超高層住宅避難層結(jié)構(gòu)鋁木結(jié)合施工技術(shù)分析

謝 晶 中建八局第二建設(shè)有限公司工程師

宋慧鵬 中建八局第二建設(shè)有限公司助理工程師

李勇軍 中建八局第二建設(shè)有限公司助理工程師

鋁木結(jié)合即鋁合金模板與木模板結(jié)合的施工技術(shù)，目前在建筑領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用[1]。避難層是超高層住宅中的一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)層相比，避難層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度較高，兩者在層高、局部截面方面有著極大的差異，如果單一采用鋁合金模板，則成本較高，因此可采取鋁木結(jié)合的施工方式。超高層住宅中，針對(duì)避難層這一特殊結(jié)構(gòu)，采取鋁木結(jié)合施工技術(shù)可充分發(fā)揮兩種模板的優(yōu)勢(shì)，確保避難層結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量與穩(wěn)定性。

1 超高層住宅避難層簡(jiǎn)述

避難層是指用作消防避難的樓層，《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016—2014）中要求，建筑高度在100 m 以上的高層公共建筑應(yīng)設(shè)置避難層。規(guī)范中對(duì)超高層住宅避難層的高度、功能也有著明確的要求。

高度方面。超高層住宅首層高度與第1 個(gè)避難層高度之間的差距不應(yīng)超過50 m，在火災(zāi)發(fā)生后無法通過樓梯疏散而停留在避難層的人，可以通過消防云梯車逃生。同時(shí)，考慮到普通人的體力情況以及管道、各種機(jī)電設(shè)備的使用管理要求，兩個(gè)避難層之間的高度差不宜超過50 m，這樣設(shè)置是為了配合消防云梯車的需要。

使用功能方面。主要是根據(jù)火災(zāi)時(shí)的需求來確定避難層的使用功能。火災(zāi)發(fā)生后，無法通過樓梯疏散的人員都會(huì)聚集在避難層，此時(shí)避難層的人員密度較大，為了避免過于擁擠，超高層住宅避難層的使用面積應(yīng)按照5 人/m2確定。為避免需要避難的人員錯(cuò)過避難層，超高層住宅的防煙樓梯間應(yīng)在避難層所在樓層分隔、錯(cuò)位或上下層斷開設(shè)置，從而使人員必須經(jīng)過避難層方可上下。

除此之外，如果高層建筑中的避難人數(shù)較少、無需將整個(gè)樓層設(shè)置為避難層，可利用防火墻將該樓層分為不同區(qū)域，這種情況下，從非避難區(qū)進(jìn)入避難區(qū)的部位，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的設(shè)施，如設(shè)置防煙前室等，以避免非避難區(qū)的火災(zāi)煙氣進(jìn)入避難區(qū)。

2 鋁木結(jié)合施工技術(shù)及其優(yōu)勢(shì)

2.1 鋁木結(jié)合施工技術(shù)

鋁木結(jié)合施工技術(shù)是將鋁合金模板（簡(jiǎn)稱鋁模）與木模板（簡(jiǎn)稱木模）結(jié)合的模板體系施工技術(shù)。在建筑業(yè)越來越追求節(jié)能、環(huán)保的大環(huán)境下，鋁模因其具有的諸多優(yōu)勢(shì)在超高層建筑中得到了廣泛應(yīng)用。鋁模的優(yōu)勢(shì)包括輕質(zhì)、便于施工、承載力高、安全、穩(wěn)定性好、標(biāo)準(zhǔn)化程度高以及成型質(zhì)量好、周轉(zhuǎn)率相對(duì)較高，周轉(zhuǎn)次數(shù)平均為300 次，約為木模的30 倍[2]。

此外，鋁模可以實(shí)現(xiàn)早拆模，而且拆模后可以得到理想的表面效果，甚至與抹灰的效果相同，解決了木模由于拼縫不嚴(yán)而導(dǎo)致的脹模、漏漿等質(zhì)量缺陷問題。現(xiàn)如今，鋁模已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)層施工中的首選施工方式，但在非標(biāo)準(zhǔn)層施工中，如果全部采用鋁模施工，則施工成本較高，而如果全部使用木模施工，那么模板周轉(zhuǎn)率相對(duì)較低，綜合成本較高。因此，避難層等特殊結(jié)構(gòu)施工中，可采取鋁木結(jié)合的施工方式[3]。

2.2 鋁木結(jié)合施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

鋁木結(jié)合施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。一是鋁木結(jié)合可以降低施工難度和施工成本[4]。二是避難層施工中，如果全部采用鋁模，就會(huì)對(duì)脫模油產(chǎn)生較強(qiáng)的依賴性，如果脫模油漏涂或者涂抹不均勻，便會(huì)給后期施工帶來安全隱患，使得殘?jiān)荒鼙煌耆宄菀桩a(chǎn)生麻面等問題。而對(duì)鋁模、木模進(jìn)行聯(lián)合使用，可以有效降低對(duì)脫模油的依賴性，減少脫模油的使用，從而降低混凝土出現(xiàn)麻面的可能性，確保其表面光滑度、平整度符合設(shè)計(jì)要求[5]。三是避難層施工中，如果全部采用鋁模，則很容易出現(xiàn)棱角形狀改變的現(xiàn)象，同時(shí)鋁模單一使用會(huì)使模板與模板之間的間隙不斷增大，這就需要施工人員在實(shí)際施工中采用敲打拼裝的施工方式。這樣的操作可以使模板拼裝得更加完美，但會(huì)對(duì)剪力墻的垂直度造成一定的影響，進(jìn)而影響整體施工質(zhì)量。而對(duì)鋁模、木模進(jìn)行聯(lián)合使用可以有效解決這一問題，不僅可以確保剪力墻的垂直度達(dá)標(biāo)，而且可以有效控制樓板的水平度，從而保障避難層的施工質(zhì)量。

3 鋁木結(jié)合施工技術(shù)的應(yīng)用策略

3.1 工程概況

建筑面積為2 560 000 m2，某超高層住宅項(xiàng)目包括A、B 兩個(gè)地塊，其中A 地塊2 號(hào)樓、5 號(hào)樓、7 號(hào)樓與B 地塊2 號(hào)樓存在避難層。A 地塊2 號(hào)樓的避難層有兩層，分別為11 層和20 層，單層接觸面積為6 769.00 m2；A 地塊5 號(hào)樓的避難層有兩層，分別為17 層和32 層，單層接觸面積為6 221.56 m2；A 地塊7 號(hào)樓的避難層有兩層，分別為17層和32層，單層接觸面積為6 221.56 m2；B 地塊2號(hào)樓的避難層有兩層，分別為16 層和28層，單層接觸面積為6 188.20 m2。A 地塊2 號(hào)樓避難層的層高為3.30 m，A 地塊5 號(hào)樓、7 號(hào)樓與B 地塊2 號(hào)樓避難層的層高均為2.95 m，該項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)層的層高為2.95 m。

對(duì)該項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)查和分析發(fā)現(xiàn)，其施工中面臨著一些難點(diǎn)：第一，避難層的客廳位置部分上空，層高由原來的2.95 m 變成5.90 m，鋁模僅有一套，墻柱位置需上下分層澆注，梁板位置需使用木模、鋼管腳手架進(jìn)行施工，木模、鋁模的交接位置容易發(fā)生錯(cuò)臺(tái)、漏漿等問題，應(yīng)給予重點(diǎn)關(guān)注；第二，避難層部位存在部分外挑板，而下部標(biāo)準(zhǔn)層無外挑板，因此施工中需要搭建工字鋼以便于搭設(shè)模板支撐架體，需要提前做好設(shè)計(jì)與施工預(yù)埋。

3.2 鋁木結(jié)合體系設(shè)計(jì)

為充分發(fā)揮鋁木結(jié)合施工技術(shù)在超高層住宅避難層結(jié)構(gòu)施工中的優(yōu)勢(shì)，必須做好鋁木結(jié)合設(shè)計(jì)。現(xiàn)以本超高層住宅項(xiàng)目A 地塊5 號(hào)樓為例，對(duì)鋁木結(jié)合體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。A 地塊5 號(hào)樓的標(biāo)準(zhǔn)層層高為2.95 m，避難層層高同樣也是2.95 m，客廳上空層高為5.90 m，是標(biāo)準(zhǔn)層的兩倍，所以該處墻柱采用鋁模施工，而梁板使用普通鋼管腳手架支模架體（木模）施工。在對(duì)5 號(hào)樓的16 層墻柱和17 層梁板施工中，客廳上空位置墻柱鋁模平整，梁板無需拼裝。17 層墻柱、18 層梁板施工中，墻柱鋁模正常上翻，梁板位置搭設(shè)支模架、安裝鋼管斜撐，支撐體系為40 mm 地腳鋁+2 600 mm墻板+350 mm K 板+2 600 mm 墻板+20 mm C 槽。

在客廳上空的位置，安裝鋼管腳手架，形式為扣件式，無需進(jìn)行墻柱施工。梁支模體系僅包括結(jié)構(gòu)板支模，其規(guī)格為100 mm 或110 mm，選擇普通鋼管支撐架制作支模架體。

1 200 mm×1 200 mm 為標(biāo)準(zhǔn)層鋁模間距，由于客廳上空的層高為5.90 m，是標(biāo)準(zhǔn)層的兩倍，因此需要支模架的高度為5 900 mm，使用普通的鋼管搭設(shè)支模架，其間距為1 000 mm×1 000 mm，步距為1 800 mm。5 號(hào)樓16 層墻柱、17 層梁板施工中，嚴(yán)格按照立桿排布圖的要求進(jìn)行施工操作，普通鋼管腳手架從16 層結(jié)構(gòu)板開始搭設(shè)至17 層+2.50 m 的位置。這種情況下，客廳空洞位置的支模架可以作為防護(hù)架，將安全兜網(wǎng)鋪設(shè)在第三步架體位置，可起到防護(hù)的效果。同時(shí)，普通鋼管腳手架下設(shè)置兩層鋁模立桿支撐。

本項(xiàng)目中，墻板采用與標(biāo)準(zhǔn)層相同的鋁模配置。客廳上空部位設(shè)置的厚度為15 mm 的厚木模板，木枋的規(guī)格為40 mm×90 mm，支模架自由端長度不大于500 mm，頂托絲桿外露長度不超過300 mm，木模與C 槽交接的位置使用銷釘將木模卡住。爬架提升后，再對(duì)避難層出外墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，并在避難層下層預(yù)埋工字鋼。

3.3 鋁木結(jié)合施工

為確保鋁木結(jié)合施工質(zhì)量，應(yīng)提前做好相關(guān)施工準(zhǔn)備。

第一，為確保施工順利開展，應(yīng)高度重視現(xiàn)場(chǎng)勘查工作。勘查過程中，對(duì)超高層住宅項(xiàng)目所在地區(qū)的天氣情況進(jìn)行調(diào)查，盡量避開雨天施工，以確保施工效率與質(zhì)量。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果進(jìn)行深入分析，并在此基礎(chǔ)上選擇合適的施工技術(shù)，制訂科學(xué)、可行的施工方案，確保施工順利開展。實(shí)際施工中，施工人員應(yīng)嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行施工。

第二，應(yīng)確保材料、設(shè)備質(zhì)量。為確保鋁木結(jié)合施工質(zhì)量，應(yīng)從源頭入手，加強(qiáng)對(duì)施工材料、施工設(shè)備質(zhì)量的控制。針對(duì)施工材料，應(yīng)選擇由正規(guī)廠家生產(chǎn)的、具有質(zhì)量合格證書的材料，并加強(qiáng)對(duì)材料質(zhì)量的檢查，不合格材料、過期材料以及受損材料等不可投入使用。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工設(shè)備的管理，定期對(duì)施工設(shè)備進(jìn)行檢查、維修，確保施工設(shè)備始終維持在良好的狀態(tài)。

第三，加強(qiáng)施工隊(duì)伍建設(shè)。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工人員的培訓(xùn)，使施工人員全面掌握施工技術(shù)、施工流程，同時(shí)提高施工人員的責(zé)任意識(shí)和安全意識(shí)，以保障施工質(zhì)量。施工前，應(yīng)做好技術(shù)交底工作。

鋁木結(jié)合施工中，應(yīng)注意以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。第一，型鋼腳手架搭設(shè)。對(duì)懸挑鋼梁進(jìn)行固定的時(shí)候所使用的U 型環(huán)，選擇可周轉(zhuǎn)錨固螺栓。搭設(shè)模板的時(shí)候，應(yīng)預(yù)埋PVC 套管，直徑為25 mm，根據(jù)樓板厚度對(duì)套管高度進(jìn)行合理確定，確保套管高出樓板頂標(biāo)高50 mm 即可。將兩根HRB 400 加強(qiáng)鋼筋設(shè)置在錨環(huán)底，加強(qiáng)鋼筋的直徑為18 mm、長度為1.5 m。選擇圓鋼幾字形錨環(huán)作為梁中錨環(huán)，直徑為20 mm。混凝土澆筑完畢后，等到混凝土強(qiáng)度達(dá)到75%，便可以進(jìn)行工字鋼、U 型環(huán)的安裝固定，并用木楔楔緊U型環(huán)與工字鋼之間的空隙。每根工字鋼都要設(shè)置兩根直徑為16 mm 的鋼絲繩，輔助懸挑工字鋼承載上部架體的重力，鋼絲繩的一端固定在上層樓板邊梁上面埋設(shè)的鋼筋拉環(huán)上，另一端固定在工字鋼懸挑端端部。

第二，支模架搭設(shè)。在鋁木結(jié)合施工中，1 000 mm×1 000 mm 為支模架立桿間距，各接頭中心與主節(jié)點(diǎn)之間的距離不超過步距的1/3，水平橫桿步距為1.8 m。安裝掃地桿，采用直角扣件將大橫桿固定在立桿上，該立桿距離底座上皮不超過200 mm。支模架應(yīng)在外側(cè)全立面連續(xù)設(shè)置剪刀撐，從端部開始設(shè)置，每道剪刀撐的寬度均不可小于6 m 且不小于4 跨，將斜桿與地面之間的傾角控制在45°～60°。支模架體系結(jié)構(gòu)層高為5.9 m，在頂部、底部分別設(shè)置一道水平剪刀撐，剪刀撐斜桿與水平桿或者是立桿之間出現(xiàn)交叉的時(shí)候，應(yīng)使用旋轉(zhuǎn)扣件對(duì)交叉點(diǎn)進(jìn)行妥善固定。

第三，模板拆除。混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，便可以拆除模板，根據(jù)同條件養(yǎng)護(hù)試塊的抗壓強(qiáng)度確定混凝土的強(qiáng)度。本項(xiàng)目中，模板拆除施工中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。一是墻體、柱。混凝土澆筑結(jié)束后12 h 混凝土不掉角、混凝土強(qiáng)度不低于1.2 MPa，滿足以上3 個(gè)條件方可對(duì)墻體、柱模板進(jìn)行拆除。二是梁、板。參照《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50204—2015），混凝土強(qiáng)度達(dá)到相關(guān)要求后方可對(duì)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)梁、板進(jìn)行拆模。跨度＜8 m 的頂板、梁，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%方可進(jìn)行拆模；梁跨度＞8 m，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的100%方可進(jìn)行拆模。三是懸挑構(gòu)件。混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的100%后，方可對(duì)懸挑結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆模。

4 鋁木結(jié)合施工技術(shù)應(yīng)用效果

該項(xiàng)目中，A 地塊2 號(hào)樓、5 號(hào)樓、7 號(hào)樓與B 地塊2 號(hào)樓存在避難層，均采用鋁木結(jié)合施工方式，經(jīng)過方案比對(duì)發(fā)現(xiàn)，與單一模板施工相比，鋁木結(jié)合施工可達(dá)到縮短工期、提高經(jīng)濟(jì)效益的效果，具體如下。

第一是工期。鋁木結(jié)合施工每層工期為7 ～10 d，比木模施工每層的工期減少了1 ～2 d，總工期可縮短8 ～16 d。

第二是經(jīng)濟(jì)效益。避難層采用木模施工方式時(shí)，需使用模板25 400.32 m2，木枋65.58 m3，鋼管123 156.5 m，扣件17 526 支，材料費(fèi)用約88 萬元，人工費(fèi)用約102 萬元，總費(fèi)用約190 萬元，單位面積費(fèi)用約74.64 元。采用鋁木結(jié)合施工方式時(shí)，需使用鋁模20 581.30 m2、木模4 819.00 m2，木枋13 m3，鋼管21 563.6 m，扣件3056 支，材料費(fèi)用約66萬元，人工費(fèi)用約89 萬元，總費(fèi)用約155 萬元，單位面積費(fèi)用約61.17 元。經(jīng)計(jì)算，與木模施工相比，鋁木結(jié)合施工可節(jié)約成本約35 萬元，單位面積費(fèi)用約節(jié)13.47 元。同時(shí)，本工程中標(biāo)準(zhǔn)層采用鋁模，避難層采用鋁木結(jié)合，在人員配置、材料使用方面更加便利，有利于縮短工期、降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

目前，鋁模在超高層住宅標(biāo)準(zhǔn)層施工中得到了廣泛應(yīng)用，但非標(biāo)準(zhǔn)層施工中使用鋁模的整體效益并不理想。因此，超高層住宅避難層結(jié)構(gòu)施工中，可結(jié)合實(shí)際情況采用鋁木結(jié)合施工技術(shù)，在保障施工質(zhì)量的前提下，充分發(fā)揮鋁木結(jié)合施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，縮短工期，實(shí)現(xiàn)降本增效。