由某总包单位施工的华为北京环保园无线终端研发中心三期项目位于北京市海淀区温泉镇中关村环保科技示范园内, 用地编号M03。总建筑面积为4.35万m², 其中地下2层, 地上7层, 每层外圈梁均为圆弧梁, 通过比较其侧模均采用定型圆弧框架梁模板。

此模板的应用有效减少了材料浪费、加快了施工速度, 保证了施工质量, 有效减少尺寸偏差及拼缝错台现象, 同时为以后幕墙外立面安装提供了有效的质量保证, 可在以后圆弧梁工程中推行定型模板做法。拆模后实际效果如图1所示。

1) 施工质量好该工法实施保证了构件截面尺寸及弧度准确及表面整体平整的效果, 避免由施工队自行加工模板造成弧度不准及表面棱角产生。

2) 施工速度快由厂家定做完成的圆弧梁模板运至施工现场后, 可根据图纸编号立刻就位安装固定, 免去对模板裁剪、打孔及方木裁剪等工序, 提高了施工效率。

3) 安全系数高由于定型模板整体拼装简单, 施工工序少, 减少了工人在高处作业时的施工安全隐患, 同时更好的整体性也减少了模板在浇筑时的变形、漏浆甚至坍塌的可能性, 提高整体模板体系安全性。

4) 可周转次数多本项目地上7层外围均为对称圆弧梁结构, 配置半层即可满足整个项目的使用, 模板周转可达14次, 极大提高了模板使用效率。

5) 节能环保施工过程中减少材料浪费及木屑、废料的产生, 符合当前所提倡的绿色施工理念。

6) 施工成本可控传统施工方法由工人在现场裁剪模板拼接, 模板上要钻大量孔洞, 周转次数较少。经测算, 定型模板工艺从材料费略高于传统施工工艺, 但总体成本可控, 且从工期、质量等因素方面考虑具有较好的综合效益。

定型模板适用于各种形式的建筑物及构筑物的弧形梁施工。

可调圆弧梁模板面板为15mm厚覆塑胶合板, 因覆塑胶合板具有一定韧性, 在施加适当外力后产生变形, 形成一定弧度但不会破坏。

借助CAD软件测算出每段圆弧梁对应弧度, 绘出模板图形尺寸。对在图纸上布设出的圆弧梁侧模进行编号, 同时制作出对应不同弧度模具。安装时利用提前加工模具, 通过对拉螺栓调节器调整至指定弧度, 在保证模板尺寸及拼接严密性的前提下, 可使梁侧帮曲面平滑过渡, 保证良好的施工质量 (见图2) 。

方案设计及CAD制图→加工制作模板→现场调整侧模弧度→模板就位支设→梁侧模加固→模板调整就位→检查验收。

圆弧梁位于地上结构每层的外围周圈。通过对比, 发现每层圆弧梁截面尺寸及变弧位置相同, 在单层内也呈轴对称形态, 最终配置单层圆弧梁模板的一半, 结合流水施工, 即可满足周转使用。地上结构7层, 模板需倒用14次。

通过CAD技术, 确定圆弧梁外边线对应的2种圆弧半径, 分别为72 309mm和16 600mm, 梁宽250mm, 其内边线对应圆弧半径为72 059mm和16 350mm。

根据结构对称性, 可将整层结构分为4个区域, 圆弧梁模板配置只需满足区域1和区域4即可。再根据圆弧梁变弧度位置, 将圆弧梁外模板分成W1-1, W1-2, W1-3, W1-4和W4-1, W4-2, W4-3, W4-4, 圆弧梁内模板分成N1-1, N1-2, N1-3, N1-4和N4-1, N4-2, N4-3, N4-4。区域划分及模板定位如图3所示。

圆弧梁截面尺寸均为250mm×600mm, 考虑楼板厚度, 确定外模设计高度为615mm, 内模设计高度为480mm。背楞间距为240mm。背楞上有2排螺杆孔用来插入弧度调节螺杆, 间距60mm, 居中布置。

总装图通用样式如图4所示。

以外侧圆弧模板W1-1为例, 其位于楼层西北侧, 弧长 (即直线展开长度) 为9 386mm, 因覆塑胶合板整张长度为2 440mm, 故需配置如图5所示4块模板, 其编号为W1-1-1, W1-1-2, W1-1-3, W1-1-4。W1-1模板位置及大样如图5所示。

根据上述设计原则配置全部模板如表1所示。

1) 材料准备 (1) 15mm厚覆塑胶合板单块覆塑胶合板最大截面尺寸为1 220mm×2 440mm, 根据模板配置统计表要求规格, 将胶合板裁剪成指定尺寸。 (2) 方木采用截面尺寸为40mm×100mm方木, 按间距240mm均匀布置, 将方木作为模板背楞有效固定在胶合板上。 (3) 对拉螺栓直径为10mm, 穿过背楞上螺杆孔, 通过螺杆松紧调整模板弧度大小。

2) 胶合板与方木拼接方木与胶合板采用钢钉铆钉固定连接, 以保证模板整体质量, 防止在对调节器施加压力时将方木拉脱。固定后样式如图6所示。

3) 螺杆调节孔布置首先在模板背楞居中位置设置2排螺杆孔, 间距60mm。为保证模板可达到理想的弯曲弧度, 对拉螺孔特别设计成椭圆状, 椭圆状调节孔为调节螺杆调节模板弧度提供了充分空间。其样式如图7所示。

4) 将加工完成的定型模板找到对应编号, 在位于模板边缘的背楞上注明编号内容, 整齐堆放在模板材料堆放区。

本工程标准层圆弧梁共分为72 309mm和16 600mm 2种半径尺寸 (对应梁外弧半径) 。需对应做出内弧模具及外弧模具各2个, 内弧模具半径为72 059mm和16 350mm 2种, 样式如图8所示。

模具以胶合板为材料, 按相应弧线画线, 割成如图9所示模具。现场操作时, 将外弧板平放在拱出的圆弧上, 用外力按住两侧模板与模型弧度相切。然后上紧调节螺母, 使调节器U形卡充分受力固定住木方, 直到调节的面板弧度与模型弧度一致。内弧模具同理, 只是将内弧模板放置在凹陷的圆弧上。

模板弯曲需由弧度调节器控制, 弧度调节器的作用是通过模板背楞上的对拉螺栓完成, 通过调整螺杆松紧控制弧度大小。弧度调节器分为内弧式和外弧式, 内弧式通过加紧背楞调整弧度, 外弧式通过顶开背楞调整弧度, 其样式如图10所示。

1) 梁底模就位使用CAD绘图软件, 根据测算出的模板弧度绘制弧形梁底模放样图。再根据CAD绘制的放样图, 定出每块模板角点相对坐标, 用全站仪将弧形梁底模进行现场就位。

2) 梁侧模定位当梁底模按图纸位置准确定位后, 将调整好弧度的侧模也按平面布置图进行定位, 侧模底部用钉子与底模固定。侧模间的拼接采用子母口形式的模板拼接 (见图11) 。为使梁侧模呈较完美的弧形, 在背愣上先加设水平向钢筋, 再在梁底小横杆两侧每隔900mm设置1根长1.0m立杆沿梁底模固定梁两侧模板, 使梁侧模底部按底模尺寸和形状形成弧形。

3) 支架体系采用碗扣式脚手架支撑体系, 立杆横向、纵向间距均为900mm, 水平横杆步距1 200mm, 扫地杆距地200mm, 内设剪刀撑, 每跨间连接成整体。梁底设小横杆, 小横杆每隔900mm设置1道 (见图12) 。

为保证弧形梁上下口径一致及浇筑混凝土时更好地确保圆弧梁外形, 在圆弧梁中部增设1～2道对拉螺栓, 并在对拉处模板内侧设置与梁截面相同的水泥支撑条, 这样既保证梁模板的几何尺寸, 也保证混凝土浇筑完成后外观曲线美观。梁侧模采用对拉螺栓及钢管背楞进行加固 (见图13) 。

当弧形梁侧模上口就位困难或侧模发生扭曲时, 先松开对拉螺栓和加固立杆, 在最大拱高位置处用顶丝顶出拱高距离, 然后再从拱高的最高点向支座处依次调整侧模的加固立杆, 沿底模弧度进行加固锁紧对拉螺栓, 最后加固支座位置, 从而使侧模的上部也能按要求形成顺滑圆弧。

检验标准为:截面尺寸偏差≤5mm, 拼缝不严偏差≤3mm, 弧度偏差≤10mm。

本工程共配置圆弧梁侧模半层, 面积为108.2m², 单价285元/m², 合计30 837元 (地上7层, 可周转14次) 。

若使用现场工人拼接, 考虑模板可周转3次, 模板量为108.2×2×3=649.2m², 单价32元/m²。方木考虑周转需100×0.8×3×0.05×0.1=1.2m³, 单价1 880元/m³。合计649.2×32+1.2×1 880=23 030.4元 (见表3) 。

采用定型模板要比现场拼装多耗费7 806.6元。

虽然在材料上定型模板价格略高, 但相差不大。同时, 定型模板的使用缩短了工期, 保证了质量, 提高了材料利用率, 降低了材料损耗及环境污染。

华为北京环保园无线终端研发中心三期项目工程, 地上结构外围由一圈圆弧梁构成。在吸收传统圆弧梁模板支设经验及教训的基础上, 结合结构外围圆弧梁弧度变化较多且呈轴对称的特点, 通过与定型模板厂家沟通, 确定模板弧度尺寸, 成功采用定型圆弧梁模板施工技术, 实现了圆弧梁模板的工厂化加工、现场按编号定位安装, 起到了提高工作效率、保证施工质量、降低材料损耗的良好效果。