鋁合金模板在高層建筑施工中的應(yīng)用與優(yōu)化

段素明

中鐵建設(shè)集團(tuán)有限公司 江蘇 南京 210028

鋁合金模板作為一種新型推廣的施工工藝進(jìn)入建筑業(yè)市場(chǎng)，其優(yōu)點(diǎn)不僅在于剛度大、不變形、不起鼓，周轉(zhuǎn)次數(shù)也較高，可減少對(duì)資源的浪費(fèi)，綠色環(huán)保，在一定程度上加快了施工進(jìn)度，越來(lái)越受到建筑行業(yè)的青睞。根據(jù)同體量的模板費(fèi)用測(cè)算，鋁合金模板所需要的施工費(fèi)用較低，且鋁模的回收率高達(dá)70%～80%，節(jié)能又環(huán)保。因此，此種模板體系值得推廣與應(yīng)用。

1 工程概況

南京市中鐵青秀城項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于南京市棲霞區(qū)邁皋橋萬(wàn)壽村季家街，其中10#樓標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積約為510 m2，配置鋁模板面積1 640 m2。標(biāo)準(zhǔn)層配置鋁合金模板1套、頂板承重支撐3套、梁底支撐4套、墻柱支撐1套。鋁合金模板使用在2～32層，層高2.9 m。

2 鋁合金模板的優(yōu)點(diǎn)

2.1 強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、承載力高

鋁合金模板對(duì)比傳統(tǒng)的木模、膠合板、鋼模有明顯的優(yōu)勢(shì)，擁有完善的自支撐體系，它的板材不容易變形，自身質(zhì)量比大鋼模輕，操作方便。

2.2 施工方便、效率高

工人可以花較少的時(shí)間來(lái)安裝和拆除定型模板，比傳統(tǒng)模板施工快。不占用大型垂直運(yùn)輸設(shè)備，不需要借助物料平臺(tái)。所有的模板體系材料通過(guò)預(yù)留洞孔直接采用人工傳到施工層，可以做到以戶為單元的拆裝模式，極大地提高了施工的效率，同時(shí)鋁模板產(chǎn)生的垃圾極少，垃圾清理極其方便[1-2]。

2.3 提高建筑物質(zhì)量和結(jié)構(gòu)性能

鋁合金模板整體體系的施工，較傳統(tǒng)的模板體系在結(jié)構(gòu)的水平和垂直度方面更優(yōu)，鋁合金拆除后的剪力墻、面板的成型效果可達(dá)到飾面清水墻的要求，平整度及垂直度可以控制在5 mm以內(nèi)，符合免抹灰的施工要求。

2.4 周轉(zhuǎn)次數(shù)多，分?jǐn)偝杀镜?/h3>

鋁合金模板由于材質(zhì)堅(jiān)硬，周轉(zhuǎn)次數(shù)較傳統(tǒng)模板高，標(biāo)準(zhǔn)板在正常規(guī)范施工狀態(tài)下，可以周轉(zhuǎn)200次左右，其下部的標(biāo)準(zhǔn)支撐和加固體系可以通過(guò)調(diào)節(jié)桿調(diào)節(jié)層高高度，可實(shí)現(xiàn)重復(fù)周轉(zhuǎn)使用。在重復(fù)使用后成本大大降低，經(jīng)濟(jì)性能較傳統(tǒng)模板更優(yōu)。

2.5 拼裝簡(jiǎn)單整潔，現(xiàn)場(chǎng)形象美觀，施工環(huán)境改善

鋁合金模板系統(tǒng)施工簡(jiǎn)單、易于安裝、針對(duì)性強(qiáng)，工人可在短時(shí)間內(nèi)熟悉施工工藝，比傳統(tǒng)施工方法更加安全高效。整體結(jié)構(gòu)好，便于加固，支撐系統(tǒng)分布合理，避免因人為操作失誤造成的爆模而使建筑物質(zhì)量下降。同時(shí)，由于鋁模板的拼裝不產(chǎn)生額外建筑污染物，鋁合金材質(zhì)更不易發(fā)生火災(zāi)，所以與傳統(tǒng)的模板相比更加綠色環(huán)保、安全美觀。

2.6 鋁合金材料，防火性能好

鋁合金模板體系由鋁制品構(gòu)件和鐵件組成，構(gòu)件屬于不可燃燒類(lèi)，因此有很好的防火性能。

2.7 標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的加工

鋁合金模板系統(tǒng)由工廠進(jìn)行圖紙深化設(shè)計(jì)，由生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行排版加工、板面清洗、涂層處理、產(chǎn)品成型，生產(chǎn)完成后的產(chǎn)品在工廠進(jìn)行試拼裝，隨后經(jīng)過(guò)預(yù)驗(yàn)收等一系列的工作，可確保產(chǎn)品成型的正確性，同時(shí)滿足施工現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)層的標(biāo)準(zhǔn)化及模塊化施工。

2.8 不占用施工塔吊，安全可靠

標(biāo)準(zhǔn)化的模板質(zhì)量輕，施工方便，鋁合金模板在施工使用的過(guò)程中，無(wú)需依靠塔吊來(lái)轉(zhuǎn)運(yùn)模板材料，只需要通過(guò)預(yù)留孔人工進(jìn)行傳送，安全可靠，減少了傳統(tǒng)模板轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的依賴(lài)，提高了工地現(xiàn)場(chǎng)垂直運(yùn)輸?shù)哪芰桶踩浴?/p>

2.9 專(zhuān)業(yè)安裝，管理輕松

鋁合金模板在工廠已經(jīng)進(jìn)行了圖紙的深化排版，在車(chē)間進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化加工、試拼、編號(hào)，操作工人只需將現(xiàn)場(chǎng)的鋁合金模板按照廠內(nèi)的編號(hào)拼裝即可，大大減少了設(shè)計(jì)及施工的錯(cuò)誤，施工管理工作量也大大降低。

2.10 節(jié)能、減排、低碳、環(huán)保

鋁合金模板體系的使用及推廣，可以有效地減少城市建筑垃圾的排放，緩解城市處理建筑垃圾的壓力，符合綠色環(huán)保的建筑理念。和傳統(tǒng)模板相比較，鋁合金模板的回收價(jià)值更高，可以減少材料的浪費(fèi)，符合節(jié)能、減排、低碳、環(huán)保的理念。

3 鋁合金模板的設(shè)計(jì)優(yōu)化

為充分利用鋁合金模板的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)面可以達(dá)到清水混凝土墻體的效果，本工程實(shí)行免抹灰施工工藝，這就要求結(jié)構(gòu)施工成型質(zhì)量好，細(xì)節(jié)處理到位。在鋁模板的深化設(shè)計(jì)中，考慮到與今后二次結(jié)構(gòu)的融合，處理好一次結(jié)構(gòu)與二次結(jié)構(gòu)的“拼接”問(wèn)題，這就需要對(duì)鋁模板進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

3.1 主體與二次結(jié)構(gòu)交界部位的企口設(shè)置

為充分利用鋁合金模板的免抹灰優(yōu)點(diǎn)，在二次結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)交界位置做寬10 cm的企口，深度1.5 cm，此企口的作用旨在加強(qiáng)二次結(jié)構(gòu)抹灰位置與主體結(jié)構(gòu)的連接，同時(shí)防止該位置產(chǎn)生豎向裂縫（圖1）。

3.2 二次結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱、門(mén)過(guò)梁一次性澆筑

考慮到門(mén)過(guò)梁很多需要進(jìn)行二次澆筑施工，本工程對(duì)門(mén)過(guò)梁、構(gòu)造柱等在鋁合金模板深化過(guò)程中進(jìn)行了優(yōu)化施工（圖2）。

圖1 交界部位的企口效果

圖2 門(mén)過(guò)梁下掛及構(gòu)造柱效果

3.3 標(biāo)準(zhǔn)層窗套線條澆筑

一般平窗均存在窗邊滲漏水現(xiàn)象，為避免平窗的滲漏水，結(jié)合鋁合金模板的規(guī)則性，對(duì)窗邊四周進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，在窗四周增加寬5 cm、高1.5 cm的止水反坎，形成內(nèi)高外低狀態(tài)。

同時(shí)圖紙中小型裝飾線條需要進(jìn)行二次施工，為節(jié)約成本、便于施工，鋁合金模板在深化生產(chǎn)時(shí)，將線條一次性優(yōu)化完成（圖3）。

圖3 窗四周及小型線條的優(yōu)化設(shè)計(jì)示意

早拆體系在鋁合金模板中的應(yīng)用不僅可以加快施工進(jìn)度，經(jīng)濟(jì)效果也很顯著。早拆體系主要針對(duì)樓板的早拆和梁的早拆。混凝土樓板厚度增大，自重荷載隨之增大，樓板抗彎剛度也隨之增大；但抗彎剛度增加程度遠(yuǎn)大于荷載的增加。在相同跨度的情況下，樓板越厚，樓板抗彎能力越強(qiáng)。根據(jù)多年早拆施工的實(shí)踐，對(duì)板厚為100 mm以上的樓板實(shí)施早拆是安全可靠的，而對(duì)板厚小于100 mm的樓板，應(yīng)在進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的分析和論證后方可實(shí)施早拆。

目前各種鋁合金模板系統(tǒng)的早拆體系組成部分基本相同，僅細(xì)部尺寸有所差異；部分企業(yè)的可調(diào)鋼支頂采用單根鋼管，下部安裝可調(diào)螺桿；大部分企業(yè)的可調(diào)鋼支頂采用2根直徑不同的鋼管上下套裝，以滿足支撐長(zhǎng)度的可調(diào)性。

早拆體系包含樓面、梁底早拆體系，由早拆頭、快拆鎖條、單支頂、銷(xiāo)釘、銷(xiāo)片組成（圖4）；早拆支撐間距不應(yīng)大于1 300 mm×1 300 mm。

4 鋁合金模板早拆系統(tǒng)的應(yīng)用

圖4 早拆體系示意

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工情況，應(yīng)在保證模板體系拆除后，結(jié)構(gòu)構(gòu)件滿足同條件養(yǎng)護(hù)試件的情況下設(shè)計(jì)模板支撐體系。

5 鋁合金模板的施工方法

為了使工程進(jìn)度加快、塔吊使用量降低，結(jié)合本工程的實(shí)際情況，鋁合金模板采用早拆系統(tǒng)，并且在每層樓板中設(shè)置傳料口，使用人工將材料傳遞至作業(yè)面，避免了木模板施工作業(yè)中占用的出料平臺(tái)和塔吊吊運(yùn)模板木方的情況。

其主要施工順序?yàn)椋轰X合金模板找平→模板刷隔離劑→模板放線→安裝→定位→校直→梁板模板安裝→混凝土澆筑→梁、板模板拆除→材料人工轉(zhuǎn)運(yùn)到上一層。

5.1 鋁合金模板的安裝

墻、柱模板安裝須從角部開(kāi)始，形成穩(wěn)定支撐后方可按順序安裝其他部位模板，在墻體單邊板安裝時(shí)須加臨時(shí)支撐，且臨時(shí)支撐可靠，如工地木方、鋼管等臨時(shí)支撐；墻柱模板封閉前應(yīng)及時(shí)加上穿墻螺桿及膠杯、膠管。

梁模板用于支撐板模時(shí)，在大多時(shí)候，應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)的板模布置圖進(jìn)行組裝施工。先把橫梁下的支撐桿件按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)安裝在橫梁組件下，然后再進(jìn)行橫梁模板的安裝施工。當(dāng)拆除梁底模板時(shí)，支撐桿件可用來(lái)保護(hù)梁底部結(jié)構(gòu)。同時(shí)支撐桿件可以提升橫梁到適當(dāng)位置，用銷(xiāo)子將梁和板模板連接。在頂板安裝完成以后，采用水平紅外線檢查模板面的底面標(biāo)高，可以通過(guò)調(diào)整支撐桿件的高度調(diào)整梁板、頂板水平度及板底的標(biāo)高。

在有連續(xù)垂直墻板模板的地方，比如電梯井位置、樓梯位置、外墻面位置等豎向構(gòu)件位置。在模板安裝時(shí)，直接利用平模外圍的起步K板（即接高模板）控制外圍的標(biāo)高，將外圍構(gòu)件圍成封閉的立面，在立面板上部再增設(shè)一圈K板用于連接板面模板。在第1層混凝土澆筑完成以后，拆除大墻面及下部的K板，保留上部的K板作為下層墻模的起始點(diǎn)及控制板繼續(xù)向上進(jìn)行施工。

5.2 鋁合金模板的拆除

5.2.1 拆除墻模板

墻柱模板的拆除應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目的具體情況和混凝土的強(qiáng)度決定拆模的時(shí)間，一般情況下，豎向構(gòu)件的模板在24 h后即可拆除。但在墻模板拆除時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照以下順序進(jìn)行：拆除墊木→拆除背楞→拆除橫撐→拆除模板上的銷(xiāo)子和楔子。

需要注意的是，在外部和中空區(qū)域拆除銷(xiāo)子和楔子時(shí)，操作工人應(yīng)嚴(yán)格按照安全技術(shù)交底施工，拆除時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程。另外，在拆模期間應(yīng)及時(shí)對(duì)拆除后的材料構(gòu)件進(jìn)行收集，否則銷(xiāo)子和楔子在拆除后極易丟失。墻模板拆除時(shí)應(yīng)該從墻頭拆除到墻尾，拆模前應(yīng)先將對(duì)拉螺桿抽取出來(lái)再進(jìn)行墻模板拆除施工。

5.2.2 拆除頂模

拆除頂模時(shí)，拆除工人應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的分組施工，每塊模板在拆除時(shí)，都需提前拖住模板底部，再進(jìn)行銷(xiāo)釘拆除。模板下放的時(shí)候，應(yīng)輕輕放下，不得直接將模板扔到樓面上。頂板模板的拆除時(shí)間應(yīng)根據(jù)工程項(xiàng)目的具體情況和混凝土的實(shí)際強(qiáng)度設(shè)定，一般的情況下，頂板模板拆除時(shí)間不得少于36 h。拆除工作從拆除板梁開(kāi)始，先拆除銷(xiāo)子和其所在的板梁上的梁模連接桿，然后再拆除板梁與相鄰頂板的銷(xiāo)子和楔子，最后進(jìn)行梁底板的拆除工作。各個(gè)單元的首塊模板被擱在墻頂邊模支撐口上時(shí)，相鄰的模板應(yīng)先拆除，而后在需要拆除的模板上，拆除其上的銷(xiāo)子和楔子，利用專(zhuān)業(yè)的拆除工具把相鄰模板分離開(kāi)來(lái)。在沒(méi)有梁模的地方，模板從一墻跨到另一墻時(shí)，有支撐唇邊的墻頂邊模應(yīng)先拆除。

6 結(jié)語(yǔ)

基于鋁合金模板的自身優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)其早拆體系的應(yīng)用以及深化設(shè)計(jì)后與二次結(jié)構(gòu)合理地銜接，不僅在施工質(zhì)量上明顯高于木模板，并且免抹灰的混凝土墻體在經(jīng)濟(jì)上也有顯著的成效，同時(shí)大大加快了施工進(jìn)度，減少塔吊的使用率，既節(jié)能又環(huán)保[3-5]。

1）鋁制的模板不像木質(zhì)模板那樣使用一次就變形，相比之下，鋁制模板使用的次數(shù)多，全鋁合金模板施工中使用的次數(shù)明顯高于鋼模板、木模板、組合大模板等，在層數(shù)高的超高層建筑施工中優(yōu)勢(shì)顯著。經(jīng)過(guò)核算，1套全鋁合金模板只要使用次數(shù)超過(guò)50次，成本即與傳統(tǒng)的木模板攤銷(xiāo)單價(jià)持平。

2）使用鋁合金模板可節(jié)約工期，減少大型設(shè)備租金，與其他模板相比，全鋁合金模板具有方便、快捷等優(yōu)點(diǎn)。

3）應(yīng)用鋁合金模板的工程在面層免抹灰上，成本降低較多，結(jié)構(gòu)面可以達(dá)到清水混凝土效果，到了裝修階段，內(nèi)墻可以省去抹灰和平整的工序，直接杜絕了室內(nèi)墻面抹灰空鼓和裂縫的質(zhì)量通病。