超高層建筑鋁合金模板深化技術研究

趙永鋒，孫 菲

（1.碧桂園控股有限公司，廣東 廣州 511340；2.廣東省華美加工程顧問有限公司，廣東 廣州 510180）

0 引言

鋁合金模板（以下簡稱“鋁模”）技術起源于 20 世紀 50 年代的美國，然后由加拿大、墨西哥、巴西等國家逐步向馬來西亞、韓國、日本等亞洲國家的建筑領域中發展［1］。我國內陸在 20 世紀 90 年代后開始從周邊國家及我國香港等地區引進鋁模技術，在建筑施工領域中逐步代替原有的竹木膠合板模板。特別是隨著我國“以鋼代木”“節能減排”等一系列政策出臺后，綠色建筑的發展理念越來越成為建筑行業發展的主流。

鋁模相比于木模板和組合鋼模板，具有循環使用次數多、模板套數少、成型質量好等優點，越來越受到建筑行業的關注。理論上，鋁模可達到 150～300 次循環。30 層左右的建筑，鋁模和木模的費用接近。當結構高度達到 60 層時，鋁模的費用是木模板的一半，如圖1 所示。可見，超高層建筑鋁模在經濟性上有較大的應用前景。

隨著鋁模的廣泛應用，鋁模深化設計不足導致的施工問題正逐漸凸顯。在前期圖紙深化不到位的情況下，會導致施工過程中有較多的設計變更。由于鋁模是在鋁模廠集中加工制造的，轉運到施工現場很難進行模板改造。所以因前期深化設計不到位而發生中途設計變更會導致施工進度變慢、施工周期延長、施工費用增加。更甚者，有些變更是無法實現，只能施工完成后進行二次改造，會造成更大的時間成本和資金成本的浪費。

鑒于以上原因，前期的圖紙深化就顯得尤為重要。特別是對于目前提倡的“零變更”設計施工，前期圖紙的深化更是重中之重。

1 工程概況

廣州碧桂園中心位于廣州市增城萬達廣場南側，位于增城區核心商圈。本項目地下 4 層，地上 47 層，總建筑高度為 152.15 m，為框架-剪力墻結構。1～2 層、43～47 層為非標層，16 層和 32 層為避難層。樓板厚度有150、200、260 mm 3 個尺寸，剪力墻有 200 mm和 300 mm 兩個尺寸，標準層墻柱布置圖如圖2 所示（節選）。

圖2 標準層墻柱布置圖

2 支撐體系優化

鋁模深化設計一般包括支撐體系設計、模板體系設計、水電暖配套設計等方面。鋁模深化設計的前提是建筑圖、結構圖、裝修圖等施工圖紙完成并通過圖紙會審，并且鋁窗、欄桿、電梯、消防等分包單位確定，提供各專業深化圖紙。鋁模深化前需完成的圖紙如表1 所示。

支撐體系設計時，確定使用螺桿體系或者拉片體系。根據樓層高度確定背楞間距、斜撐間距、支撐立桿間距等。

表1 鋁模深化所需圖紙清單

本文以廣州碧桂園中心為應用背景，重點介紹鋁模支撐體系深化重點。層高在 3.2 m 以下時螺桿體系可采用內墻 4 道背楞，外墻 5 道背楞的加固方式。背楞之間的間距≤ 800 mm，背楞加固示意圖如圖3 所示。背楞采用直徑不小于φ18 的螺桿對穿墻體加固［2］，螺桿型號選用標準如表2 所示。

圖3 背楞加固示意圖（單位：mm）

表2 螺桿型號選用標準

支撐立桿的間距不宜大于 1 300 mm×1 300 mm，衛生間、廚房等樓板較小的位置，需要根據樓板的配模設計支撐立桿的間距［3］。斜撐間距不宜大于 2 000 mm，斜撐宜對稱布置；山墻等斜撐無法對稱布置的位置，需要減小斜撐的間距，斜撐間距宜減小到 1 600 mm。斜撐的角度需要符合受力特性，一般短斜撐的角度為10°～20°，長斜撐的間距為 45°～60°，背楞及斜撐安裝如圖4 所示。

圖4 背楞及斜撐安裝示意圖（單位：mm）

模板設計是鋁模深化的重點。為了達到規范配模，增加循環使用次數的目的，樓板、梁底板、梁側板和墻柱模板均根據鋁模生產的模數采用固定的幾種尺寸規格。這樣有利于使模板標準化，即使建筑物的高度和戶型不同，也可以增加模板的循環使用次數，標準板的尺寸如表3 所示。當樓層高度較大，標準板不能滿足配模需求時，可以使用承接模板滿足配模需求，承接板的尺寸如表4 所示。

表3 標準板尺寸 mm

表4 承接板尺寸 mm

3 內隔墻體系深化

鋁模板有較好的強度和剛度，澆筑成型的混凝土可以達到免抹灰的效果。混凝土免抹灰具有降低抹灰成本、增加房間使用面積、根本解決抹灰層空鼓開裂等質量通病的各種優勢，在現行房地產行業得到越來越廣泛的應用。

與混凝土免抹灰配套使用的新工藝為免抹灰內墻板或薄砌薄抹的高精度砌塊砌體隔墻，下面分別研究兩種隔墻體系的深化要點。

3.1 內墻板

目前使用較多的內墻板有 ALC 板、陶粒混凝土墻板、石膏輕質隔墻板等，其具有材料輕、強度高、保溫隔熱、隔音、耐火、耐久、抗凍、抗滲等優點，在建筑行業使用越來越多。使用內墻板時要提前進行墻板深化，確保施工過程滿足進度和質量的要求［4］。

以陶粒混凝土墻板為重點研究內隔墻板的深化要點。為更好地配合使用內墻板體系，在前期鋁模深化時，需要把樓板尺寸歸并，歸并后的效果如圖5 所示。 樓板厚度宜歸并 3 種尺寸，便于內墻板的長度標準化。

圖5 結構樓板尺寸歸并

隔墻板的厚度一般為 90 mm、95 mm，長度根據層高的不同為 2.2～3.5 m，常用寬度為 600 mm。墻板內外兩個面四周會有寬度為 30～50 mm、深度 5 mm 的壓槽。內墻板與混凝土結構有兩種拼接方法，分別為：順接和丁接。順接又分為單板順接和雙板順接，其深化原理圖如圖6～7 所示。丁接也分為單板丁接和雙板丁接，其深化原理圖如圖8～9 所示。

在墻板與墻板、墻板與混凝土結構拼裝完成后，兩者拼接部位有寬度為 60～100 mm、深度為 5 mm 的凹槽。該凹槽使用耐堿玻纖網和專用填塞砂漿填 充，可以有效防止墻板間或墻板與混凝土接縫間的開裂，內隔墻板實物圖和安裝完成的效果如圖10～11 所示。

圖6 單板順接深化圖

圖7 雙板順接深化圖

圖8 單板丁接深化圖

圖9 雙板丁接深化圖

圖10 陶粒混凝土隔墻板

圖11 陶粒混凝土隔墻板安裝效果

3.2 高精度砌塊砌體

在混凝土墻免抹灰、高精度砌體薄抹灰的施工工藝中，需要在混凝土剪力墻上留置抹灰企口。該企口的作用是使砌體抹灰完成面與混凝土結構面齊平。同時，在混凝土結構與砌體交接部位的企口掛耐堿玻纖網有效防止墻體開裂。

剪力墻與砌體墻的搭接方式分為：丁接和順接。抹灰企口的尺寸為 10 mm×100 mm。丁接和順接的深化方法同內隔墻板。

前期鋁模深化時要結合施工圖紙，充分考慮混凝土結構墻與砌體填充墻的交接位置，預留企口。高精度砌塊需要提前定制，使用縮尺砌塊。剪力墻、填充混凝土墻等墻厚為 200 mm 時，需要配合使用厚度為 190 mm的高精度砌塊；衛生間等其他厚度為 100 mm 的墻體，需要配合使用厚度為 90 mm 的高精度砌塊。

4 外窗防水體系深化

4.1 外窗防水企口深化

為了解決傳統工藝外窗滲漏問題，鋁模深化時外窗設置防水企口。防水企口的尺寸根據鋁窗型材確定，一般企口深度為 h=20 mm，寬度 B=30 mm+400 mm+型材寬度。需要注意普通房間的外窗厚度和避難間的外窗厚度不同，深化時要特別注意兩者的企口尺寸不同。

外窗的安裝固定方法有兩種：內脹栓固定和“幾字”碼固定。這兩種方法固定外窗時，均需要混凝土企口壓窗框 10 mm，以達到企口防水的效果，普通窗和防火窗防水企口尺寸和外窗固定如圖12～13 所示。

圖12 普通窗防水企口尺寸和外窗固定（單位：mm）

圖13 防火窗防水企口尺寸和外窗固定（單位：mm）

4.2 外窗鷹嘴滴水線深化

為防止外窗雨水倒流到室內，窗沿部位會設置滴水線。傳統木模工藝使用 PVC 成品滴水線二次安裝，該施工方法觀感不佳、防水效果不好、增加成本。使用鋁模施工時可以通過前期深化，實現鷹嘴式滴水線與主體結構一次澆筑成型。該施工方法具有防水效果好、不需要二次施工、觀感好、節約成本等優點。深化大樣圖和成型效果圖如圖14～15 所示。

圖14 鷹嘴滴水線深化大樣圖（單位：mm）

4.3 空調外機飄板結構找坡

圖15 鷹嘴滴水線成型效果圖

為了防止空調外機飄板積水，需要在該處飄板進行 5 % 的找坡。傳統木模施工方法為建筑找坡，該施工方法具有砂漿找坡容易空鼓脫落、施工復雜、增加成本等缺點。在鋁模施工中，為了解決以上的缺點，鋁模板深化階段做模板一次壓槽深化，可以實現結構一次性找坡，如圖16 所示。

圖16 空調外機飄板結構找坡深化圖（單位：mm）

4.4 外窗臺結構找坡

為了防止外窗窗臺積水倒流到室內，在鋁模施工工藝前期深化階段，對窗臺部位進行結構找坡深化。外窗臺鋁模板深化為 2 cm 的防水企口，同時做窗臺的向外找坡設計，找坡坡度為 3 %，如圖17 所示。

圖17 外窗臺結構找坡深化圖（單位：mm）

5 消防箱預留洞口深化

為了增加公區的使用空間和美觀性，對消防箱安裝洞口進行提前深化，達到消防箱暗埋或半暗埋的效果。消防箱的進水方式可分為“下進水式”和“背進水式”。“下進水式”洞口寬度為 15 mm+箱體寬度+15 mm，洞口高度為 15 mm+洞口高度+200 mm；“背進水式”洞口寬度與“下進水式”相同，洞口高度為 15 mm+洞口高度。15 mm 為箱體周邊砂漿的寬度，200 mm 為消防管進入箱體的安裝空間。深化圖如圖18～19 所示。

圖18 消防箱“下進水式”深化圖（單位：mm）

圖19 消防箱“背進水式”深化圖（單位：mm）

6 飄窗鋪貼深化

由于外窗防水企口深度有 2 cm，與傳統施工工藝相比，鋁合金窗框型材被防水企口壓掉 1 cm，房間飄窗貼磚厚度會變薄。由于飄窗部位的溫差變化比較大，加之瓷磚鋪貼厚度不足，很容易產生瓷磚鋪貼空鼓。為從根源上解決此類問題的發生，飄窗處鋁模板進行壓槽，使飄窗板比防水企口低 2 cm，增加貼磚厚度，具體深化圖如圖16 所示。

7 全現澆外墻拉縫板深化

為了提高外架形象和安全性，使用鋁模板施工時一般也會使用全鋼爬架。全鋼爬架有如下優點：極大改善了作業環境，消除火災隱患，可靠性較高，杜絕了高空墜落和物體打擊，將高層建筑施工事故減少一半等。

使用全鋼爬架時，為了避免建筑物臨邊臨空等安全隱患，減少外墻砌磚和抹灰，外墻使用全現澆外墻。根據結構設計，外墻作為受力墻的混凝土和作為填充墻的混凝土需要斷開，以保證實際施工的結構與結構設計計算模型保持一致。為此，需要用到結構拉縫板把受力混凝土和填充混凝土分割開來。

按照常規的拉縫板安裝方式，拉縫板尺寸與墻體等厚，會在拉縫板處產生開裂，影響結構使用功能和后續裝修效果。為了從根本上避免該類問題的發生，需要對拉縫板及安裝位置進行深化［5］。

使用縮尺的拉縫板，使拉縫板每邊有 2 cm 的保護層厚度。根據結構圖確定安裝拉縫板的位置，在鋁模深化底圖上標注拉縫板的位置，該處的鋁模板做壓槽處理，壓槽深度為 2 cm，寬度為 5 cm+拉縫板厚度+5 cm，深化圖如圖20 所示。

圖20 拉縫板深化圖（單位：mm）

待到主體結構封頂，建筑物進行較充分的沉降變形后，再使用與混凝土同強度的微膨脹水泥砂漿收面。該施工工藝保證受力混凝土和填充混凝土分隔，且預留足夠的時間再進行收面，保證受力的合理性和預防拉縫板處開裂。

8 結語

鋁合金模板在超高層建筑中的應用越來越廣泛，做好前期圖紙的深化是非常重要一環。基于此，本文結合實際工程案例，著力于研究鋁合金模板在超高層建筑應用中的深化問題，提出的外窗防水體系深化、拉縫板深化等新的深化方法，給工程實際應用提供有效的參考。