超高層建筑外立面裝飾柱施工技術研究與應用

姜 捷

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

隨著我國現代化建設的高速發展，人們對建筑的審美要求不斷提高，外觀造型的多樣性體現了城市的建筑特色，其中外立面裝飾柱、裝飾線條等是組成和影響外立面效果的重要元素和因素。

建筑外立面裝飾柱一般由柱頭、柱身和柱基3部分組成，除具有承受結構質量外，還有外立面裝飾作用。目前建筑工程上外立面裝飾柱的設計施工大多采用混凝土結構，一般混凝土結構柱先跟隨主體結構施工完成，再采用干掛玻璃纖維增強混凝土（GRC）裝飾構件完成柱飾面[1]。GRC裝飾構件具有造型豐富、可塑性高、強度高的優點，但是對于超高層建筑外立面的大型裝飾柱體安裝，存在單體構件質量較大、搬運較難、易破損及高空作業安全隱患較大等缺點[2]。

本文以平安金融大廈外立面裝飾柱施工為工程實例，通過難點分析及試驗評估，優化施工工藝，通過定制鋼模，采用裝飾柱結構和造型一次性澆筑成形技術，不但保證裝飾柱施工整體質量，而且簡化工序、提高工效，同時取得了良好的經濟效益，可為類似工程提供參考。

1 工程概況

本工程位于上海浦東新區陸家嘴環路1333號，南鄰中銀和交銀大廈，總建筑面積16.4萬 m2，地下3層，地上主樓38層，高210 m；裙房4層，高23.7 m。上部結構體系主樓為鋼框架-支撐體系，外圍勁性框架結構；裙房為鋼筋混凝土框架結構（圖1、圖2）。

圖1 工程效果圖

圖2 結構框架

工程整體設計以歐洲古典風格為基調，外立面采用了大量的愛奧尼柱式（Ionic Order）羅馬裝飾柱，每根柱由柱基、柱身以及柱頭構成，柱高7.5 m，跨2個標準層，其中柱頭飾紋雕刻精美，由4個大圓形渦卷組成；柱身飾紋為半圓形溝槽，從下至上逐漸變細，上、下口直徑分別為900、1 200 mm；柱基較柱身粗大并帶弧形花紋，柱外飾面層采用真石漆噴涂（圖3）。柱結構為勁性混凝土柱，中心為十字鋼柱，從下到上的混凝土等級為C60、C50和C40。

圖3 裝飾柱立面

2 施工工藝確定

根據要求，裝飾柱施工工藝為先結構外圍十字鋼柱外側綁扎鋼筋籠，然后采用帶飾紋的玻璃纖維增強混凝土（GRC）構件作為永久性模板，最后澆筑混凝土形成整體。GRC材料具有可工業化規模生產、可塑性高、造型多樣等特點，被作為建筑裝飾構件運用廣泛，而作為結構施工模板在國內類似規模的工程使用極少，為保證裝飾柱施工質量，優化工藝，現場先后進行了2次試驗，具體如下：

2.1 試驗

經參建各方討論，決定通過全尺寸實物試驗方式來確定裝飾柱的工藝和流程，試驗中選用3種方法（圖4）：

圖4 裝飾柱試驗過程及完成效果

1）方法1：根據原設計要求，采用GRC構件直接作為永久性外模板進行施工。根據第1次試驗結果，為保證混凝土澆筑時模板的整體強度，在第2次試驗中，待GRC外模完成拼裝和校正后，用定制鋼箍對外模進行整體固定。

2）方法2：按照傳統施工工藝，先完成勁性結構混凝土柱施工，外飾面由GRC裝飾構件采用干掛工藝完成。

3）方法3：采用2種施工工藝結合，柱身飾紋較簡潔規則，采用定制鋼模一次性混凝土澆筑成形；柱頭和柱基飾紋較復雜，采用GRC裝飾構件干掛工藝。

2.2 試驗成果分析

從試驗結果看，3種方法裝飾柱的外觀效果和整體質量均能滿足要求，但綜合評估后發現，GRC板作為工廠模具澆筑預制構件，具有成品外飾加工精度高、可塑性強的優點，但受材質限制，在實際施工中還存在以下缺點：

1）GRC模板質量相比傳統鋼質和木質模板較重，分塊后的GRC模板及GRC干掛飾面板的單塊最大質量分別為300 kg和150 kg，人工拼裝精度和高空操作風險較難把控。

2）GRC產品受其材質限制，其邊角部位在運輸和拼裝中遇到磕碰時極易損壞，現場大量使用時的產品保護措施和后續修補工作量相對較大。

3）GRC模板間連接強度較差，需要另外定制鋼箍進行整體固定，導致施工工序及費用的增加。

4）由于柱身較高，混凝土澆筑時側壓力較大，使用泡沫條填縫和外貼膠帶的方法無法有效解決GRC模板接縫處的漏漿問題，外部清潔工作量較大。

與前2種方法中大量使用GRC構件不同，方法3采用了整體現澆和干掛2種工藝結合，充分發揮鋼模板和GRC的材質優勢，在確保施工安全和質量的前提下，既可減少工序，又可減少工程成本。

2.3 試驗結論

通過試驗，經參建單位綜合評估，確定按方法3的施工工藝進行裝飾柱施工，即柱身采用定型鋼模板外飾紋混凝土一次成形，柱頭和柱基采用GRC裝飾構件干掛工藝。

3 施工工藝及操作要點

3.1 鋼模板制作

根據建筑設計圖紙中柱身外飾水平分縫進行劃分（圖5），單根柱模沿高度分成6節，每節橫向根據完成面直徑變化和模板拆裝運輸要求，以圓周線對其分成均等的6塊，柱基與柱頭各分為4塊和2塊。通過上述方式，可將單塊鋼模質量控制在75 kg以內。

圖5 裝飾柱鋼模板拼裝

鋼模板柱身飾紋主要采用4 mm厚鋼板在工廠開模壓制完成，支承鋼楞為60 mmh 40 mmh 4 mm方鋼管，柱箍和邊框均為6.3#槽鋼，邊框連接加強部位為120 mmh 80 mmh 12 mm鋼板，連接件主要為U形卡和螺栓（圖6）。

圖6 柱身鋼模板標準分塊

3.2 鋼模板運輸

為保證裝飾柱鋼模板精度要求，便于裝飾柱鋼模板現場的拆裝與各部件之間的識別，每根柱模先組裝成形，然后分為6塊運輸至現場，編號就位。裝飾柱施工于主樓6層以上開始，單根裝飾柱鋼模板采用塔吊分節從地面運輸至結構施工樓層，然后根據預先編制的號碼，逐一水平運輸至相對應的裝飾柱位置。由于單節裝飾柱鋼模板體量較大，人工搬運強度較大，同時考慮運輸過程中減小模板變形和對樓面產生的荷載，特制了鋼模板運輸車以提高工效。

3.3 裝飾柱施工

3.3.1 定位

以設計圖紙為依據，在完成鋼結構十字柱的吊裝之后，在樓地面彈放鋼模內邊線、十字中心線以及外邊控制線，復核鋼柱平面尺寸正確后，還要對柱內插筋和鋼筋保護層進行檢驗，如有偏差應及時予以糾正，另在主筋上加焊定位短鋼筋，確保鋼模平面位置安裝正確。此外根據標高控制線，沿柱基鋼模板底部內邊線外側，做寬度60 mm的水泥砂漿找平層，確保鋼模板豎向位置安裝正確。

3.3.2 鋼筋綁扎

鋼結構框架完成后，按勁性柱結構施工圖進行鋼筋綁扎，因原設計采用GRC模板，現改用鋼模板后，造成柱身混凝土保護層增大，因此按設計單位要求在箍筋外側加設φ6 mm@300 mm鋼筋網片，沿柱身雙向布置。

3.3.3 鋼模板安裝

安裝模板要自下而上分節進行，用相反順序來進行相鄰上下節鋼模安裝，可以使安裝累積誤差能夠有效減小。安裝時先設置相鄰鋼模間的U形卡，再進行螺栓放置，為避免鋼模整體扭曲，初次緊固螺栓時應保留一定的調整空間，在完成整根模板安裝校正之后，再將所有螺栓按部位分節分塊對稱擰緊。另鋼模接縫間使用厚度為1.5 mm海綿條，鋼模緊固后可有效防止漏漿現象的發生。

3.3.4 混凝土

1）自密實混凝土配合比設計。裝飾柱混凝土一次澆筑高度為8.4 m，單根柱混凝土澆筑量為6.5 m3，原技術規格書上采用的是普通混凝土，但在現場施工中發現，因工程結構外框為勁性混凝土框架體系，在裝飾柱上部梁柱節點處的鋼筋布置非常密，沒有多余的位置設置導管。根據上述情況以及試驗結果，決定改用自密實混凝土，利用其高流動性、填充性和抗分離性的特點來滿足裝飾柱混凝土的強度和密實度要求。本工程裝飾柱自密實混凝土等級強度為C60，坍擴度550 mmf 75 mm。

2）自密實混凝土澆筑。混凝土到現場后應進行坍擴度測試，測試數值合格方可進行澆筑入模。混凝土澆筑采用地面固定泵和樓層泵管（硬管＋軟管），為保證混凝土流淌均勻，柱頂2個澆筑口應對稱布置，同時要確保澆筑連續一次性完成。柱內混凝土免振，在鋼模板外側采用了輔助振搗器來保證柱身飾紋部位混凝土的密實度，每個輔助振搗點時間控制在5 s左右。

3.3.5 拆模

根據試驗結果，柱混凝土強度達到約C15時拆除模板，能夠使柱身飾紋保持較為完好。按安裝模板相反順序從上到下進行拆除，單塊模板拆除應先用手拉葫蘆吊牢，然后用撬棒小心地將鋼模邊框撬松，待完全脫離后用人工葫蘆調離。

拆下的鋼模應及時修整，對表面的殘留物用鏟刀式小型磨光機清理，再涂脫模劑進行面層保護；對于有較大變形或者有部件損壞的，應及時校正，必要時可進行更換。

3.3.6 柱面混凝土修補

拆模后對于裝飾柱混凝土表面有缺損部位，主要用1∶2水泥砂漿和803膠混合材料進行修補。由于缺損部位主要是發生在相鄰2個半圓溝槽之間的豎肋和水平內凹分格縫部位，因此自制帶弧度的抹平修飾工具，以確保修補后裝飾柱豎肋飾紋上下線條一致，為下道面層真石漆噴涂工序打好基礎。

4 結語

為保證本工程外立面裝飾柱的施工質量，通過對裝飾柱建筑造型和結構體系分析，分3種施工方法進行試驗，在綜合評估試驗結果后，最終形成優化方案。根據工程實際應用情況，本工程針對裝飾柱所采取的工程技術質量措施是有效的，同時又取得了良好的經濟效益。希望本文能為類似工程提供參考。