高層住宅建筑項目中鋁合金模板的應用

史 萌 張寅云

（1.濟南四建（集團）有限責任公司，山東 濟南 250000；2.濟南天鴻永益房地產開發有限公司，山東 濟南 250000）

0 引言

鋁合金模板是一種新型建筑模板，在建筑工程應用中，應用鋁模板能夠有效改善施工環境，提高施工質量，推動建筑綠色發展，提高建筑經濟效益。尤其是在高層住宅建筑中，應用鋁合金模板具有較高的技術與經濟價值[1]。該文對高層住宅建筑項目中鋁合金模板應用進行研究，以期為建筑工程中合理應用鋁合金模板提供參考。

1 工程概況

該工程為某高檔住宅小區，小區1-8#樓為高層住宅建筑，層數33 層，住宅建筑面積為10.71 萬m2。1-8#高層住宅樓為框剪結構體系，地下一層，地上1-2 層為架空層，3 層以上為標準層。根據項目特點及結構形式，3-6#樓采用鋁合金模板系統，其中，地下一層與1-2 層裙樓利用傳統的木模板進行施工。3#與5#、4#與6#均為標準層住宅樓，其戶型、層高等各方面均相同。其中，3#和5#標準層單層面積660m2，4#和6#號標準層單層面積為1450m2。

2 高層住宅建筑鋁合金模板設計

2.1 高層住宅建筑鋁合金模板體系

該工程中，高層住宅標準層主體結構截面尺寸：梁主要截面尺寸為200mm×550mm、200mm×750mm，板厚100mm、120mm、130mm、150mm，剪力墻厚度200mm。使用鋁合金模板系統：鋁合金板、角膜、稍釘、龍骨等，支撐系統：對拉螺桿、支撐頂托、支撐鋼管等。其中，鋁合金模板標準單元模塊，根據標準化設計與工廠制作，同時考慮施工安裝及材料特性，設置長500mm～2600mm、寬100mm～400mm；樓面板規格：400mm×1100mm、400mm×1200mm，兩種均為標準通用樓板；墻、柱模板標準規格400mm×2600mm。墻、柱模板固定體系中，對拉螺桿采用T18 高強螺桿，水平低于800mm，從上往下背楞間距為550mm、650mm、650mm、600mm、200mm。

2.2 鋁合金模板配模設計

鋁合金模板采用工程化生產，配模調整按照結構具體變化確定，在深化設計中，從整體出發，盡可能增加模板周轉使用次數，降低異性構件，從而減少結構變化需要頻繁更換構件的情況，同時在支撐體系中則采用早拆體系[2]。1）根據高層住宅結構及施工組織需求，合理確定設計施工中模板分區方法，即按照樓層進行分區。2）樓面模板設計選用400×1200mm 規格標準化尺寸配模設計，根據結構模數尺寸對局部配模。鋁材厚度4mm、型材肋高65mm。支撐體續重，采用150mm×200mm 快拆支撐頭，模板橫向間隔在1200mm 以內，并設置寬150mm 的鋁梁龍骨，縱向間隔在1300mm 以內。3）梁模板設計中，以施工圖紙為依據，對二次結構實際配模進行分析，鋁材厚度4mm，模板型材肋高65mm。梁底板為單排支撐體系，支撐間距在1350mm以內，中間用型材板穩定，支撐鋁梁寬150mm。4）墻、柱模板設計中，墻模板鋁材厚度4mm、型材肋高65mm，內墻和外墻的模板尺寸均為標準化尺寸（400mm×2600mm）。增設寬300mm 的外墻承接板，為外墻模板在樓層間的轉換提供支撐，先進行外墻承接板安裝，在外墻模板中增設穩定的支撐構件，在本層施工完成后，向上層運送進行支模使用。同時，在墻模板出設置對拉螺桿，橫、縱向間距都與控制在800mm 內，固定鋁合金模板和墻厚；其背面設置背楞40mm×40mm 方鋼管，縱向間距小于800mm。墻柱設計4 道穿墻螺栓，螺栓孔從下部200mm 開始設置，其后往上依次按照600mm、700mm、800mm 的間距設置。將斜支撐下段套在底板上，用M16 膨脹螺絲進行固定。墻、柱模板側面斜支撐設置為可調節式支撐，在混凝土澆筑完畢后，可根據實際情況對支撐系統進行調節，達到垂直度糾偏的目的。兩道斜支撐之間的距離應當控制在2000mm。5）樓梯模板設計體系包括踏步模板、底模、底龍骨、側封板等構件模板，其中底龍骨在樓梯模板底部。6）特殊位置模板設計，如衛生間樓板中需要預留好洞口、電梯井與采光井、傳料口、后期強于剪力墻交接處壓槽等。根據施工實際要求，采用對拉螺栓體系，同時結合PVC 管和膠杯與穿墻螺栓同用；鋁合金模板采用背楞加固方式，在背楞斷開位置設置U 字碼，連接穿墻螺栓；在門窗模板深化設計中，安裝亞操辦，并預留下寬100mm、厚20mm 的凸楞，免除內側抹灰收口，并且防漏；在結構深化設計中，通過模板一體化連接構件與樓面結構，并進行混凝土澆筑，確保結構整體性和密封性。

2.3 鋁合金模板體系安全計算

2.3.1 基本參數取值

根據相關規范確定混凝土結構施工荷載值，其中，鋁合金模板自重為0.25kN/m2，混凝土自重密度為24kN/m3，鋼筋自重1.1kN/m2，施工活載標準值2.5kN/m2。該工程中，標準層層高為2.9m，混凝土樓板厚度為100mm～150mm；混凝土澆筑速度為1.8m/h，泵送塌落度為160mm～180mm。支撐體系中底模板支撐鋼管規格為φ32mm×3.5mm，套筒規格為φ60mm×3.5mm。

該工程中，鋁合金模板規格（高×寬）有65mm×100mm、65mm×150mm、65mm×300mm、65mm×400mm 四種。鋁合金模板之間用稍釘進行連接，其間距設置為150mm，背楞間距為800mm，為矩形方通，應力值f=215N/mm2，抗剪力強度fv=125N/mm2。

2.3.2 混凝土側壓力荷載計算

根據相關施工規范，混凝土側壓力計算由以下兩個公式分別計算，選擇較小數值。

式中：V—混凝土澆筑速度，1.8 m/h；γc—混凝土自重密度，24 kN/m3；t0—混凝土初凝實踐，按照常規溫度取值25 ℃，取值5 h；β—塌落度影響修正系數，取值1；H—樓層層高高度，2.9 m。

根據公式（1）、公式（2）計算分別為F1=45 kN/m2，F2=69.6 kN/m2，取較小值；同時，混凝土振搗施工中，還會發生2kN/m2的水平分離力，因此最終可以得到F=47kN/m2。

2.3.3 樓面板荷載值計算

根據工程實際情況，按照最大需求支撐效應，即將模板、混凝土以及鋼筋的自身重量疊加起來，進行支撐與模板變形的計算，該工程中樓面計算厚度最大值為150 mm，按照施工規范，樓面板荷載值最大：

P=1.2×（0.25kN/m2+24kN/m3×0.15m+1.1kN/m2×0.15m）+1.4×2.5 kN/m2=8.32 kN/m2。

3 高層住宅建筑鋁合金模板施工應用

3.1 模板安裝

安裝前，首先要合理堆放鋁合金模板物料，設置物料配件編碼，防止丟失；進行安裝測量放線，墻邊模板誤差≤1 mm，同時放500mm 平行線，以便于在裝模完成后進行復核，并在澆筑混凝土前確保放樣線穿過開口150mm。做好相關準備后進行模板安裝，安裝前檢查控制線，確保樓面混凝土平整，如果有部分高出平面10mm，則需要采取措施平整。在墻柱主筋上進行鋼筋焊接，位置要在混凝土澆筑50mm 之內；正面墻模板安裝前，進行角部位處理，確保模板接觸面和邊緣位置清潔，并涂上脫模劑；根據圖紙進行模板安裝，并進行專項標高檢查。

在墻、柱模板安裝中，根據墻柱面積大小分別采用雙模法和單模法進行安裝，雙模法能夠有效避免盲目操作，減少重復安裝工作；單模法可以形成閉合方形空間單面模板，能夠看到對拉螺桿，易修改安裝誤差。通過平模外圍護板控制模板垂直度，在細部構件中，銷子安裝從墻模板下框向下插入護板，避免脫落導致的模板爆、漲。混凝土澆筑過程中，要隨時檢查銷子、楔子、對拉螺桿等連接狀況，避免其松動、脫落。

3.2 模板拆除

模板拆除前需要根據混凝土強度是否達標進行拆除，8m 以下跨梁板結構混凝土在強度高于75%后即可拆除，對懸挑支撐部位，要求混凝土強度不得低于10MPa 或者達到100%后拆除；混凝土強度高于2MPa 后，可拆除鋁模板。按照自下而上的順序拆除模板，在外墻模板拆除過程中，需要先安裝好支撐平臺，拆除后按照模板編碼進行有序堆放，以便于后期循環利用[3]。

3.3 施工質量保證措施

3.3.1 質量標準

質量標準有6 個：①嚴把材料關，從材料進場環節開始，加強對材料質量參數的檢驗、材料合格證明；加強對鋁合金模板焊縫、支撐構件等相關施工質量及結構尺寸的檢查，確保滿足設計標準。②檢驗面板拼縫寬度，確保縫寬與設計標準要求誤差控制在2 mm。③檢查面板平整度，面板拼縫間的高度差值不能大于2 mm。④控制模板面高程誤差，上下不能超出5 mm。⑤檢查混凝土質量，截面尺寸誤差應控制在2 mm 內。⑥脫模過程中，要加強對模板質量的檢查，小心操作，避免出現失誤造成模板質量缺陷，影響后續使用，一旦發現模板缺陷要及時修復或更換。

3.3.2 質控項目及檢查方式

3.3.2.1 主控項目

模板支架要保證上下層立柱之間對接精確，實現荷載的上下傳導，發揮下層具有較強的承載力的支架結構的支撐作用。支架檢查應根據技術方案進行，確保檢查全面性。在模板上涂刷隔離劑，并注意不要污染受力筋和混凝土接搓部位，涂刷完成后需要進行全面檢查。

3.3.2.2 一般項目

對于一般項目的施工質量保障措施主要有以下幾點：第一，在模板驗收中，需要確保模板內部沒有垃圾、雜物，各種材料在驗收前也要全部清理出去。第二，對跨度大于4m 的梁、板，要根據相關規范要求，在模板制安過程中起拱；在檢查中要分批抽檢，自然間抽查不應當少于10%，并且大于3 間，梁構件的抽查數量應當大于10%，并且不能小于3 件，檢查方法采用水準儀檢查，或拉線檢查。第三，控制建筑結構、各類預埋件、預留孔洞等的誤差，確保其范圍誤差控制在5mm 以內。分批次抽檢，自然間抽檢數量高于10%，大于3 間；梁構建抽查數量高于10%，大于3 件。采用鋼尺檢查方法。第四，檢查模板接縫寬度，對小于2mm 的板縫可不采取措施，對大于2mm 的板縫，則需要用海綿條填補或者用膠帶封閉，避免板縫寬度過大導致大量漏漿。

3.3.2.3 模板控制

在模板施工過程中，主要的質量保障措施如下：第一，控制模板垂直度。在模板安裝前，測量每塊模板線，確保其準確后才能夠安裝就位，保證大面積施工精確；自檢和過程調整垂直度，誤差控制在8mm，將平整度誤差控制在2mm。第二，控制頂板模板高程。根據層高和模板厚度，在墻周邊進行頂板模板高程線的準確標記，明確高程控制點，加強對每層傳導的控制。第三，控制模板變形。選取合適的測量工具進行檢查，在施工中，采用分層澆筑方式，按照每層厚1400mm 進行混凝土澆筑；對于門窗洞口位置，還需要注意混凝土澆筑對稱性；完成模板制安后，做好放線檢查準備，避免后續發生模板跑位；注意檢查螺栓及支撐是否發生松動；避免模板和腳手架拉結。第四，將模板之間的拼縫、接頭控制在合理范圍內，對于過大的縫隙，則實施二次封堵。第五，窗洞口模板，需要在模板下中間留置排氣孔，避免澆筑混凝土過程中產生窩氣，影響澆筑的密實度。

3.3.2.4 配合安裝

在合模之前，要加強水電安裝、鋼筋安裝施工等協調配合完成驗收。

3.3.2.5 澆筑保護

在澆筑過程中，要由專業人員對模板進行檢查與維護，所有墻板拉通線，在澆筑時對墻板垂直進行檢查和校正。

3.3.2.6 模板編號

進行拆除模板定段、定編號，并按照編碼進行堆放整理，以便于后續模板安裝使用。

3.3.2.7 脫模劑及模板堆放、修補

模板安裝前在進行脫模劑的涂刷，避免涂刷過早被雨水等沖刷掉；堆放前要在模板最底部墊上木墊，保持一定間距，防止變形；對于周轉中的模板要做好分類，并合理堆放，施工中禁止拋擲模板，注意維護模板質量；模板拆卸后如果出現翹曲、變形的情況，應及時進行修正處理。

4 鋁合金模板應用施工質量及施工成本分析

4.1 施工質量分析

在該工程中，對鋁合金模板應用后混凝土結構質量進行了調查分析，并對存在的質量缺陷進行了統計分析，見表1。

表1 實測數據質量分析

通過表1 可知，混凝土結構成型質量合格率達到了564/600=94%，施工質量整體水平較高。其中，墻體垂直度、平整度，樓面標高以及墻角爛根不合格率相對較高，解決這四項問題能夠大幅提升施工質量。

4.2 施工成本分析

根據該工程實際情況，鋁合金模板施工成本與傳統木模板施工成分對比分析如表2 所示（由于3#與5#樓、4#與6#樓標準層在戶型單位、樓層、層高、面積方面一致，因此選取3#、4#樓施工成本進行對比分析）。

由表2 可知，在高層建筑標準層模板施工中，鋁合金模板相較于傳統木模板具有明顯的經濟優勢，3#、4#樓施工總成本可節約8426727.51-15824000=7397272.495 元，能夠有效節約大量施工成本。

表2 鋁合金模板施工成本與傳統木模板施工成分對比分析表

5 結語

模板工程在高層住宅建筑施工中占據較大比重，合理選用模板體系施工，可以提升施工質量，節約施工成本。鋁合金模板是一種新型的建筑施工模板體系，在高層住宅建筑項目中的應用具有顯著的優勢。該文對某小區采用鋁合金模板體系施工的高層住宅建筑項目進行分析，提出400mm×1200mm、400mm×2600mm 標準化模板單元模塊在實際應用中具有較強的實用性，通過對鋁合金模板體系安全性分析，得出數據滿足施工規范要求。同時，通過對鋁合金模板應用施工質量及施工成本分析，得出鋁合金模板應用可使混凝土施工質量符合率達到94%；在施工成本方面，鋁合金模板可以大幅降低施工成本，有效節約工程資金，具有顯著經濟優勢。因此，在高層住宅建筑中應用鋁合金模板具有較強的推廣價值，能夠有效實現降本增效。