模板工程装配式组合柱箍加固体系

金 晶，沈 迪

（浙江省建工集团有限责任公司，浙江杭州310012）

1 工程概况

杭州市某公共建筑结构形式为框架剪力墙结构。地上5～11层，地下1层。工程框架柱构件参数见表1。

表1 框架柱构件参数

2 加固体系的选定

2.1 方案1

加固体系采用钢管扣件作为紧固装置，连接件采用扣件与螺栓。该方案作为传统施工方法具有以下特点：

1）因其紧固效果不理想，混凝土浇筑过程中易产生跑模、涨模、鼓模等现象，构件成形后其工程质量较难保证，合格率较低，质量通病现象较为普遍。

2）因其须设置螺栓，导致安装拆卸不简洁，施工过程中还须耗费大量钢管、人力、作业时间，对施工成本及工期也有一定程度的影响。

3）因其模板须打孔，导致模板损耗率高，废料增加，不符合节能环保的施工理念。

2.2 方案2

加固体系采用装配式组合加固件、结合定位件。该方案作为实用新型施工方法具有以下特点：

1）作为模板工程柱箍加固施工作业，本工法施工布置灵活，施工机具安装方便，材料运输快捷，受环境限制少。

2）可随建筑构件结构的变化同步调节柱膜本身的截面尺寸。

3）采用高强度薄壁钢材替代钢管扣件，自重低，构件成形后无须清理墙面，质量有保障，满足创优夺杯工程的需求。

4）无须连接件，模板无须打孔，施工成本降低、材料损耗率、周转率进一步提升，节能环保，经济效益显著。

5）简化了施工工序，技术先进，安装拆卸方便，节省工期的同时具备可靠的施工安全性，社会效益显著。

该工程为重点工程，工期紧，任务重。质量目标为确保 “钱江杯” ，争创 “鲁班奖” 。经多方讨论研究，采用方案2装配式组合柱箍加固体系。

3 材料的选择与加工

1）面板：覆面木胶合板，层数5层，厚度18 mm，尺寸1 830 mm×91.5 mm。

2）次龙骨：矩形方木，尺寸60 mm×80 mm。

3）加固件（Q345B级钢板冲压剪切成型为长方形，其尾部采用特殊冷弯技术弯成为130 mm的180°弯钩，平直段端部规律均匀排布紧固矩形定位孔）。见图1。

图1 装配式组合柱箍加固系统加固件平面、立面及剖面

4）定位件（Q345B级钢板冲压剪切成型为三角形钢插销，整体形状为三角形）。见图2。

图2 定位件立面、剖面

5）辅助支架（利用废旧模板、方木现场加工而成）。

4 工艺原理

利用辅助支架作为4根加固件（柱箍主龙骨）临时支撑点，过程中使一根（尾端）带有180°弯钩其延伸长度为130 mm的加固件与相邻一侧（头端）设置矩形定位孔的加固件铆合后，安装定位件。最终以顺时针或逆时针方向水平依次安装4根加固件与4根定位件直至一道柱箍加固完毕。见图3。

图3 装配式组合柱箍加固体系配件展示（三维模型图）

5 装配式组合柱箍安装

模板工程装配式组合柱箍实施前应结合项目工程特点、施工作业环境、施工标准、地方性文件、企业标准等，编制模板与承重架搭拆工程专项施工方案。方案审核通过后经专项技术交底后由现场人员实施安装作业。该工程装配柱组合箍安装步骤如下：

5.1 辅助支架搭设

辅助支架采用施工现场废旧模板或废旧方木用于加固件水平安装放置的临时支撑工作。

5.2 一号加固件安装

先将一号加固件水平放置于辅助支架上，其（尾端）130 mm的180°弯钩放置方向需弯头向上，放置位置尽可能让折弯边缘（尾端）与方柱模板外缘对齐。加固件垂直度、平整度与模板安装允许偏差尽量一致。见图4。

图4 装配式组合柱箍加固体系安装步骤1（三维模型图）

5.3 二号加固件与一号定位件安装

将二号加固件水平放置于辅助支架上，其矩形定位孔（头端）一侧穿过一号加固件（尾端）的折弯空间，同时使其（尾端）130 mm的180°弯钩放置方向需弯头向下，放置位置尽可能让折弯边缘（尾端）与方柱模板外缘对齐。一号加固件（尾端）与二号加固件（头端）铆合就位后，选择离方柱模板最近的定位孔，插入一号定位件，由上而下敲击定位件，使得定位件向下位移一定深度。见图5。

5.4 三号加固件与二号定位件安装

将三号加固件水平放置于辅助支架上，其矩形定位孔（头端）一侧穿过二号加固件（尾端）的折弯空间，同时使其（尾端）130 mm的180°弯钩放置方向需弯头向上，放置位置尽可能让折弯边缘（尾端）与方柱模板外缘对齐。二号加固件（尾端）与三号加固件（头端）铆合就位后，选择离方柱模板最近的定位孔，插入二号定位件，由上而下敲击定位件，使得定位件向下位移一定深度。见图6。

5.5 四号加固件与三号四号定位件安装

图5 装配式组合柱箍加固体系安装步骤2（三维模型图）

图6 装配式组合柱箍加固体系安装步骤3（三维模型图）

将四号加固件水平放置于辅助支架上，其头端穿过三号加固件（尾端）的折弯空间，同时保证四号加固件（尾端）折弯空间卡住一号加固件（头端）。使得四号加固件头尾两端分别与三号加固件（尾端）、一号加固件（头端）相铆合后，分别选择离方柱模板最近的定位孔，插入三、四号定位件，由上而下敲击定位件，使得定位件向下位移一定深度。见图7。

5.6 检验校核与加固体系紧固

加固体系加固件与定位件初步安装完毕后，进行紧固作业，使得每片加固件紧贴柱模板外缘，用榔头敲击定位件上端使其在定位孔内持续向下位移，过程中对加固件与柱模的垂直度、平整度进行控制，发现偏差及时纠正。同时确保辅助支架坚实、稳固不产生位移，直至定位件经敲击后无法继续向下位移，达到紧固效果。见图8。

图7 装配式组合柱箍加固体系安装步骤4（三维模型图）

图8 装配式组合柱箍加固体系安装步骤5（三维模型图）

5.7 辅助支架拆除

拆除临时辅助支架后对柱箍整体紧固性、稳定性进行复核，观察柱箍是否有向下位移等现象。见图9。

5.8 构件整体加固完成

第一道柱箍加固施工完毕后，依据专项施工方案由下而上进行第二道柱箍加固施工，依次循环直至整个构件整体加固完毕。见图10。

6 施工效果及经济效益分析

6.1 施工效果

6.1.1 安拆过程

1）装配式组合柱箍：无须使用对拉螺栓、穿线管，无须模板打孔，拆除方便。

2）传统钢管扣件、对拉螺栓：须使用对拉螺栓、穿线管，须模板打孔，须清理墙面，拆除复杂。

图9 装配式组合柱箍加固体系安装步骤6（三维模型图）

图10 装配式组合柱箍加固体系安装步骤7（三维模型图）

6.1.2 成型效果

1）装配式组合柱箍：柱体表面光洁，无穿墙孔，构件尺寸标准。

2）传统钢管扣件、对拉螺栓：柱体有穿墙孔，须后期修补，质量通病现象较明显。

6.1.3 模板周转

装配式组合柱箍因上述优点，导致模板的周转次数较高，节约了模板成本。

6.1.4 性能参数

通过使用该加固体系，经过现场实际检测，以1 450 mm×800mm框架柱为例，混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面总高度6.71 m，其底部能够有效承受混凝土侧压力达到29.868 kN／m2，面板弹性模量达到E＝8 925 N／mm2；其加固件（柱箍）的截面抵抗矩达到W＝4.49 cm3，加固件（柱箍）的抗弯强度设计值达到［f］＝205 N／mm2，加固件（柱箍）的弹性模量达到E＝206 000 N／mm2。

6.2 经济效益分析

6.2.1 材料成本分析

以方柱截面尺寸700～1 000 mm，采用装配式组合柱箍加固体系为例，其10套租赁费用合计：0.6元／每套×5天×10套＝30元。

如采用传统钢管扣件、对拉螺栓所需材料及费用为：

1）钢管8根×1.5 m×10套＝120 m。5 d周转一次，折合使用费5元。

2）对拉螺栓 12 m一套（含穿墙丝 6 m），2元／m，共计10套，合计：240元。损耗率5%，折合单次使用费12元。

3）穿线管6 m，0.5元／m，共10套，合计：30元。损耗率为95%以上。

4）山型卡16个，0.5元／个，共10套，合计：80元。损耗率5%，折合单次使用费4元。

5）螺母 16个，0.15元／个，共 10套，合计：24元。按5%的损耗，折合单次使用费1.2元。

6）费用合计5＋12＋30＋4＋1.2＝52.2元。

7）节省费用52.2－30＝22.2元。

通过上述经济效益分析，每根柱子可节省材料费22.2元。

6.2.2 人工费分析

1）模板工程装配式组合柱箍加固体系（含封模板＋次楞＋加固体系施工）：

①地下室柱体加固：一个工时，2名工人同步施工可加固完成7个方柱。

②地上标准层柱体加固：一个工时，2名工人同步施工可加固完成12个方柱。

2）模板工程传统柱箍加固体系（含封模板＋螺栓＋次楞＋钢管扣件施工）：

①地下室柱体加固：一个工时，2名工人同步施工可加固完成4个方柱。

②地上标准层柱体加固：一个工时，2名工人施工可加固完成6个方柱。

通过上述经济效益分析，模板工程装配式组合柱箍加固体系较传统施工方法，施工安装效率提高一倍，人工费节约50%左右，每根柱子大约节省145元。

7 装配式组合柱箍加固体系应用前景

随着模板工程装配式组合柱箍加固体系大量的实施，使得模板工程中柱箍加固体系得以充分运用和发展，因其紧固效果理想而降低了跑模、涨模、鼓模等现象，成型效果佳、合格率高、无须清理墙面从而使得工程观感质量有效提升，而且对拉螺栓的舍弃进一步降低成本、提升施工效率。同时该体系由工厂加工，现场组装，使用过程中节约劳动力，节约施工时间，可周转至完工，从而减少了废料。无论从社会效益、节能和环保上均有显著成效。装配式组合柱箍加固体系未来将逐步取代传统的钢管扣件（对拉螺栓）加固体系。因此对于框架、框剪结构施工有着美好的发展前景。

8 结 语

该工程通过采用装配式组合柱箍加固体系现场实施，整体工期节约15%。故通过改变传统的施工方法与施工工序，采用新技术、新工艺，对建设工程从工期、质量、成本、安全等各方面均能够带来高收益，从而进一步提升了工程质量。