姜 捷
上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080
隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的高速發(fā)展,人們對(duì)建筑的審美要求不斷提高,外觀造型的多樣性體現(xiàn)了城市的建筑特色,其中外立面裝飾柱、裝飾線條等是組成和影響外立面效果的重要元素和因素。
建筑外立面裝飾柱一般由柱頭、柱身和柱基3部分組成,除具有承受結(jié)構(gòu)質(zhì)量外,還有外立面裝飾作用。目前建筑工程上外立面裝飾柱的設(shè)計(jì)施工大多采用混凝土結(jié)構(gòu),一般混凝土結(jié)構(gòu)柱先跟隨主體結(jié)構(gòu)施工完成,再采用干掛玻璃纖維增強(qiáng)混凝土(GRC)裝飾構(gòu)件完成柱飾面[1]。GRC裝飾構(gòu)件具有造型豐富、可塑性高、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn),但是對(duì)于超高層建筑外立面的大型裝飾柱體安裝,存在單體構(gòu)件質(zhì)量較大、搬運(yùn)較難、易破損及高空作業(yè)安全隱患較大等缺點(diǎn)[2]。
本文以平安金融大廈外立面裝飾柱施工為工程實(shí)例,通過難點(diǎn)分析及試驗(yàn)評(píng)估,優(yōu)化施工工藝,通過定制鋼模,采用裝飾柱結(jié)構(gòu)和造型一次性澆筑成形技術(shù),不但保證裝飾柱施工整體質(zhì)量,而且簡(jiǎn)化工序、提高工效,同時(shí)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益,可為類似工程提供參考。
本工程位于上海浦東新區(qū)陸家嘴環(huán)路1333號(hào),南鄰中銀和交銀大廈,總建筑面積16.4萬 m2,地下3層,地上主樓38層,高210 m;裙房4層,高23.7 m。上部結(jié)構(gòu)體系主樓為鋼框架-支撐體系,外圍勁性框架結(jié)構(gòu);裙房為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)(圖1、圖2)。
圖1 工程效果圖
圖2 結(jié)構(gòu)框架
工程整體設(shè)計(jì)以歐洲古典風(fēng)格為基調(diào),外立面采用了大量的愛奧尼柱式(Ionic Order)羅馬裝飾柱,每根柱由柱基、柱身以及柱頭構(gòu)成,柱高7.5 m,跨2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層,其中柱頭飾紋雕刻精美,由4個(gè)大圓形渦卷組成;柱身飾紋為半圓形溝槽,從下至上逐漸變細(xì),上、下口直徑分別為900、1 200 mm;柱基較柱身粗大并帶弧形花紋,柱外飾面層采用真石漆噴涂(圖3)。柱結(jié)構(gòu)為勁性混凝土柱,中心為十字鋼柱,從下到上的混凝土等級(jí)為C60、C50和C40。
圖3 裝飾柱立面
根據(jù)要求,裝飾柱施工工藝為先結(jié)構(gòu)外圍十字鋼柱外側(cè)綁扎鋼筋籠,然后采用帶飾紋的玻璃纖維增強(qiáng)混凝土(GRC)構(gòu)件作為永久性模板,最后澆筑混凝土形成整體。GRC材料具有可工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)、可塑性高、造型多樣等特點(diǎn),被作為建筑裝飾構(gòu)件運(yùn)用廣泛,而作為結(jié)構(gòu)施工模板在國內(nèi)類似規(guī)模的工程使用極少,為保證裝飾柱施工質(zhì)量,優(yōu)化工藝,現(xiàn)場(chǎng)先后進(jìn)行了2次試驗(yàn),具體如下:
經(jīng)參建各方討論,決定通過全尺寸實(shí)物試驗(yàn)方式來確定裝飾柱的工藝和流程,試驗(yàn)中選用3種方法(圖4):
圖4 裝飾柱試驗(yàn)過程及完成效果
1)方法1:根據(jù)原設(shè)計(jì)要求,采用GRC構(gòu)件直接作為永久性外模板進(jìn)行施工。根據(jù)第1次試驗(yàn)結(jié)果,為保證混凝土澆筑時(shí)模板的整體強(qiáng)度,在第2次試驗(yàn)中,待GRC外模完成拼裝和校正后,用定制鋼箍對(duì)外模進(jìn)行整體固定。
2)方法2:按照傳統(tǒng)施工工藝,先完成勁性結(jié)構(gòu)混凝土柱施工,外飾面由GRC裝飾構(gòu)件采用干掛工藝完成。
3)方法3:采用2種施工工藝結(jié)合,柱身飾紋較簡(jiǎn)潔規(guī)則,采用定制鋼模一次性混凝土澆筑成形;柱頭和柱基飾紋較復(fù)雜,采用GRC裝飾構(gòu)件干掛工藝。
從試驗(yàn)結(jié)果看,3種方法裝飾柱的外觀效果和整體質(zhì)量均能滿足要求,但綜合評(píng)估后發(fā)現(xiàn),GRC板作為工廠模具澆筑預(yù)制構(gòu)件,具有成品外飾加工精度高、可塑性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),但受材質(zhì)限制,在實(shí)際施工中還存在以下缺點(diǎn):
1)GRC模板質(zhì)量相比傳統(tǒng)鋼質(zhì)和木質(zhì)模板較重,分塊后的GRC模板及GRC干掛飾面板的單塊最大質(zhì)量分別為300 kg和150 kg,人工拼裝精度和高空操作風(fēng)險(xiǎn)較難把控。
2)GRC產(chǎn)品受其材質(zhì)限制,其邊角部位在運(yùn)輸和拼裝中遇到磕碰時(shí)極易損壞,現(xiàn)場(chǎng)大量使用時(shí)的產(chǎn)品保護(hù)措施和后續(xù)修補(bǔ)工作量相對(duì)較大。
3)GRC模板間連接強(qiáng)度較差,需要另外定制鋼箍進(jìn)行整體固定,導(dǎo)致施工工序及費(fèi)用的增加。
4)由于柱身較高,混凝土澆筑時(shí)側(cè)壓力較大,使用泡沫條填縫和外貼膠帶的方法無法有效解決GRC模板接縫處的漏漿問題,外部清潔工作量較大。
與前2種方法中大量使用GRC構(gòu)件不同,方法3采用了整體現(xiàn)澆和干掛2種工藝結(jié)合,充分發(fā)揮鋼模板和GRC的材質(zhì)優(yōu)勢(shì),在確保施工安全和質(zhì)量的前提下,既可減少工序,又可減少工程成本。
通過試驗(yàn),經(jīng)參建單位綜合評(píng)估,確定按方法3的施工工藝進(jìn)行裝飾柱施工,即柱身采用定型鋼模板外飾紋混凝土一次成形,柱頭和柱基采用GRC裝飾構(gòu)件干掛工藝。
根據(jù)建筑設(shè)計(jì)圖紙中柱身外飾水平分縫進(jìn)行劃分(圖5),單根柱模沿高度分成6節(jié),每節(jié)橫向根據(jù)完成面直徑變化和模板拆裝運(yùn)輸要求,以圓周線對(duì)其分成均等的6塊,柱基與柱頭各分為4塊和2塊。通過上述方式,可將單塊鋼模質(zhì)量控制在75 kg以內(nèi)。
圖5 裝飾柱鋼模板拼裝
鋼模板柱身飾紋主要采用4 mm厚鋼板在工廠開模壓制完成,支承鋼楞為60 mmh 40 mmh 4 mm方鋼管,柱箍和邊框均為6.3#槽鋼,邊框連接加強(qiáng)部位為120 mmh 80 mmh 12 mm鋼板,連接件主要為U形卡和螺栓(圖6)。
圖6 柱身鋼模板標(biāo)準(zhǔn)分塊
為保證裝飾柱鋼模板精度要求,便于裝飾柱鋼模板現(xiàn)場(chǎng)的拆裝與各部件之間的識(shí)別,每根柱模先組裝成形,然后分為6塊運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng),編號(hào)就位。裝飾柱施工于主樓6層以上開始,單根裝飾柱鋼模板采用塔吊分節(jié)從地面運(yùn)輸至結(jié)構(gòu)施工樓層,然后根據(jù)預(yù)先編制的號(hào)碼,逐一水平運(yùn)輸至相對(duì)應(yīng)的裝飾柱位置。由于單節(jié)裝飾柱鋼模板體量較大,人工搬運(yùn)強(qiáng)度較大,同時(shí)考慮運(yùn)輸過程中減小模板變形和對(duì)樓面產(chǎn)生的荷載,特制了鋼模板運(yùn)輸車以提高工效。
3.3.1 定位
以設(shè)計(jì)圖紙為依據(jù),在完成鋼結(jié)構(gòu)十字柱的吊裝之后,在樓地面彈放鋼模內(nèi)邊線、十字中心線以及外邊控制線,復(fù)核鋼柱平面尺寸正確后,還要對(duì)柱內(nèi)插筋和鋼筋保護(hù)層進(jìn)行檢驗(yàn),如有偏差應(yīng)及時(shí)予以糾正,另在主筋上加焊定位短鋼筋,確保鋼模平面位置安裝正確。此外根據(jù)標(biāo)高控制線,沿柱基鋼模板底部?jī)?nèi)邊線外側(cè),做寬度60 mm的水泥砂漿找平層,確保鋼模板豎向位置安裝正確。
3.3.2 鋼筋綁扎
鋼結(jié)構(gòu)框架完成后,按勁性柱結(jié)構(gòu)施工圖進(jìn)行鋼筋綁扎,因原設(shè)計(jì)采用GRC模板,現(xiàn)改用鋼模板后,造成柱身混凝土保護(hù)層增大,因此按設(shè)計(jì)單位要求在箍筋外側(cè)加設(shè)φ6 mm@300 mm鋼筋網(wǎng)片,沿柱身雙向布置。
3.3.3 鋼模板安裝
安裝模板要自下而上分節(jié)進(jìn)行,用相反順序來進(jìn)行相鄰上下節(jié)鋼模安裝,可以使安裝累積誤差能夠有效減小。安裝時(shí)先設(shè)置相鄰鋼模間的U形卡,再進(jìn)行螺栓放置,為避免鋼模整體扭曲,初次緊固螺栓時(shí)應(yīng)保留一定的調(diào)整空間,在完成整根模板安裝校正之后,再將所有螺栓按部位分節(jié)分塊對(duì)稱擰緊。另鋼模接縫間使用厚度為1.5 mm海綿條,鋼模緊固后可有效防止漏漿現(xiàn)象的發(fā)生。
3.3.4 混凝土
1)自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)。裝飾柱混凝土一次澆筑高度為8.4 m,單根柱混凝土澆筑量為6.5 m3,原技術(shù)規(guī)格書上采用的是普通混凝土,但在現(xiàn)場(chǎng)施工中發(fā)現(xiàn),因工程結(jié)構(gòu)外框?yàn)閯判曰炷量蚣荏w系,在裝飾柱上部梁柱節(jié)點(diǎn)處的鋼筋布置非常密,沒有多余的位置設(shè)置導(dǎo)管。根據(jù)上述情況以及試驗(yàn)結(jié)果,決定改用自密實(shí)混凝土,利用其高流動(dòng)性、填充性和抗分離性的特點(diǎn)來滿足裝飾柱混凝土的強(qiáng)度和密實(shí)度要求。本工程裝飾柱自密實(shí)混凝土等級(jí)強(qiáng)度為C60,坍?dāng)U度550 mmf 75 mm。
2)自密實(shí)混凝土澆筑?;炷恋浆F(xiàn)場(chǎng)后應(yīng)進(jìn)行坍?dāng)U度測(cè)試,測(cè)試數(shù)值合格方可進(jìn)行澆筑入模?;炷翝仓捎玫孛婀潭ū煤蜆菍颖霉埽ㄓ补埽浌埽瑸楸WC混凝土流淌均勻,柱頂2個(gè)澆筑口應(yīng)對(duì)稱布置,同時(shí)要確保澆筑連續(xù)一次性完成。柱內(nèi)混凝土免振,在鋼模板外側(cè)采用了輔助振搗器來保證柱身飾紋部位混凝土的密實(shí)度,每個(gè)輔助振搗點(diǎn)時(shí)間控制在5 s左右。
3.3.5 拆模
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,柱混凝土強(qiáng)度達(dá)到約C15時(shí)拆除模板,能夠使柱身飾紋保持較為完好。按安裝模板相反順序從上到下進(jìn)行拆除,單塊模板拆除應(yīng)先用手拉葫蘆吊牢,然后用撬棒小心地將鋼模邊框撬松,待完全脫離后用人工葫蘆調(diào)離。
拆下的鋼模應(yīng)及時(shí)修整,對(duì)表面的殘留物用鏟刀式小型磨光機(jī)清理,再涂脫模劑進(jìn)行面層保護(hù);對(duì)于有較大變形或者有部件損壞的,應(yīng)及時(shí)校正,必要時(shí)可進(jìn)行更換。
3.3.6 柱面混凝土修補(bǔ)
拆模后對(duì)于裝飾柱混凝土表面有缺損部位,主要用1∶2水泥砂漿和803膠混合材料進(jìn)行修補(bǔ)。由于缺損部位主要是發(fā)生在相鄰2個(gè)半圓溝槽之間的豎肋和水平內(nèi)凹分格縫部位,因此自制帶弧度的抹平修飾工具,以確保修補(bǔ)后裝飾柱豎肋飾紋上下線條一致,為下道面層真石漆噴涂工序打好基礎(chǔ)。
為保證本工程外立面裝飾柱的施工質(zhì)量,通過對(duì)裝飾柱建筑造型和結(jié)構(gòu)體系分析,分3種施工方法進(jìn)行試驗(yàn),在綜合評(píng)估試驗(yàn)結(jié)果后,最終形成優(yōu)化方案。根據(jù)工程實(shí)際應(yīng)用情況,本工程針對(duì)裝飾柱所采取的工程技術(shù)質(zhì)量措施是有效的,同時(shí)又取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。希望本文能為類似工程提供參考。