法國新型模板技術(shù)的推廣及應(yīng)用

陸建飛

江蘇環(huán)宇建筑設(shè)備制造有限公司是中南控股集團屬下的一個子公司，公司在經(jīng)歷了十余年的自身努力，在上級領(lǐng)導(dǎo)及各位同行的關(guān)心下，已經(jīng)形成了一定規(guī)模。公司形成了以建筑模板、建筑機械、活動板房、鋼結(jié)構(gòu)、電纜橋架、配電箱及配套產(chǎn)品的生產(chǎn)體系。

一、概述

鋼模由于其強度高、剛度好，表面平整光滑及經(jīng)久耐用的特點而在我國混凝土結(jié)構(gòu)施工中已廣泛使用二、三十年。在這二、三十年中，鋼模在結(jié)構(gòu)、選材等方面均未有較大的改進，設(shè)計粗糙、結(jié)構(gòu)既單一又笨重、維修及更改困難、靈活通用性差等缺點導(dǎo)致其越來越不能適應(yīng)日益多樣化、復(fù)雜化的混凝土結(jié)構(gòu)的施工。雖然目前新型模板材料層出不窮，特別是膠合板的使用，克服了鋼模存在的缺點，易于現(xiàn)場制作和修改、保溫性能好、表面光潔，但在強度和剛度方面始終與鋼模相比存在很多缺陷，而且國內(nèi)新型模板材料價格昂貴且質(zhì)量極不穩(wěn)定，這些因素使其終究無法完全替代大鋼模。因此，優(yōu)化大鋼模的結(jié)構(gòu)、改善大鋼模的性能、推行新型節(jié)約、環(huán)保材料的應(yīng)用將勢在必行。

二、設(shè)計總體要求

模板體系在各種混凝土結(jié)構(gòu)施工中占有舉足輕重的地位，往往左右施工質(zhì)量、速度和成本；同時，模板體系的施工又同混凝土結(jié)構(gòu)施工的其他工序相互關(guān)聯(lián)，密不可分。因此，模板體系設(shè)計的首要點就是從大局出發(fā)，了解結(jié)構(gòu)設(shè)計及整體施工組織和方案，明確其它工序的施工對模板體系的影響和要求，確定模板施工方案。

在混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和進度要求越來越高的同時，工程造價卻越來越低。因此，在模板體系設(shè)計時，一方面要確保模板的強度和剛度，模板板面平整光滑且?guī)缀纬叽缯`差??；而另一方面又要求模板體系結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，靈活通用性強，模板支撐數(shù)量少、裝拆方便快捷且用工量少。

針對我國建筑業(yè)目前存在的情況，公司除了繼續(xù)生產(chǎn)原有86型模板，把原有模板做精做強外，2005年又投資一千多萬人民幣從法國引進一套CB10新型模板生產(chǎn)技術(shù)，新型模板已申報國家九項專利，且已獲得國家批準有：建筑平模 （外觀設(shè)計）、建筑角模 （外觀設(shè)計）、銷 （外觀設(shè)計）、插銷 （實用新型）、卡銷 （實用新型）、快速拼接件 （實用新型）、點接觸定位機構(gòu)（實用新型）、 模板 （實用新型）、 模板 （發(fā)明）。

1.CB10新型模板相鄰平模板之間通過插銷式快速連接件連接，平模板上裝支撐架、平模板上裝施工托架，使裝拆十分方便。

2.CB10新型模板有 “L”形銷體，銷體的長臂上裝壓簧，壓簧一端與銷體端部的突體接觸，壓簧另一端與套裝在銷體臂上的固定體接觸，結(jié)構(gòu)合理，使用方便，連接、拆卸方便，操作簡單，不易丟失。

3.CB10新型模板的快速拼裝件，有分別固定于兩側(cè)的套管，銷體穿裝在套管中，用螺母鎖緊?？焖倨囱b件結(jié)構(gòu)合理、使用方便，連接、拆卸方便，操作簡單，提高工作效率，且連接牢靠。

4.CB10新型模板的連接通過點狀接觸體相互接觸，平模板拆卸時，可方便地將施工時漏在平模板左右連接縫隙中的水泥砂漿材料去除，使施工方便、簡單，提高工作效率。

5.CB10新型模板寬度最大為2400mm，并且以300mm為模數(shù)，增加了模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)，降低了材料消耗。

6.CB10新型模板之間的連接只有三只連接螺栓，拼裝方便節(jié)約時間，并且既起到連接作用又起到定位作用，增加了模板拼裝后的平面度。

7.CB10新型模板的支架按簡化結(jié)構(gòu)、降低成本的原則來設(shè)計。

CB10新型模板拼裝簡圖

三、CB10新型模板的結(jié)構(gòu)

鋼模體系通常包含板面及板面加勁肋、模板支撐、施工腳手架、模板裝拆體系等諸多部分，施工腳手架、模板裝拆體系及其他專用輔助設(shè)施的結(jié)構(gòu)。

長期以來，國內(nèi)建筑業(yè)所使用的鋼模的結(jié)構(gòu)幾乎千遍一律：

1.板面加勁肋雙向 （即沿板面的縱橫向）設(shè)置；加勁肋一般分大、小肋，大肋基本上全部采用槽鋼制作，而小肋既有采用角鋼又有采用槽鋼的；加勁肋與板面采用電焊聯(lián)接成一個整體。模板結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工難度和加工量大，一般僅適合于專業(yè)化工廠制作且因電焊熱量和焊縫收縮的影響，整塊模板存在不易校正的變形；不能充分發(fā)揮材料的性能，既浪費了材料又增加了模板的重量；靈活通用性差。

2.采用設(shè)置有眼孔的槽鋼作為板面邊框，板面與板面之間的連接通過板面邊框采用螺栓或鋼銷連接。槽鋼眼孔的孔徑和位置精度要求高，加工難度大，且多次裝拆極易使眼孔變形，板面與板面之間的裝配位置精度難以保證。

3.模板支撐剛度差、數(shù)量多。特別是墻或柱模板支撐基本上都采用槽鋼或工字鋼作為背杠并設(shè)置大量的穿墻拉桿 （對拉桿），裝拆速度慢、用工多，模板支撐重量大，且由于大量的穿墻拉桿而導(dǎo)致混凝土表面質(zhì)量差且修補工作量大。

CB10新型模板結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，且能滿足強度、鋼度的要求。以高度為3m，寬度為2.4m的新型模板為例，橫向加強筋為2mm板折成的C型鋼，豎向2道背楞，左右用3只連接螺栓，上下有2只連接螺栓且中間有1只定位螺栓，模板底部有2只調(diào)節(jié)螺栓，可在使用中隨時調(diào)節(jié)支模的高度。模板中帶有支撐架及施工托架，給施工節(jié)約了時間和成本。CB10新型模板能在很大程度上減少穿墻拉桿或支撐鋼桁架的構(gòu)件的數(shù)量并節(jié)約材料，加快模板裝拆速度，減少模板施工用工量，確保混凝土表面質(zhì)量而且易于保證模板安裝精度；另一方面，在高層建筑中還可采用鋼桁架兼作施工腳手架，使高層建筑用施工腳手架的搭設(shè)問題迎刃而解。

四、CB10新型模板的加工

沒有優(yōu)秀的生產(chǎn)實力，再好的設(shè)計也成不了優(yōu)秀的產(chǎn)品，江蘇環(huán)宇建筑設(shè)備制造有限公司引進法國技術(shù)，自行研制了一條模板生產(chǎn)流水線，擁有國內(nèi)最大的一臺激光切割機，切割范圍為2m×3.4m，切割精度在0.1mm范圍內(nèi)，激光切割基本上無熱變形，有面板拼接自動焊機，有加強筋自動焊機，有自動噴漆烘干系統(tǒng)，每步工序有專門夾具。

CB10鋼模制作允許偏差

五、CB10新型模板強度計算

基本條件：模板的面板高度為H=3.0m，用于墻體混凝土澆筑。由于現(xiàn)階段混凝土澆筑采用泵送混凝土，其坍落度為160mm～180mm，混凝土的澆筑速度較快 （澆筑速度>6m/h）。根據(jù)試驗測試結(jié)果以及國內(nèi)外規(guī)范的設(shè)計計算公式，確定作用于模板面板上的最大側(cè)壓力標準值取值為： F=γcH=24×3=72kN/m2。

1.面板的驗算

新澆筑的混凝土側(cè)壓力均勻作用于鋼模板面板上，將鋼模板面板視為三跨連續(xù)梁，加強筋視為梁的支點，梁寬取為200mm。按照最大側(cè)壓力對鋼模板面板的強度和剛度進行驗算。其中，面板采用Q235鋼材，面板厚度為5mm。

承載力驗算時，采用荷載設(shè)計值，其值為：

Fs=0.9×72×1.2=77.76kN/m2

q=77.76×0.2=15.6kN/m

剛度驗算時，采用荷載標準值。

q’ =72×0.2=14.4kN/m

面板驗算的簡圖見下圖：

面板的最大彎矩值為：Mmax=0.1×15.6×0.232=0.083kNm

面板的最大撓度值為：

2.加強筋驗算

新澆筑的混凝土側(cè)壓力均勻通過鋼模板面板傳遞至加強筋，加強筋支撐于槽鋼之上，加強筋截面為U形，高度和寬度均為80mm，鋼板厚度為3mm，加強筋的驗算簡圖見下圖：

承載力驗算時，采用荷載設(shè)計值，其值為：

Fs=0.9×72×1.2=77.76kN/m2

q=77.76×0.23=17.9kN/m

剛度驗算時，采用荷載標準值。

q’ =72×0.23=16.56kN/m

加強筋截面最大彎矩值為：Mmax=0.125×17.9×1.22=3.2kNm （位于槽鋼支撐點處）

面板的最大撓度值為：

=2.7mm<1200/250=4.8mm （滿足要求）

3.槽鋼驗算

槽鋼作為加強筋的支撐，共設(shè)置三道對拉螺栓支撐且槽鋼端部與鋼模板鉸接。槽鋼驗算的計算簡圖見下圖：

承載力驗算時，采用荷載設(shè)計值，其值為：

Fs=0.9×72×1.2=77.76kN/m2

q=77.76×1.2=93.31kN/m

槽鋼截面最大彎矩值為：Mmax=9.77kNm （位于對拉螺栓支撐點處）

剛度驗算時，采用荷載標準值。

q’ =72×1.2=86.4kN/m

5.整體性驗算

為考查鋼模板的整體，采用有限元軟件ANSYS建立鋼模板的整體模型 （見下圖），選取混凝土澆筑過程中的最大側(cè)壓力均勻作用于鋼模板面板上，分析鋼模板作為一個整體在混凝土澆筑過程中的受力狀態(tài)。

根據(jù)計算結(jié)果可得，鋼模板的承載力和剛度均滿足要求，能夠保證新澆筑混凝土的施工質(zhì)量。在混凝土澆筑過程中，鋼模板的面板的變形均較小 （≤0.5mm），模型計算只選取了一塊模板單元，故在鋼模板面板的四個角處變形相對較大 （2mm），而實際施工過程中模板單元之間采取可靠連接進行拼接，大大減

4.對拉螺栓驗算

根據(jù)槽鋼的驗算結(jié)果可得，對拉螺栓承受的最大荷載為96.4kN。

鋼模板整體計算分析模型

鋼模板的變形圖 （mm）

選用由Q235鋼材制作而成的M32對拉螺栓，其凈截面積為A=804.2mm2，則：少了鋼模板面板角點的變形，滿足混凝土澆筑剛度要求，能夠保證外觀質(zhì)量。同時，根據(jù)計算結(jié)果可得，整個模板體系的構(gòu)件應(yīng)力相對較小 （≤50MPa），滿足承載力要求。

鋼模板的應(yīng)力圖 （MPa）

六、CB10新型模板的優(yōu)點

與86型模板相比，CB10型模板優(yōu)點明顯：

1、模塊化程度高；2、通用性好；3精度高，強度大；4、節(jié)約工時；5、配件不會丟失，減少了配件的損耗；6、易于裝配；7支架系統(tǒng)可收放，易于運輸。

七、CB10新型模板使用效果

CB10新型模板使用后保證了清水混凝土表面光潔，色澤鮮明，線條清晰，墻面順直，經(jīng)工程質(zhì)量檢驗清水混凝土外墻面達到清水飾面效果。