鋁模在高層建筑中的應(yīng)用

周 斌，鄔明亮，祝方才，何明衛(wèi)

(湖南工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 株洲 412000)

隨著國(guó)內(nèi)高層建筑日益增多，模板技術(shù)要求越來越高，和鋁模相比，傳統(tǒng)木模木材消耗量大且混凝土澆筑質(zhì)量難以得到保證.鋁模將逐漸取代木模成為建筑市場(chǎng)的首選，主要原因是鋁模材質(zhì)輕，操作簡(jiǎn)便，且鋁模的復(fù)用性較高，一般可達(dá)300 次左右.雖然鋁模的初期投資大，但總體成本低，符合綠色建筑的要求[1].

1 鋁模與木模施工工藝比較

傳統(tǒng)的木模施工，施工過程中對(duì)勞動(dòng)力要求高，且木模承載力較低，易發(fā)生爆模，木材耗量大，需要塔吊、卸料平臺(tái)等，且混凝土成型精度低.鋁模對(duì)勞動(dòng)力要求不高，不需要熟練木工即可做到二次結(jié)構(gòu)一次成型[2]，且墻面垂直度和水平度能達(dá)到免抹灰標(biāo)準(zhǔn)，從而提高建筑凈使用面積.由于鋁模板面拼縫少，不易爆模，剛度較好，承載力高達(dá) 30～402kN/m ，且變形較小，還可以重復(fù)利用，能節(jié)約大量的模板和材料費(fèi)用.雖然鋁模的一次性投資較高，但是其周轉(zhuǎn)次數(shù)多，這樣不僅減輕了工人的作業(yè)量，同時(shí)也縮減了工程用時(shí)，使得平均每層工期提升至5 d 左右，大大提升了單層的施工效率，也節(jié)省了建設(shè)單位的管理成本.鋁模自身重量比較輕，每平方米的重量不足19 kg，工人操作方便，效率對(duì)比木模明顯提高[3].一般來說，當(dāng)鋁模周轉(zhuǎn)40 次左右時(shí)，其成本費(fèi)基本與木模持平.

由此可見，從質(zhì)量上看，鋁模施工工藝相對(duì)于傳統(tǒng)木模來說，混凝土的垂直度和平整度都有較大的提升，同時(shí)對(duì)于預(yù)留的門窗洞口、小型構(gòu)件尺寸也非常準(zhǔn)確，為后續(xù)的裝飾裝修工程奠定了基礎(chǔ)，有利于工程質(zhì)量的整體提升；從成本上看，鋁模在前期一次性投資雖然較大，但是由于其高周轉(zhuǎn)次數(shù)的優(yōu)勢(shì)，在高層建筑應(yīng)用中平均成本更低.鋁模和木模的應(yīng)用指標(biāo)對(duì)比見表1[3].

表1 鋁模和木模應(yīng)用指標(biāo)對(duì)比

2 鋁模關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

鋁模在標(biāo)準(zhǔn)層開始施工之前就要進(jìn)場(chǎng)，進(jìn)場(chǎng)后，對(duì)所有的配件進(jìn)行檢查，待所有配件齊全后方可進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工作業(yè).每棟樓一般配1 套模板和3 套支撐系統(tǒng)，其工期控制在5 d，在墻柱鋼筋安裝及水電安裝結(jié)束，并且3 方驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行鋁模的安裝[4].在安裝的過程中需用水準(zhǔn)儀進(jìn)行樓板標(biāo)高的確認(rèn)，看其是否符合要求，若標(biāo)高過高，則需進(jìn)行鑿毛處理；若標(biāo)高過低，則需用木墊塊墊起來，將其標(biāo)高誤差控制在±5 mm 之內(nèi).在鋁模拼裝前，需對(duì)模板內(nèi)層涂刷脫模劑，檢查斜撐、立桿及背楞是否松動(dòng)，銷釘銷片是否有遺漏，還應(yīng)穿上對(duì)拉螺桿并套上兩頭圓環(huán)大小不一的PVC 管，直徑較小的一端朝外，以便對(duì)后期的孔洞進(jìn)行封堵并防止外面雨水進(jìn)入室內(nèi)；在安裝時(shí)，為了減少在澆筑混凝土?xí)r漏漿現(xiàn)象，可以噴一些發(fā)泡膠來減少漏漿；在有需要砌筑砌塊的地方，預(yù)留壓槽，為后期鋪設(shè)鋼絲網(wǎng)來保證墻體的整體性和防止墻體開裂做準(zhǔn)備.

在安裝梁模板時(shí)要注意，鋁模之間需要用銷釘、銷片來連接，并在轉(zhuǎn)角處用螺栓連接，以防在澆筑混凝土?xí)r發(fā)生脫落脹模的現(xiàn)象，立桿應(yīng)垂直且沒有松動(dòng)；在安裝梁底模板時(shí)，需要用激光儀進(jìn)行標(biāo)高調(diào)平；每調(diào)整好一個(gè)墻柱就需要及時(shí)進(jìn)行加固，按照?qǐng)D紙要求來裝上背楞、斜撐和對(duì)拉螺桿，并檢查是否牢固，不得過松或過緊，因?yàn)檫^松會(huì)很容易導(dǎo)致脹?，F(xiàn)象，而過緊則會(huì)使背楞發(fā)生局部變形，影響后面的樓層的垂直度和水平度[5].在施工中，特別需要注意的地方是建筑外墻、樓梯間墻體及電梯間墻體，因?yàn)檫@些地方經(jīng)常會(huì)發(fā)生脹模，需要外墻多加一些對(duì)拉螺栓和斜撐來控制，在樓梯間和電梯間的剪力墻需要多加一些水平方向頂桿來控制.在所有緊固構(gòu)件安裝完成后，需要借助鉛錘來進(jìn)行最后一次的垂直度及水平度調(diào)整，將其誤差控制在±4 mm 以內(nèi).

為避免在拆模過程中發(fā)生大范圍剝落及混凝土成型后觀感差等缺陷[6]，必須在模板松動(dòng)時(shí)方可拆模，否則將會(huì)使模板產(chǎn)生很大的破壞，從而影響模板使用壽命.

3 工程實(shí)例

本項(xiàng)目位于湖南省某市，用地面積約77 400 m2，地下 2 層、地上 33 層，筏板基礎(chǔ)，剪力墻結(jié)構(gòu).地下2 層、首層及33 層為非標(biāo)準(zhǔn)層，且標(biāo)高及結(jié)構(gòu)變化較大，選擇標(biāo)準(zhǔn)層2～32 層采用鋁模施工.該項(xiàng)目其中1 個(gè)單元平面見圖1.

圖1 項(xiàng)目單元平面/mm

3.1 木模的計(jì)算

木模的計(jì)算是依據(jù)《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》JGJ162-2008[7]來進(jìn)行，以墻模板為例，其強(qiáng)度和撓度值均取自常規(guī)木模的有效面積澆筑混凝土的荷載，混凝土澆筑采用溜槽、串筒或?qū)Ч芊绞?計(jì)算參數(shù)見表2，計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖2～圖6.

表2 木模計(jì)算參數(shù)

圖2 墻支模立面/mm

圖3 面板強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖4 面板彎矩圖

圖5 面板撓度計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖6 面板撓度圖

1)強(qiáng)度驗(yàn)算：

由此可知，強(qiáng)度和撓度均滿足要求.

3.2 鋁模的計(jì)算

鋁模的計(jì)算也是依據(jù)文獻(xiàn)[7]來進(jìn)行，以墻模板為例，其強(qiáng)度和撓度值取自普通常規(guī)鋁模的有效面積澆筑混凝土的荷載，混凝土澆筑采用溜槽、串筒或?qū)Ч艿姆绞?計(jì)算參數(shù)見表 3，計(jì)算簡(jiǎn)圖見圖7～圖11.

表3 鋁模計(jì)算參數(shù)

圖7 墻支模立面/mm

圖8 面板強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖9 面板彎矩圖

圖10 面板撓度計(jì)算簡(jiǎn)圖

圖11 面板撓度圖

1)強(qiáng)度驗(yàn)算：

由此可知，強(qiáng)度和撓度均滿足要求.

從以上受力分析可知，鋁模的撓度變形明顯小于木模，故鋁模的抵抗荷載能力優(yōu)于木模.

3.3 鋁模與木模的造價(jià)對(duì)比

鋁模與木模的造價(jià)對(duì)比見表4.

表4 鋁模與木模造價(jià)對(duì)比

本工程為地下2 層，地上33 層，其中標(biāo)準(zhǔn)層32 層，故鋁?？梢詢H用1 套，而木模需要用8 套，鋁模、木模的造價(jià)計(jì)算如下：

鋁模費(fèi)用=(1200 ÷ 32 + 22)= 59.5(元 ·m-2),

木模費(fèi)用=(25 × 8 ÷ 32 + 20)= 26.25(元 ·m-2).

單從上面綜合單價(jià)考慮可以看到木模比鋁模相對(duì)造價(jià)更低，但由于其周轉(zhuǎn)次數(shù)的影響，在其使用壽命年限內(nèi)算出其造價(jià)為：

鋁模費(fèi)用=59.5 ÷(300 ÷32)= 6.35(元 ·m-2),木模費(fèi)用= 26.25(元 ·m-2).

綜上，可以看出在最大使用年限內(nèi)，木模的造價(jià)遠(yuǎn)大于鋁模.另外，木模在使用中還需使用塔吊等機(jī)械，使用木模后還需進(jìn)行抹灰找平，這需要大量人工費(fèi)，而使用鋁模后可以達(dá)到免抹灰的水平，極大地節(jié)約了成本，故鋁模的造價(jià)遠(yuǎn)低于木模.

鋁模在拼裝過程中，需要進(jìn)行模板的對(duì)齊與調(diào)整；在外墻有腳手架的地方需要進(jìn)行預(yù)留鋁模安裝的工作面；還需要用對(duì)拉螺栓來固定，并安裝上銷釘銷片，見圖12.

圖12 鋁模拼裝

在安裝時(shí)，還需要根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸來預(yù)留洞口，方便施工材料從預(yù)留洞口傳到施工層[8]，同時(shí)，還需要用立桿及斜撐來固定，見圖13.

圖13 鋁模拼裝細(xì)部

3.4 工藝流程

測(cè)量放線→墻、柱鋼筋的綁扎→背楞及對(duì)拉螺栓的安裝→斜撐的安裝→梁板模板的安裝→梁板鋼筋的綁扎→模板、鋼筋驗(yàn)收→混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)→拆模.

3.5 質(zhì)量情況

項(xiàng)目7#樓從首層至結(jié)構(gòu)層封頂，其混凝土的質(zhì)量、觀感都保持良好，實(shí)際測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)合格率達(dá)到97%；墻面的垂直度和水平度都能夠達(dá)到4 mm 以內(nèi)，達(dá)到了免抹灰的水平.

4 結(jié)論

高層住宅使用鋁模技術(shù)能夠在保證結(jié)構(gòu)質(zhì)量的前提下，提高施工效率.在工程造價(jià)上，鋁模相比于木模具有明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì).但同時(shí)也需要注意，在對(duì)高層住宅進(jìn)行鋁模施工時(shí)，要完善準(zhǔn)備工作，并嚴(yán)格按照施工圖紙和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，方可發(fā)揮鋁模優(yōu)勢(shì)，提升施工質(zhì)量.若能結(jié)合BIM 技術(shù)[9]，施工進(jìn)度有望進(jìn)一步提升，還能進(jìn)一步節(jié)省施工費(fèi)用.