王欣鹏 张 奎 郑永超 张 楠 冉星晨

中建一局集团第三建筑有限公司 北京 100161

随着建筑业的发展，越来越多的建筑师将清水混凝土作为其建筑设计理念的重要素材，用混凝土与生俱来的装饰性特征来表达建筑传递出的情感。清水混凝土是混凝土中的“工艺品”，它是一次浇筑成形、不做任何修饰的混凝土，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，强调混凝土的自然表现机理[1]。但由于多方面原因，目前国内的清水混凝土大多数都在施工完成后采取各种措施进行修饰，而这与清水混凝土所反映的崇高自然、质朴无华、返璞归真的建筑情感有所冲突。

目前清水混凝土施工的木模板支撑体系中，龙骨主要采用木方、钢管、钢包木、矩管、槽钢、木工字梁等材质，在施工超高、超厚墙体时存在刚度小、自重大、整体性差、模板支拆及加固难度大、工效低等问题，清水混凝土成形质量不易保障。

京东集团西南总部大厦项目在超高劲性清水混凝土施工中采用铝合金几字梁木模板组合体系，发现在清水混凝土的蝉缝、明缝、螺栓孔及整体外观成形质量方面都有所提高，同时铝合金几字梁木模板组合体系整体性强、支拆简便，提高了施工效率，为高标准实现清水混凝土饰面效果提供了可靠保障。本文总结出了在施工中需要注意的关键点，可给类似工程的施工提供参考。

1 工程概况

京东集团西南总部大厦清水混凝土工程（图1），设计中融合了传统“中国结”的元素，是一座呈“8”字交错的建筑，每4层层叠，连环的“8”字象征着连绵长久，含有永恒之意。本工程交错悬挑区域结构外露部分均采用清水混凝土，独立最大高度28.5 m，累计面积达10 000 m2。劲性清水混凝土核心筒，每层2个，承重墙体厚600 mm，其中填充墙为薄墙，仅厚150 mm。

2 技术特点

1）根据施工图进行模板组合体系设计、排版，通过定制的新型铝合金几字梁作为次龙骨，既保证了模板组合体系的刚度，又减轻了自重，便于吊装和安拆，简化了模板的施工难度，提高了施工效率。

图1 项目实体效果图

2）采用PVC＋尼龙材质定制的螺栓型堵头，堵头的螺母有自紧功能，确保了螺栓型堵头与模板贴合的紧密度，避免了普通螺栓堵头与模板贴合不紧密而出现的“熊猫眼”“砂眼”等质量问题。

3）蝉缝（面板拼缝）处采用涂抹结构密封胶，防止了漏浆、错台、失水等质量通病。

4）明缝（施工缝兼诱导缝）采用等腰梯形截面PVC条，凹槽形式，增强建筑的立体感，控制了混凝土结构自身的收缩裂缝，同时解决了新旧混凝土的接缝问题。

5）根据建筑结构的尺寸和特点，利用BIM模型合理设计配置模板，提高模板周转率。

3 实施要点

3.1 模板深化设计、排版

清水混凝土既是结构又兼顾装饰效果的做法，故要以装饰装修的设计及管理思路进行设计和施工。深化设计决定着清水混凝土施工的最终效果，其相关深化软件可以采用Revit & Grasshopper、SketchUp、Rhinoceros、CAD等。

3.1.1 构建三维模型

根据建筑结构的尺寸和特点进行模板的排版，建立三维模型（图2），清水混凝土模板设计主要包括：模板的排版设计、螺栓孔设计及排布、模板加固体系设计、明缝条及诱导缝设计、洞口加固设计、预留预埋综合设计等。充分结合原设计借助计算机放样进行，坚持对中、对齐原则，尽量少裁切模板，模板根据建筑物构件的几何尺寸尽量标准化、模数化，保证了混凝土构件成形效果的美观，同时有利于节约模板。

明缝应根据模板分块大小、混凝土浇筑高度等需要设置，明缝应规律，分割范围的几何尺寸宜与模板模数吻合[2]，同时应兼顾施工缝与诱导缝，明缝的设置可以有效解决超高建筑物混凝土无法一次浇筑的问题，完美处理了新旧混凝土的接缝问题，同时控制混凝土结构自身的收缩裂缝，满足美观的要求。蝉缝即模板拼缝，蝉缝的间距与模板模数吻合，蝉缝应竖向成线、水平交圈。

图2 模板蝉缝、明缝、螺栓孔排版的三维模型

螺栓孔的排布应规律，纵横成线、水平交圈，间距宜与模板模数吻合，以利于模板拆除后周转利用，同时满足加固需要。为满足美观的需求，不易设置或无法设置时应设置假眼装饰孔，所有螺栓孔的位置应在设计图上标注。

3.1.2 出具二维图纸

根据三维模型效果出具二维图纸，指导现场工人进行模板裁切、螺栓孔开设、模板拼装、明缝条安装等工作。

3.2 模板组合体系拼装

3.2.1 组合模板体系配置

铝合金几字梁木模板组合体系组成[3]：采用厚18 mm的优质清水专用覆膜标准尺寸模板（2 440 mm×1 220 mm）作为面板，根据建筑结构的尺寸和层高进行模板的裁切（图3），高度方向为2块标准模板的尺寸（4 880 mm）＋1条明缝条的宽度（20 mm），宽度方向根据结构构件的水平投影边长分成12等分（12 600÷12＝1 050 mm），如图4所示。每块面板设置8个对拉螺栓，4排2列均布，主龙骨使用双槽钢（10#），间距610 mm，次龙骨使用新型铝合金几字梁型材（75 mm×70 mm），间距200 mm，拼装整体效果如图5所示。

图3 模板平面布置示意

3.2.2 组合模板体系细部构造

1）龙骨体系。主龙骨选用双槽钢（10#），间距为610 mm；拉杆选用M16高强通丝对拉螺栓，模板底部两排对拉螺栓采用双螺帽，如图6所示。配优质PVC套管及定制清水专用堵头，清水专用覆膜模板和新型铝合金几字梁之间用自攻螺钉连接（节点A），次龙骨与主龙骨槽钢之间用φ14 mm钩头螺栓连接稳固，大模板之间采用新型几字梁和步步紧连接（节点B），模板系统支撑架采用定制槽钢支架及钢管撑杆结合使用。

图4 模板体系立面示意

图5 模板体系效果图

图6 模板体系拼装横截面

2）次龙骨与面板。面板采用定制的新型铝合金几字梁型材（75 mm×70 mm）进行连接（图7），龙骨间距200 mm，从面板后面安装高强自攻钉（4×10 mm）加固面板[4]，保证混凝土表面无钉子孔，自攻钉间距105 mm。模板面板拼缝采用涂抹结构密封胶，有效防止拼缝失水、漏浆，面板背面设置连接片，杜绝了拼缝处的错台现象。模板面板的周转次数可根据选用模板的质量进行确定，WISA模板周转次数可达10次以上。

3）对拉螺栓。对拉螺栓选用M16高强对拉通丝型螺栓（图8），施工操作方便、截面精度易控制、表面无污染。严格控制板面与螺栓堵头之间的缝隙，使螺栓孔不跑浆。与对拉螺栓配套的定制清水专用堵头应有足够的强度，PVC套筒能有效保证墙截面尺寸及强度，以免造成孔眼变形或漏浆，影响墙体平整度，拆模后将堵头取出可以重复使用。

图7 铝合金几字梁与面板连接示意

图8 高强对拉螺杆配件

4）定制螺栓型堵头。清水混凝土表观效果要求高，尤其是线、面、缝、洞等细部处理，为减少螺栓孔的失水率，采用了定制堵头（材质为PVC＋尼龙），新设计的堵头改变丝杆尾部立角（图9），将与模板接触端的末端丝纹增加成倒角[5]，使得丝帽紧固模板时能达到更好的紧固效果。螺栓型堵头可保证螺母与模板形成夹紧式固定，避免其发生不同步变形。

图9 定制螺栓型堵头加工示意

模板拆除后采用抗裂砂浆封堵螺栓孔，如图10所示。

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5）明缝。本工程明缝按要求设计为凹槽形式，以增强建筑的立体感。模板明缝使用等腰梯形截面明缝条（图11）。采用自攻螺钉（4×25 mm）将明缝条固定在清水专用模板上，明缝条要求水平、垂直方向交圈。

图10 成形螺栓孔及封堵后效果

图11 PVC明缝条安装示意

3.3 模板组合体系安装、加固

3.3.1 楼层施工缝处理

施工缝采用隐藏式蝉缝，施工时为了满足清水混凝土的整体风格和质量要求，又为了满足施工的需要，将施工缝留置于明缝条内，拆模后满足观感的要求，同时确保了施工缝留设的高度一致，进行施工缝凿毛处理后不会影响清水混凝土的整体效果。清水混凝土一次浇筑至建筑标高处，外墙面板板面安装明缝条隔断成线条（图12）。拆模后取出内外墙埋设模板，外墙剔凿20 mm至明缝条位置。下一次浇筑混凝土之前在明缝处放置宽20 mm、深12 mm的明缝条。

上层墙体模板支设及加固时，利用下层螺栓孔固定大模板支撑架，此架作为上层模板的支撑体，将模板与已浇混凝土墙面贴紧，利用固定于模板板面的装饰条，避免模板下边错台、漏浆，贴紧墙并将墙面清理干净，以防因墙面与模板之间夹渣造成漏浆，如图13所示。

图12 施工缝节点示意

图13 施工缝接槎节点示意

3.3.2 墙体阳角加固

阳角处通常出现的问题就是拼缝不严密，造成阳角处漏浆、失水等质量问题。因此，在模板的拼缝处垫厚1.5 mm的海绵胶条，采用双止水口方式进行支撑，使受力角点直接与模板接触力点对应，并适当增加扣件或连接构件数量，采取将受力点增加附加斜拉座的方式进行处理，如图14所示。

图14 阳角加固45°斜拉座节点示意

铝合金几字梁木模板组合体系采用厚度为15 mm的钢板（Q235A）作为吊装挂件，考虑吊装的平衡性和稳定性，挂件形状为“之”字形，长度600～800 mm，在主龙骨双槽钢处进行焊接，用直径16 mm（HPB300）的钢筋把整体大模板体系的主背楞进行焊接连接，再与挂件焊接，使之和整个体系成为一体，便于吊装，如图15所示。

图15 模板组合体系吊装点立面、剖面

3.4 模板拆除

1）模板应在混凝土同条件试件强度达到3 MPa（冬期不小于4 MPa）时拆除，拆模后应及时养护，以减少混凝土表面的色差、收缩裂缝等现象。

2）清水混凝土应比普通混凝土拆模时间延后，在夏季拆模时间为48 h。在气候有明显变化时，应在满足规范的前提下，根据具体情况，由技术部确定拆模时间。

3）柱模板的拆除：柱混凝土强度达到4 MPa时即可拆除柱模板，拆模时间根据室外温度可适当调整，在冬季时应延长拆模时间。拆模前应先松卸掉加固支撑及紧固钢丝绳，然后用撬棍轻轻撬动模板，使模板离开柱体。拆除时撬棍不能顶在混凝土面上，防止将混凝土表面破坏（不得已时可加垫板）。模板吊装时应有人专门负责，防止模板吊装过程中将混凝土表面碰坏或划伤。

4）拆模的流向为先浇先拆，后浇后拆。模板的拆除顺序与模板安装顺序相反。

5）在拆除模板过程中应加强对清水混凝土成品和对拉螺栓孔眼的保护，清水混凝土拆模效果如图16所示。

图16 清水混凝土拆模效果

6）拆下的模板应按规格分类堆放整齐，及时清理其上面的混凝土、砂浆残渣。难以清除时，可采用模板除垢剂，不准硬砸，模板板面破损处用水泥腻子修补，若发现不平或肋边损坏变形应及时修理，清除好的模板应及时涂刷脱模剂，拆下的扣件应及时收集管理。

7）清水模板加工完毕后，竖放在平整坚实的地面上，下面垫木方。为避免产生变形及受潮，应搭设堆放架（图17），严禁面板朝下接触地面。面板上加盖彩色防雨布，吸附灰尘和防止雨淋。

图17 堆放架立面示意

4 注意事项

4.1 钢筋的措施

为保证混凝土拆除模板后无露筋、保护层过薄现象，达到清水饰面效果，需从翻样、制作、绑扎这3个环节层层控制。

4.1.1 钢筋保护层厚度

钢筋保护层厚度≥30 mm ，采用水泥垫块。各种钢筋下料及成形的第一件产品必须自检无误后方可成批生产，外形尺寸较复杂的应由配料工长和质检员检查认可后方可继续生产。受力钢筋顺长度方向全长的净尺寸允许偏差为－10 mm、＋4 mm，箍筋（拉钩）内净尺寸允许偏差为－3 mm、＋ 2mm。

4.1.2 钢筋绑扎

钢筋绑扎前，提前放线、定位，避让对拉螺栓孔位置，钢筋绑扎时扎丝多余部分向内弯折，以免因外露造成锈斑，双排筋外侧对应绑扎水泥垫块，间距为600 mm×600 mm，呈梅花形布置。

4.2 混凝土内型钢梁、柱加固措施

墙体内型钢柱、梁的部位采用对拉通丝型螺栓无法加固，如工厂加工时在型钢的腹板或翼缘上预留螺栓孔，则存在尺寸偏差，同时翼缘开孔会削弱型钢强度，故不采取预留螺栓孔的方式，而选择采用三节头螺杆结合钩头螺栓的方式进行混凝土内型钢梁、柱的加固[6]。根据螺栓孔定位，在型钢柱、梁的腹板或翼缘上进行钩头螺栓的焊接，将钩头螺栓长端顶部套丝，与三节头螺杆外杆相连接，如图18所示。

图18 型钢柱加固措施剖面示意

5 结语

本文结合京东集团西南总部大厦清水混凝土工程，对超高劲性清水混凝土施工中采用铝合金几字梁木模板组合体系的方法进行归纳总结，通过优化模板体系，反复试验、论证，确定本工程适用于铝合金几字梁木模板组合体系的施工方法。

该施工方法提高了清水混凝土蝉缝、明缝、螺栓孔及整体外观成形质量，为高标准实现清水混凝土饰面效果提供了可靠的技术保障。在施工过程中验证了铝合金几字梁木模板组合体系整体性强、支拆简便、施工效率高等特性，节约了工期，同时也避免了不必要的材料损耗，增加了模板体系的周转次数，一定程度上实现了此类项目的降本增效，可为类似工程的施工提供参考。