高新文化中心项目位于成都市高新区天府四街与盛华南路交汇处西北侧。规划净用地面积为78 205.34m²;规划总建筑面积164 870.355m², 工程包含工青妇活动中心、高新展示馆、多功能活动馆、图书馆和活力环5栋单体, 是集休闲、娱乐、办公、咨询和阅览为一体的综合体 (见图1) 。

高新展示馆核心区为一个高33.6m、与地面水平呈75.96°夹角的椭圆形倾斜钢筋混凝土筒体结构, 椭圆形长轴48m, 短轴24m。筒体成型质量和施工安全难度较大 (见图2) 。

1) 斜筒体倾斜角度大、筒体高度较高, 造成模板配模困难、模板支撑体系加固困难。

2) 筒体墙体较厚、单层面积较大, 混凝土浇筑量大, 浇筑成型质量难以保证。

3) 模板支撑体系斜撑、拉杆较多, 尤其在混凝土浇筑过程中极易发生模板倾斜, 施工操作安全风险大。

建立斜筒体模板、架体、加固节点等BIM模型 (见图3) , 施工前对斜筒体墙面模板进行模拟拼装, 经过深化设计后确定墙体模板平行于筒体轮廓线进行拼装。实现了整块模板的最大利用, 极大地减少了模板的裁剪浪费, 同时减少了建筑垃圾。

利用φ20钢筋作为墙体模板的主龙骨, 充分利用钢筋较好的柔韧度和较高的抗拉强度。将钢筋作为模板加固的主龙骨, 不仅方便了模板加固, 更保证了椭圆形弧度的形成质量。钢筋作为主龙骨可以实现每一层的周转使用, 结构施工完成后, 钢筋可加工成支撑马凳, 实现钢筋的最大利用率, 与采用弯曲钢管作为模板主龙骨相比, 不仅方便了施工, 还节约了钢管材料。

采用撑拉结合的双重加固方式, 筒体东侧墙体为外倾结构, 首先采用钢丝绳将倾斜墙体斜拉至每一层楼板的主梁上, 利用下层已施工完成结构的承载力和抗弯能力抵抗墙体外倾的自重和施工荷载;其次为保证筒体成型质量、结构加固安全和方便墙体钢筋绑扎、模板加固施工, 在筒体东侧搭设满堂支撑架。筒体西侧内部每层墙体采用钢管加斜撑支撑到每层结构楼板上, 外侧搭设倒三角满堂操作防护架。

弧形模板采用普通的15mm厚木模板, 模板与地面夹角为75.96°, 次龙骨采用φ48×3.6钢管, 主龙骨采用φ20钢筋。

筒体东侧搭设35m高的满堂支撑架, 每层倾斜墙体布置若干道钢丝绳斜拉至楼板主梁上, 采取撑拉结合的方式支撑;筒体西侧的每层墙体采用钢管斜撑至楼板上作为模板体系的主要支撑构件, 墙体外侧搭设倒三角形操作架, 操作架立杆支撑到斜墙上, 沿斜墙设置斜杆与立杆相连, 利用三角形稳定性保证立杆稳定。

木模板平行于筒体竖向轮廓线拼装, 采用M14对拉螺杆固定。椭圆形倾斜钢筋混凝土筒体东侧采用满堂支撑架 (见图4) 。

斜筒体东侧每层墙体采用2道钢丝绳斜拉在当层底板结构梁上, 钢丝绳水平向间距1 830mm (与模板缝齐平) , 为避免应力集中到一根梁上, 根据实际结构, 尽量采取交错布置。预先在底板结构梁中预埋钢丝绳拉环, 钢丝绳与预埋拉环通过花篮螺栓连接, 钢丝绳的另一端与20mm预制拉环拉接。

斜墙体在该层底板进行定位放线→搭设室内支模架和室外操作架→铺设该层室内底板的底模→斜墙体在该层顶板定位放线→绑扎斜墙体钢筋→墙体模板安装→斜撑杆及斜拉钢丝绳安装→混凝土浇筑→模板拆除。

斜拉钢丝绳安装需要预先在底板梁上预埋拉环;模板安装需进行模板加工及拼装, 随后进行次楞、围楞钢筋, 对拉螺杆的安装 (见图5) 。

1) 满堂脚手架立杆定位时, 在底部设置50mm×50mm×15mm木垫板, 以保护底部结构混凝土。

2) 室外满堂脚手架扫地杆离地200mm, 扫地杆层需设置水平剪刀撑。

3) 由于筒体向外倾斜, 需要将东、西两侧架体搭设完成, 形成作业层防护以后, 方可进行内部架体搭设。

4) 架体搭设严禁相邻立杆在同一步距或同一跨度内, 不同步或不同跨2个相邻接头在水平方向错开的距离≥500mm。

5) 上层混凝土楼板浇筑前, 筒体墙外侧架体必须与底部混凝土墙体采用连墙件拉接形成整体, 连墙件为2步3跨布置 (见图6) 。

6) 按照参数设置剪刀撑, 剪刀撑采用搭接, 搭接长度≥1m, 并采用3个旋转扣件固定。端部扣件盖板的边缘至杆端距离应≥100mm。

7) 筒体西侧架体为倒三角形满堂架体, 立杆直接立在筒体斜面上, 每排1道立杆增设1道落地斜撑进行加固, 利用三角形稳定性保证立杆的稳定性。

8) 最后搭设筒体内每层楼板的支模架体。

1) 在浇筑下层梁板时, 根据墙体钢丝绳拉接平面布置 (见图7a) , 提前在结构梁上埋设拉环, 待上层墙体加固时使用, 注意预埋拉环的方向顺着钢丝绳收拉的方向埋设。

2) 在筒体墙体横向主龙骨外侧设置附加双钢管, 作为外部架体的支撑龙骨和内部斜拉钢丝绳的斜拉龙骨。

3) 根据钢丝绳布置图, 在墙体竖向1/3和2/3位置处, 将预制拉环安装固定在模板上, 在附加双钢管外侧采用钢板加双螺母固定 (见图7b, 8) 。

4) 经计算, 墙体加固拉接采用M20花篮螺栓, 并布置钢丝绳, 利用花篮螺栓将钢丝绳进行收紧。钢丝绳端部必须设4个绳卡, 最后1个绳卡为防滑检查绳卡 (见图9) 。

5) 满堂架体上增设水平杆, 水平杆内设钢管顶托, 顶托顶在模板外的附加双钢管上。

6) 增设斜撑, 将附加水平杆的力传递到架体底部。斜撑杆水平向间距2.0m, 斜撑杆需伸至下层架体。

7) 增设连墙件, 将连墙件伸至墙体内部与墙体内部支撑架体立杆连接, 混凝土浇筑过程中, 筒体内、外架体连成一个整体。

8) 组织参建各方主体对架体及加固进行验收, 验收合格后方可浇筑混凝土。

1) 椭圆形斜筒体墙的拆模强度应为100%。

2) 先将钢丝绳拉坏拆除, 再将连墙件、水平附加杆及斜撑杆拆除, 最后将模板脱落后再恢复墙体连墙件。

1) 墙模板根部和顶部必须设可靠的限位措施, 在现浇楼板混凝土上预埋短钢筋固定模板, 控制底部模板不偏移, 保证模板成型。

2) 支模时拉水平、竖向通线, 并设竖向垂直度控制线, 以保证模板水平、竖向位置准确。混凝土浇筑前, 对模板轴线、支架、顶撑、螺栓进行认真检查、复核, 发现问题及时处理。

3) 木模板安装周期不宜过长, 浇筑混凝土时, 木模板要提前浇水湿润。

4) 采用木模板施工, 模板经验收合格后应及时浇筑混凝土, 防止木模板长期暴晒雨淋发生变形。

5) 严格控制模板安装顺序, 模板成片安装, 严禁跳跃安装。

6) 钢筋加工前, 按照图纸编制钢筋下料表, 保证钢筋加工的准确性。

7) 混凝土浇筑时, 要均匀对称下料, 严格控制浇灌高度, 浇筑速度应严格控制在0.5m/h内, 既要保证混凝土振捣密实, 也要防止过分振捣引起模板变形。

8) 墙体的大型预留洞口 (门、窗洞等) 底模应开设排气孔, 使混凝土浇筑时的气泡及时排出, 确保混凝土浇筑密实。

9) 利用BIM模型对工人进行技术交底, 方便指导现场施工。

传统的支模方式就是在筒体外侧搭设满堂支撑架, 从顶面打斜撑直至地面, 以克服筒体倾斜对架体产生的水平力和弯矩。此方案全部采用钢管45°斜撑墙体, 固定斜撑的钢管搭设宽度超出结构38m。该方案架体工程量庞大、架体节点较多架体自重较大, 施工难度大, 架体质量及施工安全难以保证。

采用撑拉结合的支撑方式, 首先借助钢丝绳, 利用下层主体结构的承载力承受施工荷载, 在外部搭设满堂架稳固筒体轮廓保证成型, 同时满堂脚手架具有防护操作的作用。该支模方式与满堂支撑架加顶部斜撑至底部的支模方式相比, 极大地减小了满堂架的搭设体积, 降低了材料损耗和成本。撑拉结合的支模方式对模板进行双重的双向承载力加固, 更保证了施工的安全性。

经统计, 采用本施工方法产生的经济效益高达40余万元。东侧支模架体参数如表1所示。

本施工方法针对椭圆形斜筒体钢筋混凝土结构, 能为其他倾斜的钢筋混凝土、弧形及筒体钢筋混凝土墙体结构施工提供参考依据。撑拉结合支模的方式开启了钢筋混凝土结构支模的新思路, 推动了行业技术创新。通过技术创新, 降低了施工难度、减小了施工措施工程量, 同时减少了建筑扬尘的产生与噪声污染、降低了建筑垃圾的产生量, 实现了绿色施工, 为项目与周边环境的和谐发展贡献了力量。