鋁合金模板在某超高層建筑中的應(yīng)用

張愛青

(長(zhǎng)春工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130012)

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鋁合金模板在某超高層建筑中的應(yīng)用

張愛青

(長(zhǎng)春工程學(xué)院，長(zhǎng)春 130012)

鋁合金模板作為一種新型建筑模板，發(fā)展迅速，但在我國(guó)的應(yīng)用尚處于初級(jí)階段。通過(guò)鋁合金模板在某項(xiàng)目中的應(yīng)用，總結(jié)了鋁合金模板在設(shè)計(jì)、施工工藝、安全施工等方面的要點(diǎn)，為應(yīng)用鋁合金模板的工程提供參考。

鋁合金模板；施工工藝；超高層建筑

鋁合金模板體系主要由模板系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、緊固系統(tǒng)、附件系統(tǒng)4部分構(gòu)成，是近年來(lái)推廣應(yīng)用較為廣泛的一種新型綠色模板施工技術(shù)[1]。鋁合金模板體系不同于傳統(tǒng)的木模板體系，需要根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的配套設(shè)計(jì)[2]。目前，在國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用于高層和超高層建筑中。

1　工程概況

中航資本大廈項(xiàng)目位于北京市朝陽(yáng)區(qū)崔各莊鄉(xiāng)、望京2號(hào)地中的626-1地塊；東北緊鄰大望京公園及五環(huán)路，南至大望京街，西北至地鐵15號(hào)線及規(guī)劃望京新干道，西南至規(guī)劃望京2號(hào)路。地下室5層，裙房地上4層，地上塔樓43層、局部出屋面兩層設(shè)備?？偨ㄖ娣e135 366.50 m2，地上91 482.87 m2，地下43 883.63m2。

本工程地下4～5層層高3.7 m，地下3層層高3.65 m，地下2層層高3.85 m，地下1層層高6.0 m，地上1～4層層高5.5 m，低區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層層高4.2 m，14層避難層層高8.0 m、中區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層層高4.5 m，29層避難層層高8.0 m，高區(qū)標(biāo)準(zhǔn)層層高4.5 m。地上主要屋面高度205.10 m。如圖1所示。

2　鋁合金模板的設(shè)計(jì)

2.1墻模板設(shè)計(jì)

墻模板設(shè)計(jì)本工程有4.2 m和4.5 m標(biāo)準(zhǔn)層高，外墻采用大鋼模，內(nèi)墻采用鋁合金模板。4.2 m層高模板尺寸400 mm×3 850 mm，當(dāng)層高升為4.5 m時(shí)，則在4.2 m配板基礎(chǔ)上再增加400 mm×300 mm的墻板。墻模板處需設(shè)置對(duì)拉螺桿，其橫向設(shè)置間距≤800 mm、縱向設(shè)置間距≤900 mm。對(duì)拉螺桿起到固定模板和控制墻厚的作用。對(duì)拉螺桿為T22梯形牙螺桿，材質(zhì)為45#鋼。墻模板背面設(shè)置有背楞，背楞設(shè)置間距≤900 mm。背楞材料為雙6.3#槽鋼。本工程外墻面共設(shè)置6道背楞。

圖1　中航投資大廈

2.2梁模板設(shè)計(jì)

梁模板標(biāo)準(zhǔn)尺寸為200 mm×400 mm，局部按實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸配置。梁模板型材高65 mm，鋁板材4 mm厚。梁截面寬度小于等于400 mm時(shí)，梁底設(shè)單排支撐，梁底支撐間距1 200 mm，梁底中間鋪板，梁底支撐鋁梁100 mm寬，布置在梁兩側(cè)。梁截面寬度大于400 mm，梁底設(shè)雙排支撐，梁底支撐間距1 200 mm，梁底中間鋪板，梁底支撐頭100 mm寬。跨度大于4 m的梁支梁底板先不要起拱，否則梁側(cè)板不好關(guān)，等模板都支好后，在跨中位置按跨度的1/1 000～3/1 000起拱，用工具式鋼支撐調(diào)節(jié)梁底板高度。

2.3樓面頂板設(shè)計(jì)

樓面頂板標(biāo)準(zhǔn)尺寸400 mm×1 100 mm，局部按實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸配置。樓面頂板型材高65 mm，鋁板材4 mm厚。樓面頂板橫向間隔≤1 200 mm設(shè)置一道100 mm寬鋁梁龍骨，鋁梁龍骨縱向間隔≤1 200 mm設(shè)置快拆支撐頭(流星錘)。工具式鋼支撐套在PH頭上，支撐間距為1.2 m×1.2 m。

2.4支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本工程4.2 m和4.5 m層高采用高支模鋼管支撐，中間設(shè)置三道水平桿，鋼支撐頂部采用一個(gè)可調(diào)頂座，用兩根鋼管頂住PH頭，鋼支撐長(zhǎng)度為3.5 m，當(dāng)層高為4.2 m時(shí)，可調(diào)頂座為370 mm，層高為4.5 m時(shí)可調(diào)頂座為670 mm。

3　驗(yàn)算

鋁模板自重標(biāo)準(zhǔn)值:0.25 kN/m2，混凝土自重密度:24 kN/m3，鋼筋自重標(biāo)準(zhǔn)值1.1 kN/m3，施工活載標(biāo)準(zhǔn)值:2.5 kN/m2，樓面厚度100 mm，工具式立柱支撐間距1 100 mm，鋁模板彈性模量6.9×104N/mm2，X軸截面慣性矩IX為956 363.7 mm4，截面最小抵抗矩WX為1 899.7 mm3。

樓面均布荷載P=1.35×(24 kN/m3×0.1 m+1.1 kN/m3×0.1 m)+1.4×2.5 kN/m2=6.94 kN/m2。

3.1樓面處鋁合金模板整體強(qiáng)度及剛度校核

均布載荷P=9.824 kN/m2，支點(diǎn)最大間距為1 100 mm，受力按1 100 mm跨度簡(jiǎn)支梁計(jì)算:

400 mm標(biāo)準(zhǔn)模板上所受均布荷載：q=Pb=6.94 kN/m2×0.4 m=2.78 kN/m；

剛度驗(yàn)算：v=0.81 mm≤[ν]=1.5 mm。

3.2工具式鋼管立柱計(jì)算

3.3拆卸鋁模板后樓面混凝土受沖切承載力驗(yàn)算

拆模后混凝土受沖切承載力截面位置如圖2所示。

圖2　計(jì)算樓面受沖切承載力截面位置

根據(jù)GB 50007—2011《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]第8.2.8條：受沖切承載力應(yīng)按下列公式驗(yàn)算Fl<0.7βhpftamh0；am=(at+ab)/2；Fl=PA。

am=(at+ab)/2=(550+1300)/2=925 mm；Fl=PA=6.94×103×1.21=8.40 kN。

C30砼抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值ft=1 390 kN/m2，βhp=1。

Fl=8.40 kN<0.7βhpftamh0×50%=0.7×1×1 390×0.925×0.1×50%=45 kN。

滿足要求，樓面混凝土不會(huì)受到?jīng)_切破壞。

4　鋁合金模板施工工藝

4.1工藝順序

主要施工順序如下：結(jié)構(gòu)找平，刷模板隔離劑，墻模板放線、安裝、定位、校直，梁板模板安裝，樓面模板安裝，安裝垂直鋼支撐和墻體加固背楞，調(diào)節(jié)樓面模板標(biāo)高，打混凝土前加固件檢查，澆注混凝土，模板拆除(先豎向模板，后水平模板，早拆支撐頭不拆)，人工經(jīng)上料口或者洞口外架轉(zhuǎn)運(yùn)到上一層。

4.2鋁合金模板安裝

4.2.1鋁合金模板物料的接受與放置

模板卸下后按編號(hào)排列整齊，25個(gè)一堆，堆放在貨架或托板上，疊放時(shí)必須保證底部第一塊模板板面朝上，所有的銷子、楔子、墻模連接件等構(gòu)配件以及特殊工具應(yīng)妥當(dāng)?shù)貎?chǔ)存起來(lái)，在需要使用時(shí)再分發(fā)下去，以裝箱單為依據(jù)檢查構(gòu)件，確保構(gòu)件全部到位。

4.2.2水平測(cè)量

裝配模板之前，在裝配位置進(jìn)行混凝土樓板面標(biāo)高水平測(cè)量，水平測(cè)量都以T.B.M(臨時(shí)水平基點(diǎn))為基準(zhǔn)，測(cè)量時(shí)，在地板上畫正(+)或負(fù)(-)來(lái)標(biāo)記測(cè)量結(jié)果，測(cè)量記錄由指定監(jiān)督員存檔保存。

沿墻線標(biāo)高超出設(shè)計(jì)標(biāo)高10 mm的地方，應(yīng)打匝到不高于10 mm。沿墻線低于基準(zhǔn)點(diǎn)的地方，需用膠合板或木頭填塞模板至所需水平高度。角部及墻中的低位必須要充分填塞。混凝土澆筑后，平模外圍起步板(K板)頂部需進(jìn)行水平測(cè)量，平模外圍起步板(K板)的水平度達(dá)不到要求會(huì)引起結(jié)構(gòu)偏離中心線、模板不能保持其垂度。為便于澆筑后調(diào)整平模外圍起步板(K板)，可在上面開26 mm的長(zhǎng)形孔。平模外圍起步板(K板)的測(cè)量記錄由指定監(jiān)督員存檔保存。同時(shí)偏差檢測(cè)應(yīng)執(zhí)行并記錄存檔。

4.2.3放線

放樣線應(yīng)穿過(guò)開口、陽(yáng)角等至少150 mm，便于控制模板在澆注前的正確位置，墻邊模板線誤差控制在1 mm以內(nèi)，離模板線外側(cè)200 mm處應(yīng)在相同方向再平行放一條控制線。參考點(diǎn)和放樣點(diǎn)直接影響墻體垂直度，嚴(yán)禁其移動(dòng)或破換。

4.2.4控制/糾正偏差

通過(guò)觀察偏差及用工具測(cè)量平模外圍模板水(K板)平度，確定哪些位置需要進(jìn)行修正工作。如果平模外圍起步板(K板)需要調(diào)整標(biāo)高，逆時(shí)針擰松緊固螺栓，調(diào)整其至所需位置后再擰緊螺栓。安裝好垂直模板以后，立即檢查陽(yáng)模的垂直度并采取措施控制偏差。除了平模外圍起步板(K板)的標(biāo)高外，可以用螺旋千斤頂和鐵鏈來(lái)拉動(dòng)模板校正墻面垂直度，也可用可調(diào)支撐控制墻面垂直度。

4.2.5模板安裝前檢查

模板安裝前復(fù)查定位鋼筋是否在放樣線內(nèi)，確保模板安裝對(duì)準(zhǔn)放樣線。檢查所有模板，保證其接觸面及邊緣部已進(jìn)行清理和涂油。

轉(zhuǎn)角穩(wěn)定后和內(nèi)角模按放樣線定位后繼續(xù)安裝整面墻模。為了拆除方便，墻模與內(nèi)角模連接時(shí)銷子的頭部應(yīng)盡可能在內(nèi)角模內(nèi)部。封閉雙邊模板之前，需在墻模連接件上預(yù)先外套PVC管，同時(shí)要保證套管與墻兩邊模板面接觸位置準(zhǔn)確，以便澆注后能收回對(duì)拉螺桿。當(dāng)外墻出現(xiàn)偏差時(shí)，必須盡快調(diào)整至正確位置，需將外墻模在一個(gè)平面內(nèi)輕微傾斜，如果有兩個(gè)方向發(fā)生垂直偏差，則要調(diào)整兩層以上，一層調(diào)整一個(gè)方向。在墻模頂部轉(zhuǎn)角處，固定線錘上端，線錘自由落下，線錘尖部對(duì)齊樓面垂直度控制線。如有偏差，通過(guò)調(diào)節(jié)斜撐，直到線錘尖部和參考控制線重合為止。

4.2.6模板安裝

鋁模板安裝工藝簡(jiǎn)單，只需按圖紙和模板編號(hào)一步步循序漸進(jìn)。墻模板安裝前在構(gòu)件與混凝土接觸面處涂脫模劑，然后遵循先內(nèi)墻后外墻的順序，依據(jù)墻定位控制線，從端部封板開始，兩邊同時(shí)逐件安裝墻板。墻模板安裝完成后檢查其垂直度并采取措施控制偏差。

墻頂邊模和邊角模與墻模板連接時(shí)，應(yīng)從上部插入銷子以防止?jié)仓陂g銷子脫落。安裝完墻頂邊模，即可在角部開始安裝板模。板梁用于支撐板模，在大多數(shù)情況下，應(yīng)按板模布置圖組裝板梁。用132 mm銷子和兩條330 mm的加固條(BB條)將板梁組合件中的DP(支撐頭)同相鄰的兩個(gè)板支撐梁連接起來(lái)。梁模板安裝時(shí)遵循先底模板再側(cè)模板的施工順序，把支撐鋼管朝橫梁方向安裝在預(yù)先安裝好的橫梁組件上，并把橫梁提升到適合位置，通過(guò)已在角部安裝好的板模端部，用銷子將梁和板模連接。

每排第一塊模板與墻頂邊模和支撐梁連接。第二塊模板需與第一塊板模相連(兩套銷子連接)。第二塊模板不與橫梁相連是為了放置同一排的第三塊模板時(shí)有足夠的調(diào)整范圍，第三塊模板和第二塊模板聯(lián)接上后，第二塊模板固定在橫梁上。用同樣的方法安裝剩下的模板。頂板安裝完成以后，應(yīng)檢查全部模板面的標(biāo)高，如果需要調(diào)整則可轉(zhuǎn)動(dòng)支撐鋼管調(diào)整梁板和頂板水平度。

4.2.7控制要點(diǎn)

1)保證垂直度、平整度、穩(wěn)固性；2)背楞位置正確；3)封堵模板下端縫隙；4)銷釘完整；5)K板正確安裝。

4.3鋁合金模板拆除

鋁合金模板底模拆除前，混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到表1的要求。

表1　底模拆除前混凝土應(yīng)達(dá)到的強(qiáng)度

注：為保證混凝土質(zhì)量，混凝澆筑施工時(shí)需增加一組同條養(yǎng)護(hù)立方體試塊，拆除底模前需先進(jìn)行此試塊試壓檢測(cè)，或者現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行回彈儀檢測(cè)，強(qiáng)度滿足上表要求后報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)方可進(jìn)行拆除。

1)墻模板。根據(jù)工程項(xiàng)目的具體情況決定拆模時(shí)間，一般情況下(天氣正常)24小時(shí)后可以拆除墻模，過(guò)早拆除會(huì)造成混凝土粘在鋁模板上，影響墻面質(zhì)量。墻模板應(yīng)該從墻頭開始，拆模前應(yīng)先抽取對(duì)拉螺栓。拆除墻模板之前保證以下部分已拆除：所有釘在混凝土板上的墊木、橫撐、背楞、模板上的銷子和楔子。在外部和中空區(qū)域拆除銷子和楔子時(shí)要特別注意安全問(wèn)題，另外，在拆模期如果不夠重視收集材料，則會(huì)在短時(shí)間內(nèi)丟失大量的銷子和楔子。

2)頂模板。拆除時(shí)間根據(jù)每個(gè)工程項(xiàng)目的具體情況來(lái)設(shè)定，但不能少于36個(gè)小時(shí)拆除頂模板。拆除工作從拆除板梁開始，拆除132 mm銷子和其所在的板梁上的梁模連接桿，緊跟著拆除板梁與相鄰頂板的銷子和楔子，然后可以拆除梁底板。

3)拆除樓頂板、梁頂板時(shí)，嚴(yán)禁碰動(dòng)支撐系統(tǒng)的桿件，嚴(yán)禁拆除支撐桿件后再回頂。

4)所有部件拆下來(lái)以后立即進(jìn)行清潔工作，清潔得的越早越好。拆除的第一塊模板因?yàn)榕c其他相鄰模板有連接，較難拆除，剩余模板如在使用前已清潔和涂油，利用拆模專用拉桿將很容易拆除相鄰模板。

5)對(duì)拉螺桿從墻上拆除的時(shí)間越早越容易拆除，可以減少損壞。

6)把模板轉(zhuǎn)移到另一個(gè)地方時(shí)，做好標(biāo)識(shí)并合理堆放在適當(dāng)?shù)牡胤?，方便下次墻模板的安裝并且可防止工作出現(xiàn)混亂。操作工人拆除外墻時(shí)要帶好安全帶，物件要抓牢，采用兩人一組，配合作業(yè)，嚴(yán)防高空墜物。

7)控制要點(diǎn)：①注意收撿銷釘銷片；②杜絕松動(dòng)支撐桿；③涂刷脫模劑；④模板有序傳遞、堆放；⑤及時(shí)清灰；⑥管理人員旁站監(jiān)督。

4.4冬季施工方法

冬季地上部分使用鋁合金模板施工，由于冬季施工期間大氣溫度較低呈逐漸下降走勢(shì)，混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)較慢且在負(fù)溫下混凝土強(qiáng)度基本停止增長(zhǎng)(處在休眠狀態(tài))。為保證施工工期及施工進(jìn)度的要求，確保已施工部分結(jié)構(gòu)的安全，冬施期間所施工的樓層待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求(混凝土強(qiáng)度不小于1.2 MPa)后再拆除。

1)清理鋁模板，在鋁模上涂刷一層油性脫模劑(2～3層涂刷一次)。特別注意下雪天工人要注意安全，防止滑倒造成危險(xiǎn)。

2)支模時(shí)，需清除基層的冰雪，在雪天里支設(shè)的模板要覆蓋上口，防止冰雪進(jìn)入模板內(nèi)。澆筑混凝土前需及時(shí)將冰、雪等清理干凈。

3)澆筑完成后的混凝土表面覆蓋的保溫層，不得采用潮濕狀態(tài)的材料。

4)拆除剪力墻模板時(shí)，需在混凝土達(dá)到臨界強(qiáng)度4 kN/mm2，且其溫度降至5 ℃以下時(shí)方可拆除。拆模時(shí)混凝土溫度與環(huán)境溫度差不大于15 ℃，拆模后的混凝土表面需及時(shí)覆蓋，使其緩慢冷卻。

4.5鋁合金模板的優(yōu)勢(shì)及經(jīng)濟(jì)效益

4.5.1優(yōu)點(diǎn)

1)重量輕：鋁合金模板每平方米的重量?jī)H為20～25 kg，可人工搬運(yùn)至上層，減少對(duì)塔吊的依賴。2)強(qiáng)度高：承載能力高，每平方米可達(dá)68 kN以上。3)環(huán)保、回收價(jià)值高：鋁模板是新型的綠色環(huán)保建材，工廠化生產(chǎn)，廢棄后鋁材回收利用率高。4)施工質(zhì)量精度高：拆模后混凝土表面平整光潔，可達(dá)到清水混凝土的效果，降低建筑表面的裝飾成本。5)施工效率高：鋁合金模板拼裝簡(jiǎn)便，拼裝速度快，可完全由工人進(jìn)行拼裝，也可先在空曠地拼裝成片后由機(jī)械吊裝。6)支撐簡(jiǎn)單：鋁合金模板采用獨(dú)立支撐，操作空間大，人員通行、材料搬運(yùn)暢通，現(xiàn)場(chǎng)易管理。7)文明施工程度高：現(xiàn)場(chǎng)建筑廢料少，整潔、干凈。

4.5.2經(jīng)濟(jì)效益

1)在建筑過(guò)程中使用此模板，能輕松做到4天1層甚至3層，大大縮短了建設(shè)周期，在開發(fā)上節(jié)約

了更多的時(shí)間，降低了財(cái)務(wù)成本，改善了資金回籠，提高了效益。2)大幅提高建筑質(zhì)量，利于銷售的同時(shí)，大幅減少了因建筑質(zhì)量引起的糾紛，從而降低了管理費(fèi)用和風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用的支出，提高了經(jīng)濟(jì)效益和形象效益。3)混凝土表面質(zhì)量平整光潔，基本上可達(dá)到飾面及清水混凝土的要求，無(wú)需進(jìn)行抹灰，節(jié)省一道工序，節(jié)約材料人工的同時(shí)，還節(jié)約了裝修時(shí)間。4)減少2/3的模板工人，降低項(xiàng)目管理難度。5)不占用塔吊，節(jié)約塔吊資源35%以上；不使用出料平臺(tái)，避免高空落物；無(wú)鐵釘?shù)任锛档凸馔饴?；承載能力高，施工安全有保障。6)場(chǎng)地清爽，有利其他工種跟進(jìn)，加快施工進(jìn)度。7)尺寸準(zhǔn)確，避免后期打鑿修補(bǔ)，減少垃圾的生成。8)無(wú)需專業(yè)工種，任何工種經(jīng)過(guò)培訓(xùn)即可工作，避免工序間窩工現(xiàn)象。

5　結(jié)語(yǔ)

1)鋁合金模板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)每個(gè)工程的特點(diǎn)設(shè)計(jì)出合理的組合方式。

2)本文對(duì)拆卸鋁模板后樓面混凝土受沖切承載力進(jìn)行了驗(yàn)算，得知拆除模板時(shí)沖切力對(duì)混凝土影響不大。

3)根據(jù)施工工藝，總結(jié)了安裝和拆除模板時(shí)的控制要點(diǎn)，尤其是墻頂邊模和邊角模與墻模板連接處，銷子應(yīng)從上部插入防止?jié)仓陂g銷子脫落。

4)冬施期間澆筑混凝土前及時(shí)將雨、雪等清理干凈，所施工的樓層待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)機(jī)要求(混凝土強(qiáng)度不小于1.2 MPa)后再拆模。

[1] 謝藝.鋁合金模板體系在高層住宅中的應(yīng)用探討[J].山西建筑，2015(9):93-94.

[2] 鄭昊霖.新型鋁制模板的施工技術(shù)的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2014(3):144.

[3] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB 50007—2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

The Application of Aluminum Template in a Super High-rise Building

ZHANG Ai-qing，etc.

(ChangchunInstituteofTechnology，Changchun130012，China)

As a new building template，aluminum template developed rapidly.However，its application in China is still in its beginning part.In this article，by the introduction of aluminum template in one construction，the main points on aluminum template design，construction techniques，safety construction，and so on have been summarized in order to provide

for other aluminum template application constructions.

aluminum template；construction technology；super high-rise building

10.3969/j.issn.1009-8984.2016.03.008

2016-06-06

張愛青(1990-)，女(漢)，山東菏澤，碩士

主要研究結(jié)構(gòu)。

TU512.4

A

1009-8984(2016)03-0035-04