kN/m3。

（4）振搗混凝土時產生的荷載標準Q2k：水平面模板取2 kN/m2。

（5）風荷載標準值ωk： 基本風壓ω0為0.45 kN/m2，風壓高度變化系數為1.32 kN/m2，風荷載體型系數為0.8 kN/m2，非自定義取0.48 kN/m2。

2）模板體系設計：新澆混凝土梁支撐方式為梁側無板（A），梁跨度方向立柱間距la為900 mm；梁兩側立柱間距lb為900 mm；步距h為1 800 mm；混凝土梁居梁兩側立柱中的位置為居中布置；梁左側立柱距梁中心線距離為450 mm；梁底增加1根立柱，布置方式為按混凝土梁梁寬均分，距梁左側立柱距離為450 mm；梁底支撐小梁4根，梁底支撐小梁最大懸挑長度150 mm。

設計簡圖如6所示。

圖6 設計簡圖

3）主梁驗算：主梁為φ48 mm×3 mm鋼管，可調托座內主梁1根，彈性模量E=206 000 N/mm2，抗彎強度設計值[f]=205 N/mm2，抗剪強度設計值[τ]=125 N/mm2，截面慣性矩I=10.78 cm4，截面抵抗矩W=4.49 cm3。

主梁自重忽略不計，計算簡圖如圖7所示，主梁彎矩圖、剪力圖如圖8、圖9所示。

圖7 計算簡圖

圖8 主梁彎矩圖（單位：kN·m）

圖9 主梁剪力圖（單位：kN）

從主梁剪力圖中可知混凝土斜墻每計算單元的豎向總質量為：N=0.523+33.45+0.523=34.496 kN。

經計算（圖1 0），斜墻自重向外的傾力為F傾=14.876 kN，且合力點位于底面向上1/3處。風荷載對計算單元產生的水平力簡化計算為0.9×4.46×0.45=1.80 kN，則有N傾總= 14.876+1.80=16.676 kN。

根據力的平衡條件：1.4×N傾總=3.4×F上，求得F上= 6.866 kN。

從圖中拉筋與墻板之間的幾何尺寸可求得F上與上拉筋之間的夾角為：

可得N拉=F上/cosα上=12.24 kN，選用φ12 mm鋼筋作拉筋，允許力為Ntb＝12.9 kN，故滿足要求。

圖10 拉筋受力分析示意

選用OO型花藍螺栓，螺旋扣號碼為1.7，許用負載力17 kN，故設計安全。

4 斜墻模板方案實施要點

1）編制混凝土斜墻專項方案，連同下部梁板高模方案一起由專家論證；

2）對操作人員進行斜墻專項方案技術交底；

3）斜墻模板支立后按方案進行專項驗收；

4）澆筑時分上下2段進行；提前3 d澆筑高度至斜墻樓層梁下口50 mm處（樓層梁高為800 mm），其余上部與樓層梁板同時澆筑；

5）在澆筑頂部梁板時提前2 d以上，先澆筑斜墻內軸框架柱；采用鋼管扣件將框架柱與斜墻板形成有效剛性連接，增加斜墻板的安全儲備；

6）按高支模的要求在斜墻澆筑時安排技術、安全人員進行實時監控；

7）斜墻頂部樓層梁板混凝土強度達70%前不得松動和拆除斜墻模板，也不得松動斜拉鋼筋及花籃螺栓[5,6]。

5 斜墻模板實施流程

斜墻模板實施流程為：斜墻模板采用雙排拉筋進行加固→拉筋與上部帶絲紋鋼筋采用焊接連接→拉筋根部預埋鋼筋及花籃螺栓應用節點→拉筋穿越墻模板后，外側面用雙螺帽固定節點→斜墻模板施工→拆模。

6 結語

異形建筑超長斜墻的模板施工具有一定的技術和管理難度，通過優選合理方案、精心策劃，不僅滿足了施工安全、保證了工程質量，而且取得了很好的社會效益和經濟效益（圖11）。

圖11 完成后的效果圖