论文摘要

 

从铝合金模板的设计、加工、施工等角度出发,介绍上海建工集团股份有限公司(以下简称“上海建工集团”)在铝合金模板与装配式混凝土结构结合应用方面形成的系列关键技术,以期为建筑工业化、绿色化及信息化技术的发展提供参考。

 

党的十九大报告指出,要加快生态文明体制改革,建立健全绿色低碳循环发展的经济体系。长期以来,我国建筑业粗放式发展,造成了巨大的资源消耗与浪费,给环境带来了污染与破坏,亟需通过工业化、绿色化、信息化手段实现建筑产业现代化,推动行业转型升级。当前,我国正大力推广应用的预制装配式混凝土结构,改变了建筑业的传统生产方式,是混凝土结构建造方式实现现代化的重要路径之一。为兼顾生产方式的现代性与结构体系的整体性,我国装配式混凝土结构广泛采用一种预制与现浇相结合的方式。

与现浇结构类似,模板工程同样是决定这类装配式混凝土结构工程质量、效率、安全、造价的关键。铝合金模板是一种模数化、标准化、通用化的模板体系,克服了传统木模板周转次数少、材料消耗严重,钢大模重量大、需起重机械协助提升等缺点,具有重量轻、强度高、操作方便、施工高效、周转次数高、使用寿命长、回收价值高、施工质量好、节能环保等优点,综合优势显著,是替代传统模板体系、实现模板工程绿色化发展的一个重要方向(见图1,2)。

上海建工集团是建筑产业现代化的推动者与践行者,经过多年探索实践,在装配式混凝土结构领域已形成了集开发、设计、科研、施工与构配件生产于一体的总承包、总集成模式,并具备了集房产开发、结构设计、构件预制、现场施工于一体的预制装配式住宅产业链(见图3)。早在2007年2月,旗下二建集团建造的上海万科新里程2栋14层的预制装配住宅,是国内产业化住宅首批试点工程。2010年10月,五建集团承建的万科广州3栋30层预制装配式住宅,为当时国内最高的预制装配式结构。近年来,上海建工集团更是发挥全产业链优势,投资建设上海浦东周康航大型住宅基地高层装配式建筑,该项目是预制装配式住宅的品牌示范项目,受到业界广泛关注与高度认可。

上海建工集团始终坚持基于先进工业化建造模式开展施工过程深度绿色化实践创新,旗下五建集团在上海中房滨江项目、上海地杰国际城B街坊工程、长沙城际新苑二期工程等高层装配式混凝土结构项目中,采用铝合金模板,研究总结形成铝合金模板与装配式混凝土结构结合应用成套技术。

 

1 基于三维可视化模型的数字化设计技术

铝合金模板的设计借助新兴的数字化技术。根据装配式结构的特点,基于预制构件与现浇结构的空间关系,重点解决铝合金模板与预制构件相互结合、预制构件支撑与模板系统各组成部分的空间关系等细节问题。

采用基于三维可视化模型的数字化设计方法,建立装配式结构三维模型,直观显示装配式结构,特别是连接节点的形状(见图4)。根据现浇结构的空间位置及尺寸特点,将铝合金模板分解为墙、楼、柱、梁模板,结合模板模数化、标准化的要求对铝合金模板进行合理分块,将铝合金模板三维模型贴在混凝土结构三维模型表面进行虚拟排布,确定最优排布方案。根据各类模板的受力特点,对铝合金模板的模板系统、支撑系统、紧固系统、附件系统进行受力分析及细化设计。

基于三维可视化技术,对内外墙板“丁”字形连接处、预制构件与现浇结构“一”字形连接处、预制墙板斜撑通过铝合金模板在模板上预留洞口的情况进行分析,形成铝合金模板与预制构件结合适应性构造专项技术(见图5)。

 

2 铝合金模板加工及预拼装技术

铝合金模板制作加工保证足够的精度,是模板顺利拼接、实现功能需求的关键。目前,基于工业数字化技术,部分铝模板生产企业已经具备根据深化设计结果实施智能自动化流水生产的能力。铝合金模板的加工流程如图6所示。

为保证铝合金模板运到施工现场后能够顺利施工,有必要在出厂前对模板进行实体预拼装搭建。铝合金模板预拼装搭建按照现场的施工顺序及方法1:1足尺进行,依次搭建柱墙模板、梁模板、楼面模板,并按设计方案布置背楞、顶撑、斜撑等,检查铝合金模板的制作加工精度,对铝合金模板安装顺序的合理性、安装质量进行检验,及时发现缺少的铝合金模板结构(见图7)。基于三维可视化模型,将铝合金模板按一定规则进行编号,在进行预拼装搭建时对模板部件实物进行编号标记,并绘制拼装图作为施工现场安装施工图(见图8,9)。模板各部件编号标记完成后,拆除并打包装车运输至施工现场。通过上述方式,可以大幅提高铝合金模板的现场安装效率,减少施工错误及返工。

 

3 铝合金模板与装配式构件结合的集成化施工技术

在装配式混凝土结构施工过程中采用铝合金模板,主要需要解决铝合金模板与装配式构件结合处的匹配性与协调性问题,重点关注预制构件加工精度及偏差对铝合金模板施工的不利影响,实现二者相互结合、互相适应的集成化施工技术。

3.1 铝合金模板施工步骤

铝合金模板与预制构件结合的施工步骤如图10所示。

3.2 刚性接触柔性处理技术

预制构件受加工精度的影响,会出现表面不完全平整的现象。当铝合金模板面板与预制构件表面两个刚性面发生接触时,难以通过直接调节使二者完全贴合,浇筑混凝土后容易出现漏浆、麻面等问题(见图11)。对刚性接触面进行柔性处理,将压缩回弹后依旧能恢复饱满的PE方条竖直贴在预制构件上,再将铝合金模板紧贴PE方条的另一面,通过挤压PE方条将接触面之间的缝隙完全封堵,彻底解决了漏浆、麻面等质量问题(见图12)。

3.3 铝合金模板洞口封堵施工技术

在进行预制墙板现浇结合处施工时,通过设置斜撑保证侧向稳定,预制墙板构件上设置斜撑预埋件向外伸过现浇墙体,斜撑与预埋件相连(见图13)。铝合金模板预留洞口供预埋件穿过,由于预制墙体加工时预埋件位置存在一定偏差,铝合金模板预留洞口尺寸需要大于预埋件尺寸,使铝合金模板上出现一定大小的洞口,在混凝土浇筑时需实施封堵。采用泡沫块进行合理分割与包裹,用钢筋将泡沫块临时固定,可有效防止混凝土浆体漏出(见图14,15)。

3.4 自适应调节技术

在进行预制墙板与现浇结构结合施工时,预制构件与外侧铝合金模板通过预埋接驳器及两段式螺杆连接,两段式螺杆拧上螺母,现浇后将其中一段留在混凝土结构中,起到连接锚固作用。由于铝合金模板精度高、容差能力较弱,对预制构件预埋接驳器的位置要求严格。然而,在进行预制墙板工厂加工时,预埋接驳器采用焊接或绑扎固定,虽然在进行预埋时能够确保接驳器位置具有足够的精度,但在进行混凝土振捣时,预埋接驳器的位置会发生移位,导致成型墙板上的预埋接驳器位置出现偏差。

为解决铝合金模板与两段式螺杆的连接问题,在施工现场精确测量预制墙板预埋件的实际位置,并在铝合金模板上进行准确定位(见图16)。在铝合金模板上的定位点处用钻孔机逐个钻孔(见图17)。考虑到钻孔位置偏差及两段式螺杆刚性不易弯曲的特点,在钻孔时适当扩大钻孔直径,提高钻孔容差能力。

铝合金模板钻孔后在不同楼层间周转使用时,会遇到因预埋接驳器位置偏差过大而要重新钻孔的情况,为防止混凝土拌合物从未使用的螺杆孔中流出,需对螺杆孔采取封堵措施。采用一种带丝牙的塑料封堵塞,其尺寸与螺杆孔大小相匹配,丝牙与螺杆孔内壁紧密连接实现有效封堵(见图18)。模板拆除后,混凝土墙面上基本不留痕迹,效果非常理想。

 

4 结语

装配式混凝土结构的现浇部分结构施工采用铝合金模板,是在建筑产业现代化模式基础上全面升级施工现场绿色化水平的重要探索与实践。本文系统介绍了上海建工集团在铝合金模板与装配式混凝土结构结合应用时,围绕模板数字化设计、加工与预拼装、集成化施工等方面开展的技术攻关成果与工程实际应用效果,是在建筑工业化、绿色化、信息化方面开展的有益探索,将为类似工程的实施提供参考与借鉴。

 

文/上海建工集团股份有限公司 王小安

 

 

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