異形混凝土雙柱整體支模技術應用

李景龍，雷 立，荊少松，丁 慧

（中建八局第三建設有限公司北京分公司，北京 100089）

我國對各種高層、超高層混凝土結構模板體系的研究已較為完善[1～2]，但隨著建筑產業進一步發展，超高層建筑開始受限，建筑物從單純的大型化、超高化逐漸向高質量、特色化方向轉變，大量具有特色的建筑不斷涌現，異形混凝土結構及復雜節點越來越多。異形混凝土結構存在支模難度較大、質量控制難等問題，保證結構及復雜節點的施工質量，成為施工方必須解決的問題。為解決造型復雜的異形混凝土結構模板支設及加固問題，本文結合工程實例，介紹類半橢圓形混凝土雙柱整體支模技術。

1 工程概況

某工程總建筑面積102 847 m2，包括地上18層塔樓、4層裙房及4層地下室，平板式筏板基礎并設置抗浮錨桿。塔樓為鋼筋混凝土框架-核心筒結構，裙房為鋼筋混凝土框架結構。

本項目南北向超長，為實現結構伸縮縫功能及保證造型美觀，于裙房中庭區域7～8軸間、地上1～4層每層設置了4根類半橢圓形混凝土雙柱。雙柱左側半部分柱由半徑450 mm半圓及900 mm×500 mm矩形組成；右側半部分由半徑450 mm半圓與900 mm×400 mm矩形組成，兩者之間為寬150 mm伸縮縫。雙柱整體1 950 mm×900 mm（長×寬），高5 400 mm。見圖1。

圖1 半橢圓形混凝土雙柱

2 支模體系優化設計

2.1 方案比選

類半橢圓形混凝土雙柱屬于一種異形混凝土構件組合，平面由2條曲面及6條直線構成，結構較復雜、尺寸較大、柱身較高，伸縮縫定位要求高且操作空間受限，模板支設及加固較為困難。

傳統柱結構支模方案為每根柱單獨支設模板并分別加固，則此雙柱結構需要考慮共8個面的模板支設及加固，而在雙柱縫隙間的150 mm空間難以分別對兩根柱模采取有效的加固措施，雙柱的相對偏移也較難控制。

基于上述原因選擇整體支模方案，利用BIM技術進行施工模擬，將復雜的異形組合體輪廓重新整合為較簡潔的外表面及內部組合，降低需支模加固的構件輪廓復雜性。類半橢圓形雙柱外表面按照一個大型類橢圓單柱進行整體支模設計，只需要考慮4個面的支設及加固；內部進行木盒設計并制定相應的剛度、定位保障措施，實現結構模板的可靠支設及加固。

1）整體支模技術的根本在于對復雜的異形構件組合輪廓線解構并重組成更簡潔的外表面及內部組合，降低外輪廓復雜度，從而實現方便、可靠的模板支設及加固。

2）內部木盒設計是整體支模質量的關鍵。不同于單柱構造，木盒兩側在澆筑過程中存在混凝土高差，如因此發生偏位，將同時影響兩根柱的截面尺寸及保護層厚度；如木盒與外側模板封閉不到位，將導致內部跑漿，影響相鄰柱邊成型質量。內部木盒在混凝土澆筑完成后處于雙向受高度擠壓狀態，不利于模板拆除，需做專門措施。

2.2 整體支模方案

整體支模體系的外表面由2片厚18 mm、半徑450 mm的定型半圓形木模板及2片厚18 mm、寬1 050 mm的平直段木模板組成。平直段模板加固次龍骨采用50 mm×50 mm鋼包木，間距200 mm；主龍骨采用直徑48 mm、壁厚30 mm的雙鋼管,間距450 mm，最下端距地面不超過150 mm，每道主龍骨用2根12 mm對拉螺栓固定，兩端再各用雙鋼管鎖緊形成閉合的柱箍。半圓段模板加固采用寬40 mm、厚1.5 mm的鋼帶柱箍，間距不超過250 mm，底部第一道柱箍距地面不超過150 mm，緊固螺栓直徑12 mm。為了對模板進行保護，圓弧段模板也需垂直加設鋼包木龍骨，外側用鋼帶固定，緩沖振動壓力，有利于垂直定位，使模板受力形成一個整體。經計算，板面強度、撓度、柱箍強度、龍骨強度、螺栓強度均滿足要求[3～4]。

支模體系內部放入150 mm×900 mm的矩形定型木盒。木盒需具有良好的強度、剛度、定位及密封性，可拆除，由15 mm厚模板釘制，內裝120 mm厚擠塑板，保證整體抗壓性與局部撓度。木盒釘制時應用垂直雙縫縫隙方向的模板壓住平行雙縫縫隙方向的模板，釘子由垂直雙縫縫隙方向的模板表面釘入，嵌固進平行雙縫縫隙方向的模板側邊，便于后期的拆除施工。木盒寬度方向宜略＞900 mm且外圈龍骨排布時需注意對正木盒位置壓住木盒，保證外側模板閉合后經龍骨頂緊可與木盒之間貼合緊密，防止混凝土向雙柱間縫隙區域跑漿。木盒兩側沿高度方向每600 mm一道于柱鋼筋上焊接2根T形鋼筋頂模撐定位，因混凝土澆筑難以保證絕對對稱，良好的定模撐配置可給模板體系提供足夠的支撐，對抗一定范圍內木盒兩側混凝土澆筑高差對木盒的偏移影響。見圖2。

圖2 類半橢圓形混凝土雙柱整體支模BIM模型

3 支模體系施工

3.1 整體支模方法

施工前，利用BIM軟件進行三維交底，直觀展現出施工中各項關鍵細節，保障施工人員對施工方法清楚明白。

1）按圖紙彈好柱定位軸線，按標高抹好水泥砂漿找平層，保證標高及柱軸線位置準確。

2）安裝雙柱中間伸縮縫部位木盒。安裝前應在木盒貼向兩側柱面的板面上涂刷脫模劑，保證順利拆模；安裝定位后，在木盒下口用砂漿填縫，防止澆筑時木盒下部流入泥漿浮起。木盒模板拼縫處用透明膠緊密貼合，防止跑漿。

3）安裝就位預拼的各片柱模。先將相鄰兩片就位，使用鋼管拋撐或用鐵絲與主筋綁扎臨時固定，隨后逐片安裝剩余模板。

4）安裝柱箍。鋼帶扎捆應水平，保證鋼帶受力均勻。固定鋼帶的上下間距一致。鋼帶安裝時應用鋼尺對模板進行測量，在模板的同一高度四周釘3～4個小釘子，把鋼帶放在釘子上，即可保持鋼帶的安裝水平。安裝螺絲時，每一個螺絲擰緊度保持一致，保證鋼帶松緊度的一致性及施工安全。同一根柱子宜安排同一個人加固螺絲。

5）安裝龍骨。先安放鋼包木次龍骨，注意與木盒相對位置，用柱箍進行固定；再安放雙鋼管主龍骨。每道主龍骨用2根12 mm對拉螺栓固定，在主龍骨兩端再用各雙鋼管鎖緊形成閉合的柱箍。

6）模板合龍加固后，底部圓平面最好離地面0.5～1 cm距離并用砂漿填縫。

7）混凝土澆筑。雙柱結構較高，為避免混凝土澆筑過程中發生離析，每次澆筑高度不宜超過3 m，第一次澆筑30～60 min后即可進行第二次澆筑。雙柱結構澆筑時應左右對稱并用帶標記的探桿測量澆筑高度，保證木盒兩側混凝土澆筑高度相差不超過500 mm，避免發生偏位。混凝土振搗時要加強對工人事前交底及事中管控，要求振搗手對稱振搗且避免漏振、過振，嚴禁振搗棒觸及模板。

8）做好混凝土養護措施。

3.2 拆模方法

先拆除整體支模體系外層模板，依次把加固在模板外面的鋼管、木方、鋼帶去除，此時外側模板自然脫模張開，如有個別沒有自然張開，宜用木條以適當力度敲擊振動，禁止猛烈錘擊。雙柱外側模板拆除后用塑料薄膜進行整體包裹，再次進行混凝土養護，強度增強后再拆除縫隙間木盒，使雙柱邊角處混凝土在拆模時獲得足夠強度，避免磕碰破碎。

拆除木盒時，先拆掉木盒兩側邊處模板，再從一端推出或以適當力度敲擊拆去內部擠塑板，使木盒不再與混凝土柱面呈擠壓狀態，模板自然脫模張開。如有個別沒有自然張開的模板，同樣應用木條以適當力度敲擊振動。

4 結語

采用類半橢圓形混凝土雙柱整體支模技術成功解決了異形混凝土節點的模板安裝質量控制問題，加固可靠、成型質量良好；雙柱間伸縮縫部位尺寸、定位質量控制良好，減少了后期剔鑿修補等工作量。與傳統的單柱分別支模方法相比，類半橢圓形混凝土雙柱整體支模的模板構件更簡潔、施工操作更簡單、支模施工效率更高，從而可節約施工工期與成本；在工程質量、進度、成本等各要素控制方面均取得了良好的效果，對其他相似情況的異形混凝土雙柱或多柱組合結構施工具有一定借鑒意義。