新型模板加固體系在建筑施工中的應(yīng)用

◎邱悅

一、工程概況

（1）杭州市望江單元SC0403-R21-01地塊農(nóng)轉(zhuǎn)非居民拆遷安置房項(xiàng)目，位于望江路以南，海潮路以西，海潮支路北，木場巷路以東?？偨ㄖ娣e256042㎡，地上建筑面積160042㎡，地下建筑面積96000㎡。工程主要由12幢22F高層住宅（建筑高度H=64.10米）、1幢2F社區(qū)服務(wù)用房（建筑高度H=9.60米）及其他配套用房組成。

（2）現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)的模板工程是建筑施工的一個重要組成部分，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)工程施工中，模板工程占混凝土結(jié)構(gòu)總造價的30%，占總用工量的40%左右，占工期的50%左右，模板支板工藝與模板安裝是直接影響混凝土結(jié)構(gòu)與構(gòu)建強(qiáng)度、剛度、感官以及幾何結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確度等工程質(zhì)量的重要指標(biāo)。因此，模板支模的工藝水平直接關(guān)系到提高工程質(zhì)量、降低工程成本、加快工程進(jìn)度等問題。

目前，我國建筑行業(yè)模板支撐體系主要是鋼管碗扣式加固方式，北京等地區(qū)以大鋼模板為主，輕型鋼背楞加固體系也得到了快速發(fā)展，是模板支撐體系未來發(fā)展的趨勢。

本文根據(jù)杭州望江單元SC0403-R21-01地塊安置房項(xiàng)目，對比分析新型模板加固體系與傳統(tǒng)鋼管碗扣式的施工效果、費(fèi)用、工期等，降低施工成本，提高混凝土質(zhì)量，減少資源浪費(fèi)。

二、新型模板加固體系性能介紹

1.新型柱加固體系新型模板加固體系在建筑施工中的應(yīng)用。

新型柱加固體系由專用定制型配套卡箍和固定斜鐵等組成，如圖1-2所示。

專用定制型配套卡箍外形有對應(yīng)四個彎頭單片鍍鋅卡板組成，卡板一端設(shè)置為折彎結(jié)構(gòu)，每條卡板上沿長度方向設(shè)有若干相同間隔的固定孔，楔形固定銷穿過通孔和固定孔將限位套和卡板固定，形成安裝拆卸方便的方柱模板緊固件。

2.新型剪力墻加固體系。

新型剪力墻加固體系主要由雙層直板角件、單層直板、U型扣件、對拉螺栓、特制鋼墊片等組成，如圖3-5所示。

（1）雙層直板角件和單層直板用于承受來自木方的側(cè)壓力，是新型剪力墻加固體系的主要受力構(gòu)件。墻體模板木方安裝完成后開始逐道安裝墻體模板雙層直板角件和單層直板，選擇相應(yīng)長度的構(gòu)件，只需將對應(yīng)墻面的構(gòu)件同時掛在穿墻螺絲上，擰緊螺母，斜鐵緊固。

（2）U型扣件主要用在不便操作的墻體陰角處，將雙層直板角件和單層直板水平向插入對拉螺栓中，然后在另一面墻上插入U型件再安裝其他構(gòu)件，斜鐵固定。

圖1卡箍

圖2固定斜鐵

圖3雙層直板角件

圖4單層直板

圖5 U型扣件

三、新型模板加固體系施工

1.新型柱加固體系施工。

首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中方柱柱體的寬度、高度、個數(shù)，有無柱頭接口處理等數(shù)據(jù)，結(jié)合方柱模板卡箍安裝的具體要求，進(jìn)行配套計(jì)算，分別算出每個方柱所需卡箍套數(shù)及整個施工中所需卡箍總套數(shù)，柱子的加固間距如表1所示。

表1方柱加固件間距

柱合模后安裝豎楞，然后將卡箍的四個卡板尾端依次穿過相鄰卡箍頭端折彎空間，要保證每一個卡箍頭端折彎空間卡住另一片卡箍尾端，最后在卡箍尾端通孔內(nèi)插入固定斜鐵，使卡箍內(nèi)緣需要緊貼模板外緣，以便固定住模板，防止出現(xiàn)漲模等問題。參照表2布置柱體第一道卡箍，然后按照表2中的要求，每隔一定距離安裝一套卡箍。

當(dāng)柱體模板需要拆除時，將固定斜鐵取出，取下輔助支架，兩塊卡板自然分離。

2.新型剪力墻加固體系施工。

墻合模后安裝豎楞，穿對拉螺栓，然后將雙層直板水平方向穿入對拉螺栓中，放入特制鋼墊片，帶上螺母，校正垂直度、平整度，把螺母擰緊，最后在墻體端部雙層直板中間插入單層板，斜鐵緊固。

以圖6中墻面為例，首先根據(jù)施工設(shè)計(jì)圖紙確定墻面尺寸，完成模板的裁剪及統(tǒng)一打孔。然后以1-3、1-4兩面墻為例，對照施工設(shè)計(jì)，完成對立墻面的模板拼裝。按照模板的打孔位置，安裝穿墻塑料套管及對拉螺桿，如圖7所示。

在木方擺放規(guī)整后，安裝墻體模板的雙層直板角件和單層直板，將所有雙層直板角件和單層直板安裝完成后，放入特質(zhì)鋼墊片，帶上螺母，矯正垂直度、平整度，把螺母擰緊，斜鐵緊固。

圖6墻

四、模板加固體系驗(yàn)算

1.新澆混凝土對模板側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算。

依據(jù)《砼結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范GB50666-2011》，采用插入式振動器且澆筑速度不大于10m/h，砼坍落度不大于180mm時，新澆筑砼對模板的側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值，按下列公式分別計(jì)算，并取其中的較小值：

式中F——新澆筑混凝土對模板的最大側(cè)壓力（kN/m2）γc——混凝土的重力密度（kN/m3）取

to——新澆筑混凝土的初凝時間（h），可按實(shí)測確定；

V——混凝土的澆筑速度（m/h），取0.5m/h；

H——混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆筑混凝土頂面的總高度（m），取8號樓一層層高3.49m；

β1——外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時取1；

β2——混凝土塌落度影響系數(shù)，當(dāng)塌落度小于30mm時，取0.85；50-90mm時，取1；110-150mm時，取1.15。

取二者中的較小值，F(xiàn)=22.4kN/m2作為模板側(cè)壓力的標(biāo)準(zhǔn)值，并考慮傾倒混凝土產(chǎn)生的水平載荷標(biāo)準(zhǔn)值4kN/m2，分別取荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2和1.4，則作用于模板的總荷載設(shè)計(jì)值為：

2.柱子加固體系的驗(yàn)算。

8號樓柱子中的最大尺寸為600mm×600mm，柱高3.47m，故對此柱進(jìn)行驗(yàn)算；柱子的豎楞為50mm×80mm的木方，每個方向設(shè)置4根豎楞；按照表2，卡箍的間距為350mm，對此進(jìn)行驗(yàn)算。

卡箍的截面抵抗矩W=26770mm3，截面慣性矩I=1338300mm4，截面積為1077mm2，卡箍的材料為8#鋼，其楊氏模量E=203GPa。

（1）強(qiáng)度驗(yàn)算。

豎楞作用在卡箍上的集中荷載P計(jì)算如下：取較大值3.21kN作為設(shè)計(jì)依據(jù)。

經(jīng)過計(jì)算卡箍的最大彎矩為0.842kN·m，

卡箍抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值[f]=300N/mm2，

卡箍按彎曲受拉桿件設(shè)計(jì)，卡箍軸向拉力設(shè)計(jì)值N=18.86kN，

經(jīng)計(jì)算最大應(yīng)力

符合要求

（2）撓度驗(yàn)算。

驗(yàn)算撓度時不考慮可變荷載，僅考慮永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值，故其作用效應(yīng)下的集中荷載計(jì)算如下：

卡箍的最大容許撓度值：[w]=600/250=2.4mm

經(jīng)計(jì)算最大變形

符合要求

通過以上計(jì)算，對表1中卡箍的間距進(jìn)行驗(yàn)算，結(jié)果證明新型柱子模板的卡箍滿足設(shè)計(jì)要求。

五、新型模板加固與傳統(tǒng)加固方式的比較

目前大多使用的扣件式鋼管支架存在的操作不方便、配件多易丟失及施工效率低等缺點(diǎn)，采用新型墻柱加固體系解決了操作上和使用上的不足，提高了工效的同時也節(jié)省了材料，現(xiàn)將新型墻柱加固體系與傳統(tǒng)扣件式相比較進(jìn)行分析。

1.新型柱加固體系與傳統(tǒng)方式的比較。

根據(jù)工程實(shí)際情況，從材料消耗和時效性兩方面進(jìn)行對比分析。

（1）兩個工人加固一個截面尺寸為1m×1m，柱高4m的方柱，五天澆筑一層計(jì)算，則新型柱加固體系比傳統(tǒng)鋼管加固方式節(jié)省21元，而安裝速度提高了4倍，人工費(fèi)節(jié)約了75%；由于模板無需打孔，減少了模板的損耗，模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)得到了明顯提高。

（2）新型柱加固體系的應(yīng)用，簡化了傳統(tǒng)方式繁瑣的施工工藝，不需要穿墻絲、穿線管、無需模板打孔，在相同情況下，新型柱子加固體系的安裝速度是傳統(tǒng)鋼管加固的4倍，提高了施工速度。

（2）新型模板加固體系的加固件強(qiáng)度較大，可以有效防止?jié)q模等問題，拆模后混凝土結(jié)構(gòu)與構(gòu)件尺寸標(biāo)準(zhǔn)，表面光潔，并且沒有穿孔。

2.新型剪力墻加固體系與傳統(tǒng)方式的比較。

同理根據(jù)工程實(shí)際情況，從材料消耗和時效性兩方面進(jìn)行對比分析。

（1）新型墻加固體系的直接采購費(fèi)用每平米比傳統(tǒng)鋼管高4.4元，但是新型剪力墻加固體系操作簡便易懂，安裝拆卸方便，可以有效加快施工進(jìn)度，從表2可以發(fā)現(xiàn)采用新型模板加固方式可以節(jié)約人工費(fèi)2元/m2，縮短工期而減少的塔吊、電梯等費(fèi)用為3.81元/m2。

（2）新型剪力墻加固體系中的雙層直板角件是由兩根寬度為80mm的鋼板焊接而成，承載力大且不易變形，可以重復(fù)使用200多次，而鋼管僅可以重復(fù)使用20次左右，新型剪力墻的加固件遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼管的使用次數(shù)，有效節(jié)約的材料采購費(fèi)用為6.51元/m2。

（3）傳統(tǒng)鋼管扣碗式加固方式中，鋼管容易變形導(dǎo)致墻體存在不同程度弧度，墻體的平整度差，明顯提高了混凝土的質(zhì)量。

（4）新型墻模板加固體系由特殊定制環(huán)保型鋼材組成，剪力墻加固構(gòu)件的重復(fù)使用次數(shù)比傳統(tǒng)鋼管約提高了10倍，提高了材料周轉(zhuǎn)次數(shù)，避免因尺寸不足等原因造成的材料浪費(fèi)，降低了工程造價。

表2新型剪力墻加固體系與傳統(tǒng)方式成本對比

合計(jì)（節(jié)約費(fèi)用）=直接費(fèi)用+間接費(fèi)用+剩余價值

六、總結(jié)

由于采用新型模板加固體系，本工程的剪力墻、柱等混凝土構(gòu)件表面光滑、陰陽角方正、色澤均勻，每層實(shí)測實(shí)量的垂直度與平整度均達(dá)到清水混凝土墻的效果。經(jīng)過大致核算，與傳統(tǒng)鋼管碗扣加固相比，采用新型剪力墻模板加固體系節(jié)約成本約7.92元/m2，對工程質(zhì)量、工程進(jìn)度、模板成本、周轉(zhuǎn)材料使用率等等各方面均取得了較好的壓縮和提升。