基于鋁模板體系的裝配式疊合板支撐技術(shù)研究

趙衛(wèi)琪，周 浩，田 旭，許開通

（紹興文理學(xué)院土木工程學(xué)院，浙江 紹興312000）

0 引言

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大背景之下，建筑行業(yè)裝配式建筑發(fā)展迅速。疊合板是指預(yù)制混凝土構(gòu)件通過工廠設(shè)計(jì)加工后，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后進(jìn)行拼裝，最后在頂部現(xiàn)澆混凝土而形成的整體受彎構(gòu)件。疊合板的應(yīng)用與發(fā)展對(duì)裝配式建筑的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。如何優(yōu)化基于鋁模板體系的裝配式疊合板支撐，對(duì)此工藝的發(fā)展應(yīng)用有著決定性的作用。

1 模板體系的對(duì)比

在工程項(xiàng)目施工中，盡管模板工程是輔助性結(jié)構(gòu)工程，但是對(duì)混凝土施工質(zhì)量卻起著相當(dāng)重要的作用。一般來說，模板工程的造價(jià)占鋼筋混凝土工程總造價(jià)的20%；在工期方面，模板工程的搭建及其維護(hù)占據(jù)工期的50%，因此模板工程是相當(dāng)重要的一部分[1]。

1.1 木模板

木模板是傳統(tǒng)模板中最主要的部分，并且木模板在過去的混凝土施工工程中占據(jù)了很長(zhǎng)一段時(shí)間[2]。木模板的使用較為簡(jiǎn)單方便，利用面板、支撐系統(tǒng)等相互配合構(gòu)成綜合體。一般情況下，針對(duì)不同地區(qū)和不同類型的建筑物，木模板的選材也是各不相同的，并且為了預(yù)防施工過程中模板開裂和起翹等問題，木模板的含水率控制在8%～12%[3]。

1.2 鋁模板

鋁模板即利用鋁板材或型材制作而成的綠色模板，隨著國(guó)家裝配式建筑的推行，鋁模板的使用也越來越頻繁。在鋁模板體系中，小五金配件基本上可以全部實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用，并且70%的模板在各個(gè)工程項(xiàng)目中可以實(shí)現(xiàn)通用，30%的模板能夠在一類標(biāo)準(zhǔn)樓層中循環(huán)利用，極大地減少了模板的浪費(fèi)問題，減少了資源的浪費(fèi)[4]。通常情況下，鋁模板由工廠按建筑施工圖進(jìn)行深化配板，材質(zhì)選擇鋁材及鋁合金型材，通過在工廠進(jìn)行預(yù)拼裝以預(yù)先解決在現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的問題，極大地縮短了施工工期。在當(dāng)前鋁模板的應(yīng)用上，實(shí)現(xiàn)了頂模和支撐系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，早拆技術(shù)融入頂板支撐系統(tǒng)，使模板的周轉(zhuǎn)速度得到加快，圖1為梁底早拆頭布置示意圖。鋁模板安裝后效果平坦牢固，拆模后的混凝土結(jié)構(gòu)表面光滑平整，可以達(dá)到飾面及清水混凝土效果，拆模后效果十分顯著。

圖1 梁底早拆頭布置

1.3 鋼模板

在現(xiàn)今，通常使用的鋼模板也稱作是組合式鋼模板，鋼模板的通用性強(qiáng)，且安裝與拆除也方便。模板工程的施工效率得到了很好的提高，同時(shí)由于鋼模板表面光滑平整，對(duì)拆模效果也很有利，對(duì)模板工程的施工質(zhì)量提供保障，使鋼模板在現(xiàn)代建筑業(yè)中的應(yīng)用也大大增加[5]。

上文列舉了目前比較常見的三種模板，各模板的優(yōu)缺點(diǎn)如表1所示。對(duì)比分析雖然木模板的成本較低，但是按照每次模板工程成本均攤分析，由于鋁模板的周轉(zhuǎn)率高，同時(shí)報(bào)廢后回收價(jià)值高，均攤成本優(yōu)勢(shì)明顯。并且鋁模板的施工效率高，對(duì)混凝土的施工質(zhì)量有較好的保障，鋁模板的施工較鋼模板而言，無需依賴大型機(jī)械，因此，鋁模板在以后的模板工程中有較好的發(fā)展空間。

表1 模板系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)

2 裝配式疊合板

傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式樓板主要以濕作業(yè)方式為主，并且需要大量的混凝土，混凝土泵送時(shí)給附近環(huán)境造成嚴(yán)重的噪聲污染，同時(shí)揚(yáng)塵大，不利于建筑工地文明施工[6]。另一方面由于大體積混凝土在養(yǎng)護(hù)不佳時(shí)容易出現(xiàn)裂縫，對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。裝配式建筑將建筑所需的部分或者全部構(gòu)件已經(jīng)在工廠預(yù)加工，只需運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行連接。裝配式建筑構(gòu)件自重大，吊裝困難，但是裝配式疊合板能夠很好地解決這一問題。裝配式疊合板通過工廠預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)澆筑兩部分，不僅解決了裝配式構(gòu)件自重大、吊裝困難的問題，而且相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆樓板，極大地減少了污染，二次澆筑也能增加建筑物的整體剛度，保證施工質(zhì)量。

3 支撐體系

在施工過程中，因?yàn)槟０逯误w系不穩(wěn)定、不牢固等原因而導(dǎo)致的安全事故時(shí)常發(fā)生，因支撐問題而導(dǎo)致的建筑物構(gòu)筑物倒塌，不僅對(duì)施工人員的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來威脅，而且影響施工工期。因此，對(duì)模板支撐體系的研究?jī)?yōu)化是至關(guān)重要的。

對(duì)于模板支撐體系的發(fā)展大致分為三個(gè)階段。第一階段，由木支架模板或者是鐵質(zhì)管材支撐模板，對(duì)于這種的形式單一的模板支撐，模板高度一般不能調(diào)節(jié)，在實(shí)際工程中的應(yīng)用受到很大的限制。在工程中為了能對(duì)模板起到支撐作用，過長(zhǎng)的桿件往往傾斜安裝，那么支撐桿件的受力就有很大的改變。第二階段，后面出現(xiàn)的模板支撐體系在先前的缺陷上進(jìn)行了改進(jìn)，現(xiàn)場(chǎng)利用鋼管或者木方搭建成腳手架構(gòu)成托架頂部支撐，然后配合模板進(jìn)行混凝土澆筑施工。但是，此類方法也存在著問題，例如拼裝和搭建過程中的工作量大、耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)、材料損耗嚴(yán)重，且施工過程中難以調(diào)節(jié)等問題。第三階段，現(xiàn)階段的模板支撐體系在早先的支撐體系上又進(jìn)一步的完善，增加了更加適用的構(gòu)件和附件。目前應(yīng)用最廣泛的就是扣件式鋼管模板支撐體系，并且在此系統(tǒng)中，頂絲、鐵鞋等附件的應(yīng)用使得該支撐體系在實(shí)際工程中的應(yīng)用更加的靈活方便[7]。因此，鋁模板體系選用扣件式鋼管模板支撐體系。

在扣件式鋼管腳手架的基礎(chǔ)上再選擇可調(diào)頂托，如圖2所示為可調(diào)底座與可調(diào)頂托[8]?？烧{(diào)頂托一般與模板支撐體系配合使用，在施工過程中起到對(duì)支撐桿件調(diào)節(jié)高度、對(duì)重物起到支撐平衡承重等作用。但是可調(diào)頂托往往存在不正常使用的狀況，施工過程中，由于施工人員的不正當(dāng)操作，可調(diào)頂托超出最大可調(diào)節(jié)高度，導(dǎo)致了支撐體系立桿和頂托的節(jié)點(diǎn)缺失了良好的抗彎性能，在使用過程中極易導(dǎo)致變形發(fā)生，該節(jié)點(diǎn)成為整個(gè)系統(tǒng)中最為薄弱的部位，并且在使用過程中在該點(diǎn)容易發(fā)生破壞。所以在一點(diǎn)在施工過程中施工人員要引起高度的重視。

圖2 可調(diào)底座（左）可調(diào)頂托（右）

對(duì)于龍骨選擇方面，傳統(tǒng)的腳手架采用工字鋼或木龍骨，但是使用過程中出現(xiàn)的一些問題難以得到很好的解決：①主龍骨的工字鋼一般采用14號(hào)工字鋼，此工字鋼龍骨自重大，對(duì)工人進(jìn)行搭設(shè)安裝難道較大，并且在施工過程中效率低下，對(duì)于施工人員也存在一定的潛在危險(xiǎn)，同時(shí)由于自重大對(duì)地基承載力也有著極高的要求，因此往往很難得到較完美的應(yīng)用[9]；②工字鋼的長(zhǎng)度規(guī)格單一，在施工過程中，往往要按照實(shí)際情況對(duì)工字鋼進(jìn)行切割使用，那么對(duì)材料也造成一定的損耗浪費(fèi)；③對(duì)于次龍骨采用100mm×100mm的方木，存在著承載力小，剛度小，并且周轉(zhuǎn)次數(shù)低下，不符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。同時(shí)木方也存在著長(zhǎng)度規(guī)格單一的情況，施工過程中也需要按照實(shí)際情況進(jìn)行切割或接長(zhǎng)，對(duì)材料也造成一定的損耗。因此針對(duì)此類問題，可以選用鋁合金作為主次龍骨。鋁合金具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、剛度大、施工方便等特點(diǎn)。

4 結(jié)語

在模板的選擇方面，通過綜合考慮各個(gè)因素，鋁模板在以后的工程實(shí)踐中能得到較好的應(yīng)用發(fā)展。在裝配式疊合板支撐的選擇上，采用扣件式鋼管模板支撐體系+可調(diào)頂托+鋁合金主次龍骨作為裝配式疊合板的支撐體系。該體系搭設(shè)較為方便，施工效率高，材料的周轉(zhuǎn)次數(shù)高降低了能耗，經(jīng)濟(jì)效益大幅提高，同時(shí)對(duì)于裝配式疊合板施工的質(zhì)量、安全、工程進(jìn)度等均滿足要求，在以后的類似工程項(xiàng)目施工中，能夠推廣應(yīng)用。BIM技術(shù)對(duì)裝配式疊合板支撐上的應(yīng)用能很好地解決斜撐桿件的碰撞問題，加快施工進(jìn)度，有著很好的應(yīng)用前景。