利用有限元計算獨立支撐式鋁合金模板拆除時間

中建五局第三建設有限公司 長沙 410007

1 工程概況

正榮財富中心南地塊工程由地下車庫、商鋪裙樓、1#～10#棟高層商住樓等建筑組成，層高2.9 m。結構形式為框架-異形柱-剪力墻結構，總建筑面積245 000 m2。

2 獨立支撐式鋁合金模板的特點

1）整體結構強度高、穩定性好，標準模板采用密肋設計，剛度大、不變形、不起鼓。

2）鋁合金模板快拆體系操作輕便快捷、勞動強度低、效率高，鋁合金模板外觀美觀整潔、品質高檔、施工形象好。

3）可鋁木混合使用，適用非標準層和變截面，一套模板可解決整棟樓的施工問題。

4）選配的支模體系不僅安全快捷，而且一套支撐體系可解決整棟樓不同層高的支撐問題，再配套使用現場拆裝運輸工具，能安全、高效、輕松地進行作業。

3 施工工藝

定位放線→墻柱模安裝→安裝梁模→安裝樓面模板→鋁模板系統加固→綜合驗收→混凝土澆筑→下一層工序循環

4 支撐系統設計及樓面配模

1）材料配備。本工程在使用鋁合金模板施工時，配置鋁合金模板1 套，樓面支撐3 套，梁底支撐4 套，懸挑支撐6 套。獨立支撐系統選用工具式鋼立柱（符合JGJ 162—2008《建筑施工模板安全技術規范》要求）。鋁模板施工的支撐搭設前，應做出樣板單元，經驗收合格后方可繼續搭設。本工程采用鋁合金模板，主材質為鋁合金6061-T6，鋁合金模板面板板厚4 mm。

2）機械設備、機具準備。本工程鋁模板材料上、下層周轉，采用傳料口人工傳遞，不占用垂直機械運輸。

3）樓面配模。根據圖紙進行模板排版，對拉螺栓應根據層高、墻厚、墻體形狀等進行整體計算、策劃，從而達到橫平豎直、間距均勻的效果。

5 有限元結構計算

5.1 工程混凝土施工載荷概述

本工程鋁合金模板體系計算按2 900 mm層高計算。樓板最大厚度120 mm，最大梁的截面尺寸為450 mm×500 mm；墻、柱處混凝土設計強度C50～C30，梁、板處混凝土設計強度C35；混凝土澆筑速度1.8 m/h；混凝土坍落度160～180 mm；混凝土施工溫度25 ℃；混凝土施工時外加減水劑。鋁模板自重標準值0.25 kN/m2，混凝土自重密度24 kN/m3，鋼筋自重標準值1.1 kN/m3，施工活載標準值2.0 kN/m2[1]。

5.2 利用Midas有限元軟件進行分析計算

根據3#棟結構圖及鋁合金模板設計圖，選取支撐間距最大的單元板塊，即橫向間距1 300 mm，縱向間距1 300 mm。該單元板塊板厚120 mm。恒載分項系數取1.2，活載分項系數取1.4，建模如圖1所示。

圖1 Midas有限元軟件結構建模

由樓板應力圖得出樓板最大壓應力為-1.2 kN/m2，即鋼支撐處樓板負彎矩產生的拉應力也為1.2 MPa，根據拉應力一般為壓應力1/10左右計算，此時對應壓應力為12 Mpa左右。根據有限元分析計算，C35混凝土強度曲線（按目前平均氣溫25 ℃考慮）如圖2所示。

圖2 C35混凝土強度曲線示意

根據有限元分析計算，可知混凝土澆筑1 d后即可達到12 MPa，2 d后到達18 MPa，即板處混凝土強度可達到設計值的50%，在鋁模早拆體系中，當混凝土澆筑完成后的強度達到設計強度的50%后即可拆除頂模，只留下支撐桿。因此混凝土澆筑完成后 48 h可拆除水平結構樓板，此時鋼支撐尚不能拆除。

5.3 拆除頂模注意事項

1）頂模板拆除時，每次每塊模板都需要工人先托住模板，再拆除銷釘，模板往下放時，應小心輕放，嚴禁直接將模板墜落到樓面[2]。

2）拆除工作從拆除板梁開始，拆除銷子和其所在的板梁上的梁模連接桿，緊接著拆除板梁與相鄰頂板的銷子和楔子，然后拆除梁底板[3]。

3）每一單元的第1塊模板被擱在墻頂邊模支撐口上時，要先拆除鄰近模板，然后從需要拆除的模板上拆除銷子和楔子，利用拔模工具把相鄰模板分離開來。在沒有板梁而模板是從一墻跨到另一墻的地方，要先拆除有支撐邊的墻頂邊模。頂模與混凝土的接觸時間比墻模更長，澆筑之前必須進行清潔和涂油工作，否則頂模不容易脫開。拆除下來的模板應立即進行清潔工作。拆除順序按安裝順序擺放好。

4）拆除樓頂板、梁頂板時，嚴禁碰動支撐系統的桿件，嚴禁拆除支撐桿件后再回頂。支撐系統要確保板底3 層，梁底4 層。

6 結語

1）由于鋁板的自重輕，且模板承受壓力的條件好，很方便混凝土機械化作業；以標準板加上局部非標準板的配置板，并在非標準板上采取編號的技術，相同構件的標準板是可以混用的，這使拼裝的速度更快，可以節省工期[4,5]。

2）鋁合金模板在拆裝時的操作也更加簡便，拆卸和安裝的速度更快，模板與模板之間是用銷釘進行固定的，安裝也方便多了。

3）模板在安裝的時候設有便于移動的多級操作平臺，以確保模板安裝、拆卸作業時施工人員的安全，鋁合金模板在拆除后，其混凝土表面的質量良好。按照5 d施工1 層的計劃，可確保模板安裝平整、牢固，從而使混凝土的表面達到不用抹灰的清水混凝土的效果，節材節工。

4）鋁制模板使用的次數多，全鋁合金模板施工中使用的次數明顯高于鋼模板、木模板、組合大模板等，在層數高的超高層建筑施工中優勢顯著。