高支模端部超长斜墙模板的设计与施工

江苏省苏中建设集团股份有限公司 南通 226600

1 工程概况

某金融大厦为框架-核心筒结构，主楼24层，建筑面积为76 667 m2。整个建筑呈不规则的塔形（图1）。为造型的需要，在其裙楼顶部高支模端部设计了高25 m的外倾混凝土斜墙（图2），因此，该工程施工方案的确定及安全管理难度比较大。

图1 建筑侧立面

图2 斜墙剖面示意

2 方案论证及选定

裙楼斜墙部位位置特殊，下部楼层梁板处于高支模区域，墙体上口外斜，高空、大尺寸斜墙难以支设稳固，并与下部高支模叠加，将大大增加施工难度。总体决策是：分段分层、合理调整施工顺序，先行施工斜墙对应的下部高支模体系，以稳固基座，待下部高支模梁板混凝土达到设计强度时再进行斜墙混凝土的浇筑[1,2]。

超长斜墙模板支架的论证：

1）方案1：斜墙外部搭设高支模排架，由高支模排架来承担斜墙产生的外向水平推力。方案分析：此方案的高支模排架构造措施繁琐，与先浇结构连结困难，工艺较为复杂（需在斜墙中留置很多洞口以便排架横杆穿越），安全风险大，偶发因素较多，特别是高支模排架抵抗水平力计算困难，难以量化。

2）方案2：斜墙模板采用钢筋斜拉内控，即在先行施工的楼层板内预埋钢筋锚环，在斜墙模板支立阶段通过技术措施将斜向拉筋与模板形成可靠连结，用斜向拉筋分解水平力平衡斜墙的水平外倾力。方案分析：外侧模架（无需受力计算）作为斜墙模板的安全储备，斜墙模板力学体系简明，计算便捷，施工人员可操作性强，材料用量经济。

经反复论证，确定采用方案2，如图3所示。

3 斜墙模板的设计计算

图3 斜墙施工示意

混凝土斜墙WQ1（墙厚200 mm）中间局部有窗，验算时不扣减窗所占混凝土体积；墙体外斜20o，层高4.2 m，斜墙高4.46 m，内侧设2道φ12 mm拉筋，下道距板面2.6 m，上道距板面3.4 m，拉筋左右间距0.9 m（图4、图5）；计算时考虑上道拉筋受力，下道拉筋作为上道拉筋的安全储备，在楼层面浇筑混凝土面（标高9.55 m、13.75 m、17.95 m）时按图示对应位置预埋φ12 mm拉钩，锚入板内；拉钩与斜拉钢筋位置一一对应并采用花蓝螺栓连接，用以调节拉筋长度，校正墙模位置。花蓝螺栓为OO型，螺旋扣号码为1.7，许用负载力17 kN。

图4 拉筋上部与墙板连接示意

图5 拉筋下根部锚固连接示意

斜墙下部的梁及其对应的梁板属高支模范畴，已由项目部编制专项方案并通过专家论证。该部分梁板强度达到设计要求后，将形成稳固的基座。此处9.55 m向上部位的排架作为防护和操作人员工作平面使用，不作为斜墙的受力构架[3,4]。

斜墙侧模采用厚15 mm胶合板模，采用48 mm×95 mm木方作背楞，间距200 mm，双钢管作主梁，间距450 mm；采用φ1 2 m m对拉螺栓紧固（上下左右间距均为450 mm），经计算满足要求。

取WQ1=900 mm墙长为计算单元，求解4.2 m层高WQ1墙底部的力学指标。为简化计算，计算模型按梁模架计算，通过品茗安全2013计算软件求解每0.9 m墙长施工时的墙底部的力学指标，过程如下：

新浇混凝土WQ1的截面尺寸为200 mm×4460 mm，计算跨度为8.4 m，结构层高19.4 m。

1）荷载设计：

（1）模板及其支架自重标准值G1k：面板为0.1 kN/m2，面板及小梁为0.3 kN/m2，模板面板为0.5 kN/m2，模板及其支架为0.75 kN/m2。

（2）新浇筑混凝土自重标准值G2k：取24 kN/m3。

（3）钢筋自重标准值G3k：梁取1.5 kN/m3。

（4）振捣混凝土时产生的荷载标准Q2k：水平面模板取2 kN/m2。

（5）风荷载标准值ωk： 基本风压ω0为0.45 kN/m2，风压高度变化系数为1.32 kN/m2，风荷载体型系数为0.8 kN/m2，非自定义取0.48 kN/m2。

2）模板体系设计：新浇混凝土梁支撑方式为梁侧无板（A），梁跨度方向立柱间距la为900 mm；梁两侧立柱间距lb为900 mm；步距h为1 800 mm；混凝土梁居梁两侧立柱中的位置为居中布置；梁左侧立柱距梁中心线距离为450 mm；梁底增加1根立柱，布置方式为按混凝土梁梁宽均分，距梁左侧立柱距离为450 mm；梁底支撑小梁4根，梁底支撑小梁最大悬挑长度150 mm。

设计简图如6所示。

图6 设计简图

3）主梁验算：主梁为φ48 mm×3 mm钢管，可调托座内主梁1根，弹性模量E=206 000 N/mm2，抗弯强度设计值[f]=205 N/mm2，抗剪强度设计值[τ]=125 N/mm2，截面惯性矩I=10.78 cm4，截面抵抗矩W=4.49 cm3。

主梁自重忽略不计，计算简图如图7所示，主梁弯矩图、剪力图如图8、图9所示。

图7 计算简图

图8 主梁弯矩图（单位：kN·m）

图9 主梁剪力图（单位：kN）

从主梁剪力图中可知混凝土斜墙每计算单元的竖向总质量为：N=0.523+33.45+0.523=34.496 kN。

经计算（图1 0），斜墙自重向外的倾力为F倾=14.876 kN，且合力点位于底面向上1/3处。风荷载对计算单元产生的水平力简化计算为0.9×4.46×0.45=1.80 kN，则有N倾总= 14.876+1.80=16.676 kN。

根据力的平衡条件：1.4×N倾总=3.4×F上，求得F上= 6.866 kN。

从图中拉筋与墙板之间的几何尺寸可求得F上与上拉筋之间的夹角为：

可得N拉=F上/cosα上=12.24 kN，选用φ12 mm钢筋作拉筋，允许力为Ntb＝12.9 kN，故满足要求。

图10 拉筋受力分析示意

选用OO型花蓝螺栓，螺旋扣号码为1.7，许用负载力17 kN，故设计安全。

4 斜墙模板方案实施要点

1）编制混凝土斜墙专项方案，连同下部梁板高模方案一起由专家论证；

2）对操作人员进行斜墙专项方案技术交底；

3）斜墙模板支立后按方案进行专项验收；

4）浇筑时分上下2段进行；提前3 d浇筑高度至斜墙楼层梁下口50 mm处（楼层梁高为800 mm），其余上部与楼层梁板同时浇筑；

5）在浇筑顶部梁板时提前2 d以上，先浇筑斜墙内轴框架柱；采用钢管扣件将框架柱与斜墙板形成有效刚性连接，增加斜墙板的安全储备；

6）按高支模的要求在斜墙浇筑时安排技术、安全人员进行实时监控；

7）斜墙顶部楼层梁板混凝土强度达70%前不得松动和拆除斜墙模板，也不得松动斜拉钢筋及花篮螺栓[5,6]。

5 斜墙模板实施流程

斜墙模板实施流程为：斜墙模板采用双排拉筋进行加固→拉筋与上部带丝纹钢筋采用焊接连接→拉筋根部预埋钢筋及花篮螺栓应用节点→拉筋穿越墙模板后，外侧面用双螺帽固定节点→斜墙模板施工→拆模。

6 结语

异形建筑超长斜墙的模板施工具有一定的技术和管理难度，通过优选合理方案、精心策划，不仅满足了施工安全、保证了工程质量，而且取得了很好的社会效益和经济效益（图11）。

图11 完成后的效果图