中建二局第一建筑工程有限公司深圳分公司 广东深圳 518003
摘要：建筑行业如今正处于高速发展时期，时代的进步也对各种构件的质量成型效果提出更高的要求。在清水混凝土的要求下，圆柱成型效果一直是工程施工中的重点控制项，成品圆柱模模板是属于建筑工程技术领域一项新型的模板材料，这种模板是按一定模数制作的定型式模板，利用木质胶合板的能弯曲性，通过高温高压定型不同的弧度，达到不同的直径，从而用于曲面建筑物的成型来完成浇注混凝土。本工程中的圆柱通过选用成品圆柱模板加固体系施工，最终取得了较好的成果，对于类似工程有一定参考意义。
关键词：清水混凝土；圆柱木模；成型效果；钢带加固
1 工程概述
长源御景峯大厦项目位于广东深圳市南山区留仙大道南侧长源村，总建筑面积为165770m2，由1栋46层办公楼、2栋及3栋41层办公楼以及4层地下室（3层地下室+1层半地下室）组成。本工程采用木模施工。
地下室三层至地下室一层每层圆柱概况如表1所示。
2 圆柱模板加固体系的施工优点
2.1 质量轻
木制建筑模板由优质桦杨木做原料，重量轻于一般杨木，而且强度大、韧性好。直径1m、高度3m的木制圆模板重量一般在110-130公斤左右，一般2-3工人工就可以操作安装，而相同规格的钢模板其重量则接近一吨，必须使用大型机械设备来辅助安装。
2.2 安装快
由于其重量轻、所需操作人数少，因此可以批量手工安装和拆卸，不占用塔吊设备，一组（2-3人）工人八个小时便可以安装6-15个圆柱。因此为工地大大缩短了工期，比传统钢模板的施工周期缩短百分之七十以上。
2.3 成型好
由于模板采用大幅覆面的胶合板制作而成，拼接少、接缝也少。而桦杨木材质又保证模板的高强度和韧性，内外环氧树脂覆膜光滑防水但又有一定的透气性，浇筑成型的混凝土圆柱不但光滑而且成型好，视觉及手感极佳，完全达到清水柱的要求，并在柱体方向横竖向痕迹少的优点，总体效果优于同类其他模板果。
2.4 成本低
首先木制圆模板价格优于钢模板，一般是钢模板价格的三分一左右，从源头上为建筑商节省了不少成本；其次由于木制圆柱模板施工方便快捷，不需要塔吊设备，可以批量化操作，无形中为工程建设缩短了工期，工期的缩短为施工方综合省去不少的费用，同时又有更多的时间创造更多的项目。再者木制圆模板质量安全有保障，操作简单，容易保存，使用中尽可以做到省心省力。
3 圆柱模板加固体系设计及安全计算
3.1 圆柱模板加固体系设计
本工程地下室圆柱规格为D1000、D1200，采用14mm厚木制圆柱模板，模板外采用Q235钢带加固，加固间距300mm（钢带中心到中心），次楞纵向布置加固木枋4个，木枋竖向紧靠模板，木枋四周用48*3.0钢管水平固定，加固后成正方形，首道距地200mm，间距≤500mm。具体如表2。
3.2 圆柱模板加固体系安全计算
1）为体现圆柱模板加固体系的安全性能，圆柱模板高度取10.4米，直径1米，浇筑砼速度3M/h，混凝土入模温度约25度。具体的荷载计算-混凝土侧压力如下（部分相关计算详细过程、符号意义及参数取值在此不详述，下同）：
（1）新浇筑砼作用在模板上的最大侧压力计算公式如下：
（式1）
F=（式2）
式1计算结果为52.59KN/㎡，式2计算结果为249 KN/㎡，取两者较小值，即F=52.59 KN/㎡；
（2）混凝土侧压力设计值：F=F×分项系数×折减系数；
F=52.59×1.2×0.85=53.64KN/㎡；
（3）倾侧混凝土时产生的水平荷载：经查施工手册计算，荷载设计值为2.38KN/㎡；
（4）混凝土振捣时产生的荷载：经查施工手册计算，荷载设计值为2.38 KN/㎡；
（5）按建筑施工手册进行荷载组合：F=53.64＋2.38＋2.38=58.4 KN/㎡。
2）圆柱模板面板承载力计算（按均布荷载计算）：
荷载计算值 q = 1.2×40.000×0.500+1.4×3.000×0.300=15.66kN/m；
面板的截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为：
I=50.00×1.80×1.80×1.80/12=24.30cm4；
W=50.00×1.80×1.80/6=27.00cm3；
（1）抗弯强度计算：f=M/W<[f]：
经计算得到M=0.059kN·m；
面板抗弯强度计算值f=0.059×1000×1000/27000=2.175N/mm2；
面板的抗弯强度验算f<[f]，满足要求；
（2）抗剪计算：T=3Q/2bh<[T]
其中最大剪力Q=0.600×（1.2×20.000+1.4×1.500）×0.150=2.349kN；
截面抗剪强度计算值T=3×2349.0/（2×500.000×18.000）=0.392N/mm2；
截面抗剪强度设计值[T]=1.40N/mm2；
抗剪强度验算T<[T]，满足要求；
（3）挠度计算：v= 0.677ql4/100EI<[v]=l/250；
面板最大挠度计算值v=0.047mm；
面板的最大挠度小于150.0/250，满足要求。
3）圆柱模板在混凝土浇筑时产生的侧压力有钢带肋箍承担，钢带的实验压力每厘米长3.75-4.6KN/c㎡，按带肋间距300mm设置计算：
（1）混凝土产生的侧压力作用在钢带上的力为为F=0.00584KN/c㎡×30=0.175KN/c㎡
（2）钢带的压力试验=4.6 KN/c㎡
（3）F=0.175KN/c㎡＜钢带的压力试验=3.75-4.6KN/c㎡
4）竖楞木方传递到钢管（钢管上下的间距为500mm）的集中荷载P：
P=（1.2×40.00+1.4×3.00）×0.150×0.500=3.92kN
钢管按照集中荷载作用下的连续梁计算。
集中荷载P取木方传递力。
（1）支撑钢管计算：
支撑钢管弯矩最大弯矩Mmax=1.497kN·m
支撑钢管变形最大变形vmax=1.746mm
支撑钢管剪力最大支座力Qmax=5.873kN
（2）连续梁的计算：
计算强度f=1.497×106/10160000.0=147.34N/mm2
支撑钢管的抗弯计算强度小于205.0N/mm2，满足要求。
无缝钢管常用材料为10、20、45号钢，取20钢为例：
抗拉强度σ取390MPa，安全系数取4，[σ]=390/4
支撑钢管的最大挠度小于760.0/150与10mm，满足要求。
综上所述，圆柱模板加固体系设计满足要求。
4 圆柱模板施工
4.1 施工工艺流程
圆柱模板深化设计→圆柱钢筋绑扎→圆柱模板安装→Q235钢带加固→次楞木枋及主楞钢管加固→混凝土浇筑→圆柱模板拆除
4.2 圆柱模板深化设计
由于本工程圆柱在不同层的数量相同，仅层高随层数变化；且不同层数对应相同位置圆柱顶部的梁位置一致，仅梁宽及梁高随层数变化。
根据上述情况，做出以下深化：
（1）圆柱高度变化方面深化：不同层数相同位置圆柱以最低高度为基准进行配模，到高度增加的圆柱处增设圆柱模板错层安装即可；
（2）梁宽及梁高变化方面深化：由于梁宽及梁高变化从地下三层至地下一层是由大变小，故以最大梁宽及梁高（即地下三层的梁）为基准配模，到梁宽及梁高减小部位定制相同材质对应尺寸的圆柱模板即可。
4.3 圆柱模板安装
柱筋绑扎完成后进行圆柱模板安装，圆柱模板安装遵循自底至顶的安装顺序，本工程圆柱高度均超过3m，安装模板时，模板的上下连接处的两块模板需要错开安装，错位安装可以保证圆柱体的垂直性和整体性。如图1及图2所示：
图1 错位安装示意图
图2 错位安装实例图
下部模板安装完成时，需采用Q235钢带进行简单的初步固定，再安装上部模板，直至模板安装完成。
4.4 Q235钢带加固
钢带水平加固可以保证钢带受力均匀，首个固定钢带距地100mm，钢带之间的中心距离为300mm。钢带安装时用钢尺对模板进行测量，在模板的同一高度四周钉上3-4个小钉子（钉子不可钉入模板内）。上钢带时把钢带放在钉子上，即可保持钢带的安装水平。
安装螺丝加紧钢带时，每一个螺丝拧紧度要保持一致，保证钢带松紧一致性及施工安全，螺丝拧紧后拔出小钉子。
注意：模板合拢加固后，模板的底部圆平面离地面0.5-1cm距离，并用混凝土填缝。如图3及图4：
图3 钢带加固示意图
图4 模板底部填缝示意图
由于模板是错开安装，在上下模板水平接口的位置需要用钢带进行加固，钢带要水平覆盖在接口部位，而且保证接口位置在加固钢带的中间，这样可以增强模板的稳固和施工成型效果。
4.5 次楞木枋及主楞钢管加固
为了对模板进行保护和垂直定位，钢带安装好后，在模板四周垂直加次楞木枋四个，并用四个钢管作为主楞成正方形固定木枋，首道钢管离地200mm，上下层钢管的间距500mm；这样不仅可以对木模板进行保护，而且可以缓冲振动棒产生的压力，使混凝土成型效果更好，同时这样垂直接触利于对模板进行垂直定位，使模板受力形成一个整体，达到二次加固的作用。如图5及图6：
4.6 混凝土浇筑
圆柱木模板浇筑混凝土的高度根据模板的直径和高度进行控制，直径800mm至1200mm圆柱5米以内可以一次性浇筑，5米以上高度分两次浇筑，首次浇筑高度不得超过4m，第一次浇筑后30-60分钟即可进行第二次浇筑，浇筑时充分振捣，保证混凝土成型效果。
4.7 圆柱模板拆除
图5 圆柱模板加固完成示意图a
图6 圆柱模板加固完成示意图b
拆模时，依次把加固在模板外面的钢管、木枋、钢带自上至下去除，此时模板自然脱模张开，如有个别没有自然张开的模板，只需要在凸凹槽接口位置用木条敲击震动，模板便可自然脱模，严禁用工具撬开以防模板损坏。
5 圆柱模板施工成型效果
采用成品圆柱木模板加固体系，施工安装简单快捷、成本低，圆柱观感好，既满足了安全性的要求，也满足经济性要求，并且施工成型效果良好。（如图7、图8）。
图8 圆柱成型效果图b
6 结语
本工程地下室圆柱采用成品圆柱木模板施工，在进行模板深化设计的同时根据圆柱顶部梁截面变化提出合理的的优化方式，保证了圆柱成型效果，对类似工程有一定的借鉴意义。
参考文献
[1]江正荣.《建筑施工计算手册》第五版.
[作者简介]
（1）王立欢，男，1989年出生，工程师，中建二局第一建筑工程有限公司深圳分公司，南山区长源村改造项目技术负责人.
（2）何俊宏，男，1990年出生，助理工程师，中建二局第一建筑工程有限公司深圳分公司，南山区长源村改造项目技术部长.
论文作者:王立欢,何俊宏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/19
标签：圆柱论文; 模板论文; 钢带论文; 混凝土论文; 荷载论文; 钢管论文; 高度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第22期论文;