鋁背楞性能及應(yīng)用探討

李傳璽 劉冬玲

（1.遼寧葫蘆島鋁業(yè)有限公司 遼寧葫蘆島 125000 2.孚迪斯石油化工（葫蘆島）有限公司 遼寧葫蘆島 125000）

0 前言

2010年以來，鋁模板在我國發(fā)展迅猛，在高層、超高層建筑領(lǐng)域大量應(yīng)用，并取得了較好的效果[1]。鋁模板的理論使用周期為300次以上[2]，重復(fù)使用率約為80%。配套使用的鋼背楞為定型構(gòu)件，重復(fù)使用率不足30%，且鋼構(gòu)件易生銹，笨重，不易改變形狀。為改變鋼背楞上述缺點(diǎn)，鋁背楞由此應(yīng)運(yùn)而生。

1 力學(xué)性能

鋁背楞材質(zhì)選用6061-T6，抗拉強(qiáng)度為260MPa，抗剪強(qiáng)度為95MPa，彈性模量為69.61GPa[3]，單根型材截面慣性矩不小于1.2×106mm4。

取4m長(zhǎng)墻模板做為標(biāo)準(zhǔn)單元，建立模型進(jìn)行有限元分析。鋁背楞第一道距地250mm，此后間距依次為550mm、800mm、900mm。混凝土澆筑速度假定為2m/h，其余數(shù)值依據(jù)相關(guān)規(guī)范、規(guī)定等取值。

根據(jù)分析可知：模板最大變形為1.41mm，位于第二道背楞與第三道背楞中間。背楞最大變形為1.18mm，最大強(qiáng)度為145MPa，均位于自下而上第二道背楞處。通過分析值與最大允許值（變形不大于1.5mm，強(qiáng)度不大于240MPa）的對(duì)比，表明此模板體系力學(xué)性能滿足使用的基本要求，可以應(yīng)用于實(shí)際施工。

2 鋁背楞形式及使用區(qū)域

鋁背楞系統(tǒng)包含直背楞、固定陰角連接件、可調(diào)陰角連接件、斜拉座、可調(diào)斜角件、背楞連接件及背楞連接板等[4]。通過螺栓將各零部件進(jìn)行組裝，制成標(biāo)準(zhǔn)直背楞和標(biāo)準(zhǔn)L型背楞，見圖1，標(biāo)準(zhǔn)直背楞每延米重量為6.2kg。

標(biāo)準(zhǔn)直背楞：

（1）直背楞（長(zhǎng)度為100mm的整數(shù)倍）：常用于墻、梁等直線段。是組成其它背楞形式的基礎(chǔ)構(gòu)件。

（2）直背楞+斜拉座：常用于直墻交接處陽角位置。其通常會(huì)和其它背楞（含斜拉座）配合適用。通過斜拉座與對(duì)拉螺栓的結(jié)合使用，使陽角部位得到緊固。

（3）直背楞+可調(diào)斜角件：常用于墻、梁交接處陰角位置。

（4）直背楞+可調(diào)斜角件+斜拉座：常用于短墻，且一端與墻成陽角，另一端與墻成陰角。

圖1 鋁背楞

標(biāo)準(zhǔn)L型背楞：

（1）定尺L型背楞：由直背楞+固定陰角連接件等組成，常用于直墻、梁交接處陰角位置（兩直角邊所需背楞長(zhǎng)度均為XX00mm。注：XX代表2～35間整數(shù)，余同）。

（2）可調(diào)L型背楞：由直背楞+可調(diào)陰角連接件等組成（或由直背楞+固定陰角連接件+可調(diào)斜角件等），常用于直墻、梁交接處陰角位置（直角邊所需背楞長(zhǎng)度可為XX00mm、XX25mm、XX50mm及XX75mm）。

（3）其它L型背楞：定尺L型背楞（可調(diào)L型背楞）+斜拉座+可調(diào)斜角件等。用于位置可參考上述幾種背楞結(jié)合體。

3 長(zhǎng)度調(diào)節(jié)原理

鋁背楞的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)就是調(diào)整可調(diào)陰角連接件（可調(diào)斜角件）與直背楞重合長(zhǎng)度。

可調(diào)陰角連接件與背楞采用螺栓連接，可調(diào)斜角件共有5個(gè)孔位，每個(gè)孔位相距25mm。為滿足背楞的使用要求，連接件與背楞連接需要兩個(gè)螺栓孔位連接，將第1個(gè)孔位與第3個(gè)孔位定義為一組，第2個(gè)孔位與第4個(gè)孔位定義為一組，第3個(gè)孔位與第5個(gè)孔位定義為一組。第一組與第二組相對(duì)位置相差25mm，與第三組相差50mm。即可調(diào)陰角連接件與標(biāo)準(zhǔn)背楞組合長(zhǎng)度可為XX00mm、XX25mm、XX50mm。

通過對(duì)可調(diào)陰角連接件和可調(diào)斜角件的調(diào)節(jié)，大量長(zhǎng)度非整數(shù)倍背楞得以標(biāo)準(zhǔn)化。

4 使用壽命

4.1 可重復(fù)使用率高

較鋼背楞僅以單一的焊接連接方式，標(biāo)準(zhǔn)鋁背楞更多的采用螺栓連接。通過螺栓連接各組成零件，各種型號(hào)、長(zhǎng)度背楞可以通過零件的重新組合形成新的背楞，使用于其它項(xiàng)目。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，單棟樓的鋁背楞重復(fù)使用率可達(dá)到85%以上。

鋁背楞項(xiàng)目使用完成后，針對(duì)可能存在過多短背楞庫存的情況，制做了背楞連接板，通過連接板來連接兩個(gè)直背楞，增長(zhǎng)背楞長(zhǎng)度，達(dá)到靈活使用、重復(fù)利用的目的。

4.2 制作質(zhì)量好

鋁背楞是按零件進(jìn)行批量加工的，高精度鋸床、沖床及焊接角度控制儀等一大批新、精設(shè)備與相關(guān)工藝方法的運(yùn)用，使各零件的尺寸、形狀、位置精度均有了質(zhì)的提高。

鋁背楞與鋁模板為同廠產(chǎn)品，設(shè)備、工藝、人員水平、材質(zhì)等因素均相同或相近。設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的一體化使二者配合精度高，減少鋁模板局部變形，有效延長(zhǎng)鋁模板體系使用壽命。

4.3 施工現(xiàn)場(chǎng)改制易

為方便施工，施工現(xiàn)場(chǎng)會(huì)對(duì)部分背楞予以改制。如：門洞背楞預(yù)留過長(zhǎng)，影響通行，背楞會(huì)被改短。又或者墻端對(duì)拉處，背楞預(yù)留過短，不利于對(duì)拉螺栓的設(shè)置，背楞會(huì)被加長(zhǎng)。綜上，為了安裝拆卸便利和保證施工效果，背楞會(huì)被或長(zhǎng)或短的調(diào)節(jié)。

鋼背楞改動(dòng)時(shí)需使用切割鋸、電焊機(jī)等設(shè)備“大動(dòng)干戈”。鋁背楞長(zhǎng)度具備可調(diào)節(jié)性，零件具有可替換性，一般問題可通過調(diào)節(jié)、更換零件可迅速解決，背楞的標(biāo)準(zhǔn)性得以保全。

5 結(jié)語

鋁背楞的發(fā)展?jié)摿薮?，?yīng)用前景廣闊。促進(jìn)建設(shè)施工走向標(biāo)準(zhǔn)化、節(jié)約化。但我們也要意識(shí)到其生產(chǎn)成本較高，尚無大量實(shí)際使用數(shù)據(jù)論證其重復(fù)使用率，其全壽命周期成本等。保證螺栓連接的可靠性，提高鋁件與螺栓的契合性、鋁件的剛度，增強(qiáng)鋁件螺栓孔的抗變形性是鋁背楞發(fā)展的方向。