高落差傾斜勁性型鋼混凝土剪力墻高支模施工技術

鄒淵 鄧年春 陸建飛

摘 要：南寧萬科大廈北樓采用下部剪力墻-上部框架剪力墻（帶桁架轉換）的結構體系，首層落地斜墻建筑造型新穎，施工難度大.本文主要圍繞這種特殊高落差傾斜勁性型鋼混凝土剪力墻結構施工過程不同時變邊界條件下的模擬結果分析，合理確定分五段澆筑混凝土施工方案，同時重點介紹了落地斜墻“鋼結構支撐+鋼管腳手架支撐”模板支撐體系中三角墻及斜墻和雪糕筒斜墻支模架搭設控制要點.研究結果表明，該工程高支模施工技術方案安全可靠，滿足工程質量與規范要求，對類似工程的高支支模體系設計有所裨益.

關鍵詞：轉換層；勁性型鋼混凝土；剪力墻；施工；模板

中圖分類號：TU745.2 文獻標志碼：A

0 引言

近年來隨著國家經濟快速發展，人們對建筑不斷有新的認識和追求，高落差傾斜建筑物不僅滿足建筑構造藝術的新穎性需求而且可以實現多功能結構功能.特殊結構高支模施工技術關乎到建筑施工質量和安全，逐漸成為國內外學者研究的重點.現今大跨度懸挑高支模技術多采用格構柱體系、鋼筋混凝土構造柱體系，但針對高落差傾斜建筑結構支模技術的研究不足.本文以南寧萬科大廈北樓首層高落差傾斜勁性型鋼剪力墻為研究對象，基于有限元分析理論與高支模技術詳細介紹了落地斜墻“鋼結構支撐+鋼管腳手架支撐”模板支撐體系的施工技術，能很好解決該特殊結構的施工難點.

1 工程概況

南寧萬科大廈位于南寧市五象新區總部CBD，北臨五象大道，南臨云英路，東面為規劃的L路.項目總建設用地面積約2.55萬平方米，計容積率建筑面積約11.76萬平方米.該項目分為南北兩個地塊，南樓已施工至地上七層左右，北樓目前處在地下室施工階段，周邊分布陸續施工的多只項目，周邊用地較為緊張.北樓一層共設有3塊斜向落地剪力墻區域.包括一區：1-3～1-4/1-A～1-D軸范圍內的斜墻及三角墻，二區：1a-12～1a-13/1a-A～1a-D軸范圍內的斜墻及三角墻，三區：1-14～1-17/1a-1～1a-3軸范圍內的雪糕筒斜墻，分布向外分別傾斜23°和12°，如圖1所示.

2 斜墻施工過程不同時變邊界條件下的數值分析

2.1 施工模擬目的

1） 根據圖紙和施工方案資料，為保障斜墻澆筑過程施工安全與質量，進行北樓首層斜墻施工過程不同時變邊界條件下的分段澆筑模擬結果分析，得到施工過程中型鋼混凝土剪力墻的變形和應力等變化情況，確定分段澆筑混凝土施工方案的合理性，為安全順利地完成施工任務提供技術參考.

2）建立首層斜墻型鋼混凝土斜墻模型，通過對計算機模擬的施工過程進行計算，從而得到不同時變邊界條件下五次澆筑型鋼混凝土斜墻的應力以及變形情況，為實際施工過程中采用“鋼結構+鋼管腳手架”支撐體系搭設模板提供數值計算依據[1].

2.2 施工準備

1）依據資料：南寧萬科大廈北樓建筑與結構圖紙；落地剪力墻模板支撐施工專項方案；相關規范及標準.

2）技術方法：通過查看相關資料，對南寧萬科大廈北樓項目總體概況進行詳細了解，確定項目模擬分析的目的、技術方法，運用通用有限元軟件MIDAS GEN建立結構模型，進行北樓首層斜墻施工過程不同時變邊界條件下的分段澆筑模擬結果分析.

2.3 鋼結構支撐體系

為保證混凝土斜墻底模的側壓力能可靠地傳遞到鋼骨上，需要將鋼骨與模板系統進行有效連接，形成整體.對此，擬采用槽鋼對斜墻鋼骨進行加密，并將模板對拉螺桿與槽鋼焊接固定，使得模板體系的荷載能傳遞至鋼骨.連接方式如圖2所示.

2.4 荷載分析

經查荷載規范得支撐結構承受的荷載包括架體自重及混凝土側壓力[2].

1）斜墻模板支撐架側壓力計算[3]，如圖3所示.

2.5 施工過程不同時變邊界條件下的模擬結果分析

根據首層雪糕筒斜墻結構施工進度及混凝土澆筑的順序，考慮如下五個施工段，如表1所示.

3 模擬結果分析

針對MIDAS GEN分析結果，提取不同施工工況首層落地斜墻最大位移和應力，如表2所示.

經對首層落地斜墻施工過程不同時變邊界條件下的模擬結果分析，發現各工況下的三角墻及斜墻和雪糕筒斜墻結構，其最大應力和位移值符合規范要求和一般受力變化情況，因此，分五段澆筑混凝土施工斜墻是較合理施工方案[4].

4 斜墻施工要點和雪糕筒施工流程

4.1 斜墻支模架搭設控制要點

三角墻及斜墻支撐架搭設圖如圖5所示，其控制要點：

1）通過精細放樣，搭設滿堂支模架，橫距和縱距為900 mm，步距1 500 mm，一次搭設到頂，并布置斜墻定位鋼管， 用于放置木方模板等斜墻材料.

2）剪刀撐采用滿堂腳手架加強型布置，與地面夾角45°～60°，架體外部周邊及內部縱橫向剪刀撐每五跨布置一道，水平剪刀撐兩步設置一道.為提高支模架整體穩定性，施工范圍內支模架必須與周邊結構或已有支模架相連.

3）每兩步設置一道抱柱箍，與臨時構造柱相連.

4）進行第一段墻體澆筑，水平施工縫設置于斜墻交接節點以上300 mm處，離首層板最大距離3.94 m，標高為-1.63 m.

5）首次混凝土澆筑設置三道落地斜撐桿，水平向間距0.9 m，直接支頂于地下室頂板[5].

4.2 雪糕筒支模架搭設控制要點

雪糕筒支模架搭設如圖6所示，其控制要點：

1） 雪糕筒斜墻從頂板開始分5次澆筑，澆筑高度分為4×3.5 m和3.3 m，雪糕筒斜墻施工時水平拉結必須可靠.

2） 主傾斜方向的不平衡力考慮用斜撐支撐，斜撐布置為沿墻高和水平方向分布為1 200 mm和600 mm，斜撐沿線架設每根立桿相連.

3） 各方向剪刀撐布置，垂直雪糕筒墻面剪刀撐如圖每跨均布置一道，環墻面方向剪刀撐3 m布置一道，由外立面開始采用45°～60°搭設即可，水平剪刀撐兩步一搭設.

4） 雪糕筒斜墻按照600 mm×600 mm搭設滿堂腳手架，縱橫向水平桿與模板頂緊，增加斜墻內側模板穩定性.大梁處橫向加兩根立桿，一部分立桿用頂托搭設在橫向主愣上[6].

5） 雪糕筒斜墻配模圖及螺桿分布圖專業廠家深化[7-8].

4.3 雪糕筒施工流程

測量放線→剪力墻、暗柱、控制雪糕筒弧形圓線、鋼柱、二層梁線→鋼柱、梁安裝就位，校正→鋼柱、鋼梁焊接，同時焊剪力墻底部定位筋→零層板面（鉆孔）定位外圓龍骨→搭設外側圈梁及二層頂板梁的滿堂架→拉外側2層梁頂部標高13.35 m～-5.55 m的外圓控制線（根據模板厚+次龍骨厚+主龍骨厚）拉斜線→鋼管水平定位龍骨與滿堂腳手架水平桿焊接（成圓弧形與剪力墻弧形一致）→鋪豎向方鋼龍骨→邊鋪豎向方鋼龍骨與外圓模板→放置方鋼龍骨與外圓模板固定→完成外圓模板→釘竹條→暗柱鋼筋綁扎（因釘竹片暗柱外側鋼筋無法綁扎）→剪力墻外側兩道鋼筋綁扎→鉆對拉螺栓外側模板孔→留好外側螺栓長度與鋼骨焊接→綁扎剪力墻內側兩道鋼筋→綁扎內側兩道鋼筋時要調整好對拉螺栓上下左右的間距→放置控制剪力墻截面的頂撐（內圓模板依靠頂撐，在內側模板拼接處必須頂撐）→根據內側定位水平龍骨來對螺栓上下左右間距鉆內側模板孔，定位要準確→安放內圓模板→釘內側木方（或方鋼）次龍骨→放置內側水平主龍骨（根據標高定位）→調緊對拉螺栓進行加固→雪糕筒內側樓梯放線、插筋→加固外側模板、外側鋼管架體加固→搭設雪糕筒內側高支模架[9]，如圖7所示.

5 結語

當前建筑結構設計造型越來越獨特新穎，特別是高落差傾斜建筑結構的設計極具藝術特色，應用越來越廣泛，這對現場混凝土模板支撐體系設計技術、安全質量保證提出了更大的挑戰.本文通過對高落差傾斜勁性型鋼混凝土結構施工過程的MIDAS GEN有限元分析及雪糕筒斜墻施工工藝研究，得到如下結論：

1）通過針對斜墻施工過程不同時變邊界條件下的數值分析的模擬結果研究，確定分段澆筑混凝土施工方案合理，減少施工過程中由于施工工藝不合理導致斜墻產生較大殘余應力；

2）通過對施工過程中落地斜墻支模體系控制要點分析，提出“鋼結構支撐+鋼管腳手架支撐”支模體系，保證了首層落地斜墻施工質量和安全文明施工，且能為類似高落差傾斜建筑工程的施工方案設計提供參考.

參考文獻

[1] 于科，杜洪利，孫偉，等.超大懸挑桁架施工模擬分析[J].建筑施工，2015，37（3）：375-378.

[2] 劉玉濤，黃堅，蔣金生，等.新澆混凝土對傾斜模板側壓力及支架受力分析[J].施工技術，2012，41（11）：85-87.

[3] 鄧宇，曾鑫，張鵬，等.FRP筋混凝土板抗彎承載力理論研究[J].廣西科技大學學報，2015，26（4）：80-84.

[4] 鄭磊.1m厚鋼筋混凝土超厚斜墻施工過程受力性能分析研究[D].合肥：安徽建筑大學，2014.

[5] 中華人民共和國建設部.混凝土結構工程施工及驗收規范：GB50204-1992[S].北京：中國建筑工業出版社，1992.

[6] 黃莊燈，鄧年春，陳立.橋面吊機吊裝支承鋼箱梁應力分析[J].廣西工學院學報，2012，23（3）：91-94.

[7] 冶金工業信息標準研究院. 鋼骨混凝土結構技術規程：YB9082-2006[S].北京：冶金工業出版社，2006.

[8] 中華人民共和國建設部.型鋼混凝土組合結構技術規程：JGJ138-2001[S].北京：中國建筑工業出版社，2002.

[9] 中華人民共和國建設部. 鋼結構設計規范：GB50017-2003[S].北京：中國計劃出版社，2003.

Abstract： North building of Nanning Wanker Building uses the structural system of the lower shear wall and the upper frame shear wall （with the truss conversion）. Architectural modeling of the first floor sloping wall is novel and the construction is difficult. This paper mainly analyzed the simulation results under different boundary conditions when this construction process of the special high drop inclined steel reinforced concrete shear wall structure is not the same. The construction scheme of concrete pouring is reasonably determined into five sections. At the same time， the control points of triangle wall， inclined wall and ice cream cone inclined wall formwork in steel structure support and steel scaffolding support formwork support system of floor inclined wall is introduced. The research results show that the engineering construction of high formwork technology scheme is safe and reliable and meets the engineering quality and specifications， and benefits the design of high formwork system of similar engineering.

Key words：conversion layer； steel reinforced concrete； shear wall； construction； formwork

（學科編輯：黎 婭）