高層建筑鋁模板施工技術研究與應用

王占猛

（中鐵十二局集團華南工程有限公司，廣東 中山 528400）

經濟的發展推動了我國建筑業的進步，并已逐步成為國民經濟中的主導產業，在推動社會文明的發展和提高人民生活幸福程度方面起到了十分重要的作用。在建筑工程項目的施工中，大部分工程中以水泥、砂石、鋼材以及木材等作為基礎材料[1]。隨著“綠色建筑”理念興起，環保型建筑材料正逐步走入市場，在模具工業中，鋁材料正逐步取代鋼、木等傳統材料，在市場內進行推廣。

在部分經濟發展較為落后的地區，仍主要采用木模板進行建筑施工，隨著低碳、節能等環保思想興起，工程方對環境、工期和質量等方面的要求逐步提高，金屬模板的應用越來越廣泛[2]。目前，最有代表性的是鋁模、鋼模等。與鋁模板相比，鋼模板具有自重大、運輸成本高等缺陷，而鋁模板具有質量輕、施工簡便等優勢。盡管鋁模板在國外已使用多年，但是其在國內工程項目建設中的應用并不多，在設計、施工規范中也有較多的缺陷。因此，對鋁模板施工進行研究顯得尤為重要。

該文的重點是對高層建筑的鋁模板施工技術進行研究，由于鋁模板在國內的發展相對滯后，使用的時間也相對較短，因此，可以認為鋁模板在建筑市場內的普及程度相對較低[3]。該文將以一棟高層建筑為實例進行研究，以期為其他高層建筑的鋁模板施工提供借鑒。

1 項目實例

為保證工程順利施工，在研究前，選擇某居民住宅建筑作為該研究的對象，在項目施工前，對其基本情況進行研究，相關內容見表1。

表1 項目基本情況分析

根據工程實際情況分析，該建筑中的鋁模板結構覆蓋1#～4#，所選的4棟建筑層數均為28層，在施工中，三層梁板以上的結構均為鋁模板。根據技術人員的現場勘查可知，工程項目的設計平面較為平整，構件選取及尺寸確定較為合理，標準層數量較多，設計人員與施工方綜合評定后，明確該建筑項目非常適用于鋁模板施工。

2 高層建筑鋁模板施工技術

2.1 鋁模板設計

該項目標準層層高3.0m。模板的大小為400mm×2600mm，在墻壁上超過模板的部位。另外，還設計了1塊與其連接的鋁板。在對背楞和多拉螺桿進行設計的過程中，對拉螺桿縱、橫間距均控制在<800mm，背楞與背楞之間的間隔為600mm～800mm，第一層背楞與地板之間的距離≤300mm[4]。圖1為對拉螺桿布置結構示意圖。

圖1 對拉螺桿布置結構示意圖

當選擇拉螺桿材料時，可選用T18梯形牙螺桿，其材質可選用45#鋼。按照混凝土建筑工程施工規程，在進行梁模板設計的過程中，先確定其標準尺寸，梁模板的尺寸是按照梁寬來確定的，寬度是梁的寬度，長度為1200mm，一些特殊的地方可以按照實際情況來調整。對于斷面寬度<40mm的梁來說，其梁板的支承形式為單排[5]。對于斷面寬度>400m的梁來說，應采取兩列支承形式。將樓面頂板的尺寸設計為350mm×1200mm，局部可按照實際結構進行配置。如果樓面頂板水平方向的間隔距離≤1200mm，可設置1個寬度為110mm的鋁梁龍骨，如果龍骨垂直方向的間隔距離≤1200mm，那么可以設置快拆支撐頭[6]。圖2為樓面龍骨安裝和拆除示意圖。

圖2 樓面龍骨安裝和拆除示意圖

該工程項目標準層的高度為3.0m，可選用可調節鋼支撐作為鋁模板支撐結構，2個支撐結構之間的距離不超過1200mm[7]。在拆除的過程中，需要滿足區域內混凝土強度達標條件，防止樓板上產生裂縫結構。圖3為可調鋼支撐結構示意圖。

圖3 可調鋼支撐結構示意圖

由于鋁合金模板不容易穿孔，因此該項目的外部框架使用了懸掛式的腳手架。在鋁模板施工中，為了使鋁合金模板與懸挑工字鋼的搭接處的混凝土表面觀感滿足不抹灰的要求，要解決懸挑工字鋼與鋁合金模板的搭接問題。吊架工字鋼應正確布置。外架施工人員與鋁合金模板施工人員必須確定每個工字鋼的位置與懸挑角度，且不能位于相鄰2個鋁合金模板的交界處[8]。在設計過程中，將帶有鋼梁的鋁模與帶有鋼梁的鋼梁分為兩段，無鋼梁的鋼梁采用原鋁模；當有吊頂時，替換為可供工字鋼通過的預留孔。被加工過的帶有穿孔的鋁模板被反復利用，并且與相鄰的鋁合金模板通過銷釘進行加固連接，從而保證加固效果。

2.2 鋁模板安全計算

參照上述鋁模板設計內容，完成鋁模板安全計算。表2中記錄了鋁模板構造、支撐參數和載荷參數等基礎信息。

表2 鋁模板構造與支撐參數信息表

當鋁模板與直接支撐模板梁的支撐力取值為2.5kN/m2時，此時，應將水平面板支撐力控制在2.0kN/m2以上，保證模板的支撐力。在該工程中，將鋁模板分為2種類型，一種是標準板，另一種是非標準板，所占比例分別為80%和20%，使用銷釘來連接各板塊，再用拉螺桿固定墻模板。鋁模板的抗拉力是200N/mm，銷釘（設為2根）的間距是150mm，在墻模板上，每隔0.8m設一道背楞，對拉螺栓的間距是0.8m，允許抗拉強度是120/m，允許正應力是205N/mm。

2.3 鋁模板安裝與拆除

鋁模板的安裝過程如下：復核驗線→參照定位→校正→墻、柱鋁模板安裝→梁模板安裝→樓面模板。當復核驗線時，對墻線及墻體上的鋼筋進行檢驗，看是否超過鋁模的安裝部位，對超過的部位要進行檢驗，以避免對鋁模的墻體安裝造成影響，檢驗部位要留有保護層。可繪制墻身垂直定位參照線進行定位，還可以焊接與剪力墻寬度相同的定位筋。在安裝前，要檢查鋁制模板內部是否光滑，有無凸起，有無脫模劑的涂布。在安裝的過程中，需要用臨時支撐來固定墻、柱模板，然后再安裝兩側背楞，在進行封閉前，要提前在對拉螺桿上套上PVC管。將對拉螺釘緊固好后，要重新檢查模板的豎直度，如果出現偏差，就用斜撐條進行調整。

在安裝鋁模板后將其拆除。對于“懸臂”型構件來說，在拆下底模前，其混凝土均須達到規范規定的混凝土抗壓強度的100%。在拆卸模具的過程中，不能接觸支承體系的柱子，也不能將柱子拆下后再進行復位。對于跨距<8 m的“梁、拱和殼”等構件來說，在拆下底模前，其混凝土強度必須達到設計中混凝土抗壓強度標準值的75%以上。當跨徑>8m時，須滿足規范規定的抗壓強度100%。在拆除模板前，應對混凝土進行相同條件下的養護。在鋁模板早拆體系中，支撐桿間距≤1.3m，可按跨度≤2m構件的拆模時間考慮，要求達到設計的混凝土抗壓強度標準值的50%以上。當構件跨距為2m～8m時，其承載力應滿足設計規范的75%。對于跨度超過8m的構件來說，其承載力應達到設計規范規定的100%。

3 應用分析

3.1 鋁模板豎向承載力檢驗

根據工程項目施工后的實際情況可知，對應的模板在主體結構中所受到的荷載主要為側向混凝土壓力，在設計中，由于背楞與對拉螺栓之間的間距<800mm，因此可以直接按照跨度最大間距為800mm進行簡支梁對柱模板的校核。根據已知參數，在正常使用的條件下，對鋁模板的豎向承載力設計值進行計算，如公式（1）所示。

式中：qk為鋁模板的豎向承載力設計值；Ix為鋁模板截面x對應的設計承載力；h為鋁模板的豎向方向高度。在該基礎上，將模板的相關參數代入工程，得到qk的計算結果為20.37kN/m。在已知鋁模板的豎向承載力設計值基礎上，計算施工后鋁模板的豎向極限承載力值，如公式（2）所示。

式中：q為施工后鋁模板的豎向極限承載力值；I'x為鋁模板截面x對應的極限承載力。為排除計算結果中相關因素的干擾與影響，對上述公式計算結果進行校核，如公式（3）所示。

式中：M為校核后的鋁模板的豎向極限承載力值。l為模板恒荷載均布標準值。按照上述方式進行校核，根據計算結果可知M=28.29kN/m，將M與鋁模板的豎向承載力設計值進行比對，比對后發現，28.29kN/m>20.37kN/m，說明施工后鋁模板的豎向極限承載力值>鋁模板豎向設計承載力值，在工程項目中應用該施工方法可以提高鋁模板的承載力，采用這種方式使模板結構的整體強度達到設計標準。

3.2 鋁模板變形檢驗

鋁模板豎向承載力檢驗通過后，從模板施工后的變形入手，對其進行檢驗。在該過程中，進行鋁模板在建筑主體結構中受力變形計算，如公式（4）所示。

式中：B為鋁模板在建筑主體結構中受力變形；E為鋁模板最大彎曲力。對正常施工條件下的鋁模板變形進行計算與校核，計算后，明確鋁模板在建筑主體結構中受力變形允許值為2mm，在該基礎上，將2mm作為參照，結合施工后模板的具體參數進行整體結構的變形計算，計算后發現，按照該文設計的方法進行鋁模板施工，施工后的模板結構在建筑主體中的受力變形值為1.58mm。1.58mm<2mm，說明施工后鋁模板整體變形滿足需求。

3.3 綜合效益分析

在上述內容的基礎上，將木模板作為參照，對其與鋁模板在建筑工程中的應用進行綜合效益分析，見表3。

表3 木模板與鋁模板在建筑工程中的應用綜合效益分析

4 結語

結構安全是建筑工程設計施工中的重要組成部分，大部分高層建筑的主要結構形式為鋼筋混凝土。在整體性能較好的現澆鋼筋混凝土工程中，要保證主體結構的施工質量，就必須從設計、澆筑以及養護等多個方面，對施工過程與施工方案進行嚴格管理，而高質量模板工程是保證現澆施工質量的關鍵。為規范這類工程項目施工，該文進行研究，研究表明，采用該施工技術可以提高鋁模板豎向承載力，并有效地控制鋁模板變形。同時，將木模板作為參照，說明鋁模板在建筑工程中的應用有更高的綜合效益。