鋁合金模板標(biāo)準(zhǔn)化的相關(guān)分析與研究

宋玉孝

（天衢兄弟鋁模建筑科技有限公司，山東棗莊，277100）

鋁合金模板是由美國率先研發(fā)生產(chǎn)的模板材料，在加拿大等發(fā)達(dá)國家及韓國等新型工業(yè)國家應(yīng)用較早。我國鋁合金模板產(chǎn)業(yè)發(fā)源于廣東深圳、佛山、東莞等地，通過引進(jìn)國外鋁模板技術(shù)，生產(chǎn)鋁合金模板，多數(shù)為國外的加工訂單，也有部分供應(yīng)港澳地區(qū)。隨著鋁合金模板在建筑工程應(yīng)用優(yōu)勢的逐漸展現(xiàn)，鋁合金模板在內(nèi)地也得到了應(yīng)用推廣。但是相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)明顯滯后于鋁合金模板產(chǎn)業(yè)發(fā)展，導(dǎo)致各地、各企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，在實(shí)際使用過程中容易出現(xiàn)問題。

1 研究鋁合金模板標(biāo)準(zhǔn)化的重要性

鋁合金模板已經(jīng)在建筑工程中得到了廣泛應(yīng)用，但由于未制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各地企業(yè)之間自成體系，鋁合金模板難以互換通用。從現(xiàn)有鋁合金模板體系來看，包括廣東合迪、廣東奇正、北京捷安、山東天衢兄弟等企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，都是在各個企業(yè)內(nèi)部自行形成的。而企業(yè)之間的模板標(biāo)準(zhǔn)存在較大差異，影響了鋁合金模板在更大范圍內(nèi)的推廣使用，對鋁合金模板行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生較大阻礙。

在實(shí)際工程應(yīng)用過程中，如果某工程一開始采用A公司提供的鋁合金模板，但在施工過程中發(fā)現(xiàn)部分內(nèi)墻柱的模板需要更換。受鋁合金模板各企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不同的制約，要更換的模板也只能由A公司提供，而不能就近選擇B公司、C公司進(jìn)行調(diào)貨，容易影響工程施工進(jìn)度。

無論是從行業(yè)規(guī)范化發(fā)展角度還是工程應(yīng)用角度來看，加快鋁合金模板標(biāo)準(zhǔn)化的研究都十分重要。只有制定一套方便、有效的鋁合金模板標(biāo)準(zhǔn)體系，才能提高鋁合金模板通用性及重復(fù)使用效率[1]。

2 鋁合金模板體系分析

鋁合金模板系統(tǒng)由兩個模板或多個模板焊接而成，但在焊接熱的影響下，這種鋁合金模板系統(tǒng)的承載力和耐久性較差，逐漸被型材系統(tǒng)所取代。目前的鋁合金模板根據(jù)材料可分為鋁板和型材系統(tǒng)。按照安裝形式可分為對拉螺栓連接式、鋼片連接式。其中， “鋼片連接”是在模板接縫處開槽，采用銷釘和銷片將內(nèi)外墻模板拉結(jié)起來，在國外使用較多。 “對拉螺栓連接”是在模板中間開孔，然后采用對拉螺栓拉結(jié)內(nèi)外模板，再與背楞系統(tǒng)連接，具有較高的承載力，適用于高層、超高層建筑。此外，按照邊框高度進(jìn)行劃分，還可以將鋁合金模板分為63型、65型、70型等，在我國使用較多的為65型模板[2]。

2.1 國外鋁合金模板體系

美國WesternForms鋁合金模板體系的標(biāo)準(zhǔn)板寬度為900mm，標(biāo)準(zhǔn)板長度為1200mm/2400mm/2700mm，標(biāo)準(zhǔn)板重量為 35.8kg（900mm×2400mm），采用 PinLock緊固系統(tǒng)連接方式，模板邊框開洞3孔一組。加拿大Aluma鋁合金模板體系采用6061-T6板材，由擠壓型材和加勁件 （一種增強(qiáng)堅(jiān)固性的結(jié)構(gòu)件）焊接而成，標(biāo)準(zhǔn)板厚度為60mm，標(biāo)準(zhǔn)板寬度為100mm～600mm （遞增模數(shù)為50mm），模板最長1200mm，采用鋼片連接方式，銷孔間距小于等于300mm，承載力為60kN/m2。韓國S-FROM鋁合金模板體系采用6061-T6板材，由擠壓型材和加勁件焊接而成，標(biāo)準(zhǔn)板厚度為54mm，標(biāo)準(zhǔn)板寬度和長度按照樓板、梁板、墻板進(jìn)行劃分，采用鋼片連接方式。新加坡Ehub鋁合金模板體系的標(biāo)準(zhǔn)板寬度為150mm/300mm/450mm/600mm，標(biāo)準(zhǔn)板長度為900mm/1200mm/1800mm/2400mm，標(biāo)準(zhǔn)板重量為 27kg（600mm×2400mm），采用對拉螺栓連接方式，承載力為60kN/m2。[3]

2.2 國內(nèi)鋁合金模板體系

國內(nèi)鋁合金模板體系主要包括：①廣東合迪標(biāo)準(zhǔn)，板材為6061-T6材料，由擠壓型材和加勁件焊接而成，標(biāo)準(zhǔn)板厚度65mm，寬度400mm，樓板長度1100mm，墻柱模板長度2500mm，采用對拉螺栓連接方式，承載力為60kN/m2；②廣東奇正標(biāo)準(zhǔn)，板材為6061-T6材料，由擠壓型材和加勁件焊接而成，標(biāo)準(zhǔn)板厚度65mm，模板寬度和長度按樓板和墻柱模板劃分，采用對拉螺栓連接方式，銷孔間距小于等于300mm，承載力為60kN/m2；③天津恒工標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)板厚度54mm，長度為100mm～900mm （遞增模數(shù)為50mm），寬度為300mm～2700mm （遞增模數(shù)為300mm），標(biāo)準(zhǔn)板重為17.5kg/m2，采用對拉螺栓連接方式，承載力為60kN/m2；④北京捷安標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)板厚度為54mm，樓板寬度為600mm，長度為1100mm，墻柱模板寬度為900mm，長度為2400mm/2700mm，采用對拉螺栓連接方式；⑤山東天衢兄弟標(biāo)準(zhǔn)，板材為6061-T6材料，由擠壓型材和加勁件焊接而成，標(biāo)準(zhǔn)板厚度65mm，寬度400mm，樓板長度1200mm，墻柱模板長度2600mm，采用對拉螺栓連接方式，承載力為60kN/m2。[4]

3 標(biāo)準(zhǔn)鋁合金模板制定措施

3.1 基本要求

從上述分析中可以看出，不同企業(yè)之間的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)存在較大差異，在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中，既要借鑒國內(nèi)外已有的標(biāo)準(zhǔn)，又要從鋁合金模板性能優(yōu)勢出發(fā)，合理確定標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。鋁合金模板的主要優(yōu)勢是成型質(zhì)量高、自身重量輕、可多次循環(huán)利用。因此，其模板體系應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)基本要求。

a）合理設(shè)置模板尺寸，不宜過大，相比于傳統(tǒng)的鋼模板，鋁合金模板在施工方面的主要優(yōu)勢在于不需要使用大型起重設(shè)備。在設(shè)計(jì)模板尺寸時，應(yīng)確保最大寬模板能夠單人搬運(yùn)，標(biāo)準(zhǔn)模板質(zhì)量不應(yīng)超過25kg。

b）鋁合金模板拼縫是容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的薄弱環(huán)節(jié)，一般要求拆模后的混凝土質(zhì)量可達(dá)到不抹灰要求。而拼縫容易出現(xiàn)漏漿等問題，應(yīng)盡可能減少拼縫，適當(dāng)增加標(biāo)準(zhǔn)板寬度，墻柱模板則應(yīng)一板到頂。

c）應(yīng)合理設(shè)置銷釘孔位置，比如利用銷釘和銷片進(jìn)行鋁合金模板拼接，如果連接孔數(shù)量過多，則會影響鋁合金模板輕度和剛度，導(dǎo)致其承載力降低。但是連接孔如果過少，又會影響模板拼縫密實(shí)性。因此，合理設(shè)置銷釘孔位置十分重要，一般要求傳力端的銷釘間距小于等于150mm，非傳力端小于等于300mm[5]。

3.2 樓板及梁底模板

從現(xiàn)有模板體系來看，韓國S-FROM、我國廣東奇正、北京捷安等都采取按模板類型進(jìn)行設(shè)計(jì)的方式。這種設(shè)計(jì)方法可以更好的適用于工程實(shí)際應(yīng)用，減少各標(biāo)準(zhǔn)之間的沖突。在樓板和梁底模板設(shè)計(jì)方面，鋁合金模板早拆 （為實(shí)現(xiàn)早期拆除樓板而采用的一種支撐裝置和方法）支撐間距可設(shè)置為1200mm×1200mm，其早拆頭寬度一般為100mm。因此，標(biāo)準(zhǔn)樓板和梁底模板長度可設(shè)置為1100mm。在此情況下，考慮到鋁合金擠壓型材加工工藝的限制，寬度最大可設(shè)置為600mm。標(biāo)準(zhǔn)模板最小寬度則可以根據(jù)最小梁寬要求進(jìn)行設(shè)置，一般為200mm?？紤]到建筑樓板和梁底模板屬于承重模板，通常為短邊傳力形式，其銷釘數(shù)量要滿足傳力可靠性要求，且應(yīng)保證模板拼縫足夠密實(shí)。根據(jù)以往工程經(jīng)驗(yàn)，模板寬度為600mm時，其孔位間距可設(shè)置為 (50+100×5+50)mm，模板寬度為200mm時，孔位間距按 （50×4） mm 設(shè)置[6]。

3.3 梁側(cè)模板

在建筑工程施工過程中，建筑樓板荷載力主要通過梁側(cè)模板傳遞到早拆支撐上，因此，梁側(cè)模板拼縫應(yīng)設(shè)置在早拆支撐的上部，從而保證荷載傳遞的可靠性。一般情況下，標(biāo)準(zhǔn)梁側(cè)模板長度可設(shè)置為1200mm，其模板寬度則應(yīng)與梁高要求相適應(yīng)，一般為150mm～400mm（遞增模數(shù)為50mm）。結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，可以對標(biāo)準(zhǔn)梁側(cè)模板孔位間距進(jìn)行如下設(shè)置：①在最大寬度400mm時，孔位間距按照 （50+100×3+50）mm進(jìn)行設(shè)置；②在最小寬度150mm時，孔位間距按照（50×3） mm 進(jìn)行設(shè)置[7]。

3.4 墻柱及承接模板

在墻柱及承接模板設(shè)置方面，為確保鋁合金模板拆除后的混凝土成型質(zhì)量能夠滿足工程要求，墻柱模板應(yīng)采取一板到頂?shù)脑O(shè)計(jì)方式。如果必須進(jìn)行模板拼接，也應(yīng)盡可能減少拼接次數(shù)，避免因接縫質(zhì)量問題影響混凝土成型質(zhì)量。從工程應(yīng)用情況來看，目前國內(nèi)的鋁合金模板大多數(shù)應(yīng)用于高層建筑和超高層建筑工程，其標(biāo)準(zhǔn)層高為2.80m～3.30m左右。按照住宅建筑2.80m和3.00m標(biāo)準(zhǔn)層高進(jìn)行設(shè)計(jì)，則鋁合金墻柱模板的標(biāo)準(zhǔn)高度應(yīng)設(shè)置為2500mm/2700mm。根據(jù)施工工藝要求，內(nèi)墻柱的鋁合金模板底部應(yīng)連接高度為400mm的底腳，并預(yù)留10mm安裝空隙。上層外墻柱模板使用的固定承接模板，要采用預(yù)埋螺栓，將其固定在混凝土梁中，完成施工后與外墻柱模板同時拆除。

一般情況下，承載模板的長邊要與墻柱模板的短邊連接在一起，為確保兩者之間連接的可靠性，一般承接模板的孔位中心距應(yīng)設(shè)置為50mm。結(jié)合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系和實(shí)際工程要求，對墻柱及承接模板孔位進(jìn)行合理設(shè)置。其中，墻柱模板按照最大寬度400mm進(jìn)行設(shè)置，孔位間距應(yīng)設(shè)置為 （50+100×3+50）mm；按照最小寬度100mm進(jìn)行設(shè)置，孔位間距應(yīng)為50mm；承接模板標(biāo)準(zhǔn)寬度為300mm，孔位間距應(yīng)設(shè)置為 （50+100×2+50） mm。

3.5 標(biāo)準(zhǔn)模板拼裝

根據(jù)上述設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)鋁合金模板體系中的樓板模板長度為1100mm，其早拆支撐間距為1200mm，如果標(biāo)準(zhǔn)模板無法滿足實(shí)際工程的使用需求，還可以采用配套模板進(jìn)行補(bǔ)齊。此時，梁側(cè)模板拼縫位置應(yīng)出現(xiàn)在梁底的早拆頭上部，從而方便水平荷載傳遞。如果實(shí)際工程的梁高度較大，則應(yīng)在梁側(cè)設(shè)置一道背楞，并將模板外側(cè)與背楞系統(tǒng)連接在一起，提高模板承載力。如前所述，高層和超高層建筑的標(biāo)準(zhǔn)層高一般為2.80m～3.30m，可以采用長度為2500mm/2700mm墻柱模板，寬度為300mm的承接模板，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層高與樓板厚度變化，選擇使用高度為100mm～150mm的陰角模板及寬度為0mm～300mm的配套模板。豎向模板拼裝示意圖如圖1所示。其中，圖1（a）為平面圖，圖1（b）為A-A剖面，圖1（c）為右視圖，圖1（d）為左視圖。圖中的標(biāo)號1為樓板，標(biāo)號2為墻體，標(biāo)號3為樓板模板，標(biāo)號4為外墻柱模板，標(biāo)號5為內(nèi)墻柱模板，標(biāo)號6為承接模板，標(biāo)號7為配套模板，標(biāo)號8為連接角模，標(biāo)號9為樓板陰角模板，標(biāo)號10為樓板陰角轉(zhuǎn)角模板，標(biāo)號11為墻柱陰角模板，標(biāo)號12為背楞，標(biāo)號13為對拉螺栓，標(biāo)號14為銷釘銷片，標(biāo)號15為預(yù)埋螺栓[8]。

總體而言，建筑鋁合金模板相比于傳統(tǒng)使用的鋼模板和木模板等，在材料性能、施工便捷性等方面都有較為明顯的優(yōu)勢。從以往的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)來看，將鋁合金模板應(yīng)用在建筑梁、柱、墻、樓板結(jié)構(gòu)中，不僅可以滿足混凝土成型質(zhì)量，而且施工效率快，對施工人員的技術(shù)要求低。目前，中建、萬科、上海建工和中海等大型建筑企業(yè)都在推廣鋁合金模板的使用，具有較好的應(yīng)用前景。在以往的使用過程中，由于各企業(yè)的鋁合金模板體系標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，給工程的實(shí)際應(yīng)用帶來許多困擾。通過結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求及已有標(biāo)準(zhǔn)，制定一套標(biāo)準(zhǔn)模板體系，可以進(jìn)一步促進(jìn)鋁合金模板的應(yīng)用推廣，從而發(fā)揮其各方面優(yōu)勢，促進(jìn)建筑工程施工質(zhì)量與效率的進(jìn)一步提升。

圖1 豎向鋁合金模板拼裝示意圖

綜上所述，對鋁合金模板體系標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)行研究是推廣鋁合金模板工程應(yīng)用的關(guān)鍵，通過對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，可以為鋁合金模板通用標(biāo)準(zhǔn)的制定提供參考。本研究嘗試提出了一套鋁合金模板體系標(biāo)準(zhǔn)制定方案，對其關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行了設(shè)置，希望可以為相關(guān)研究單位提供借鑒。