复杂大钢模板拼装及施工过程控制

2009年度

科技成果资料

复杂大钢模板拼装及施工过程控制

技术研究与应用

中铁十七局集团建筑工程有限公司第八项目部

2008年11月30日

复杂大钢模板拼装及施工过程控制

技术研究与应用

[摘要]近几年来随着施工水平的提高，施工质量标准也在不断提高，全大钢模板在高层框剪结构中应用越来越广泛，其特点构造简单，结构合理，装拆方便，周转次数多，节约成本，浇筑的混凝土边角方正、尺寸正确，达到清水混凝土的效果，本文就水岸雅居底商住宅楼工程，介绍了大钢模板设计和计算，重点对复杂大钢模板的拼装及施工过程控制措施进行研究和应用。

［关键词］复杂大钢模板角模清水混凝土

一、工程概况

水岸雅居底商住宅楼工程位于滨河西路滨河体育中心北侧，总建筑面积138000m²，分为A、B、C三个楼座，总建筑标高99.95m，地上为三十三层标准层，标准层墙体结构为现浇砼剪力结构，层高3000mm，根据本工程特点剪力墙模板选用全大钢模板，A、B座分别划分4个流水段，模板配置1个流水段，C座划分2个流水段，模板配置1个流水段。墙体流水段划分界处模板配置断开成搭接形式。由于本工程标准层造型复杂，模板流水不能满足使用，需增配部分角模、洞口模板。

二、复杂大钢模板设计

本工程墙模板选用LD－86系列主龙骨模板，面板采用6mm厚钢板，加强背楞采用双向10＃槽钢，此模板整体性强、刚度大、拼缝少，墙体表面效果好。

1、墙体模板

本工程按标准层层高3000mm设计，内墙模板高度为2920mm，外墙模板高度为3050mm，相邻模板间使用专用的模板连接器进行拉结，使相邻两块模板的板面在同一平面，以保证墙体平整度。同时对各模板进行编号，施工时对号入位，避免给施工带来不便。

2、角模设计

阴角角模采用搭接形式，与大面模板企口方式连接，并留2mm缝隙，便于拆除。阳角模是由两块模板焊接成整体，使之成为一个刚性角，角的边长以墙厚加上阴角模边长。

3、穿墙螺栓

穿墙螺栓采用T32锥形螺栓，大头T32，小头Φ28，设钢楔孔，该螺栓砼内无需用PVC套管，拆除时只需将钢楔先拆除，即可拆除螺栓，操作简单方便。

4、门窗洞口

门窗洞口模板设计成专用的模板，窗洞口模板与洞口模板基本相同，结构施工完后窗台用加气砼砌块补砌。洞口模板采用中央调节机构，转动中心调节丝杆进行支模，达到规定尺寸后，将角模顶丝拧紧即可，详见附图。

三、复杂大钢模板计算

模板面板为6mm厚钢板，肋为[8#,水平间距为300mm，背楞为双根[10#，最大间距为1200mm，穿墙螺栓最大间距为1200mm，吊钩为φ20圆钢。

1、面板计算：

（1）计算简图：

新浇注砼侧压力值取F=60KN/m²，面板按单向受力计算，按三跨连续计算，取10mm宽板带为计算单元，故q=0.6N/mm，计算简图如图所示：

（2）强度计算：

按静荷载最大查得弯矩系数K_m= -0.100

Mmax=K_mql²=0.100×0.6×300²=5400N·mm

W_x=bh²/6=10×6²/6=60mm²

故面板最大内力值为：

σ=Mmax/(r_xW_x)=5400/(1×60)=90N/mm²<f=215N/mm²满足要求。

（3）挠度验算：

查表得挠度系数K_f=0.677

f_max=K_fql⁴/(100EI)

其中钢材弹性模量E=2.06×10⁵N/mm²,I=bh³/12=10×6³/12=180mm⁴

故f_max=0.667×0.6×300⁴/(100×2.06×10⁵×180)=0.874mm

2、肋计算：

（1）计算简图：

肋的支承点为槽钢背楞，近似按两跨连续梁计算，计算简图如图所示：

q=0.6×300=18N/mm

（2）强度验算：

查表得弯矩系数K_m= -0.125

故M_max=K_mql²=0.125×18×1200²=3.24×10⁶N·mm

查表得[8槽钢截面特征系数为：W=25.4×10³mm³，I=101×10⁴mm⁴

故肋最大内力值σ_max=M_max/W=3.24×10⁶/(25.4×10³)=128N/mm²<f=215N/mm²满足要求。

（3）挠度验算：

查表得挠度系数K_f=0.912

f_max=K_fql⁴/(100EI)

故f_max=0.912×18×1200⁴/(100×2.06×10⁵×101×10⁴)=1.636mm

3、背楞计算：

（1）计算简图：

背楞的支承点为穿墙螺栓，按承受均布荷载q=0.06×1200=72N/mm,计算简图如下图所示：

（2）强度验算：

a、背楞下端为悬臂结构，验算下端支座A处强度：

M_A=qL₁²/2=72×200²/2=1.44×10⁶N·mm

2根[10槽钢截面特征：W=79.4×10³mm³,I=396×10³mm⁴。

σ_A=M_A/W=1.44×10⁶/(79.4×10³)=18.14N/mm²<f=215N/mm²

b、验算支座B处强度：

M_B按不等跨连续梁在均布荷载作用下的最大内力系数查表得：

M_B= -0.245qL₂²=0.245×72×900²=1.43×10⁷N·mm

σ_B=M_B/W=1.43×10⁷/(79.4×10³)=180.1N/mm²<f=215N/mm²均满足要求。

（3）挠度验算：

如上图为一不等跨连续梁，BC=1200mm，跨度最大，故主要验算ＢＣ跨的挠度。根据《建筑结构静力计算手册》，梁在均布荷载作用下的最大挠度f_max=系数×qL⁴/24EI,而系数与Ｋ₁=4Mc/qL₃²及K₂=4M_B/q L₃²有关。

M_C= qL₁²/2=72×200²/2=1.44×10⁶N·mm

M_B=由以上计算所得结果，即Ｍ_Ｂ＝1.43×10⁷ N·mm

故Ｋ₁=4Mc/qL₃²=4×1.44×10⁶/(72×1200²)=0.06

K₂=4M_B/q L₃² =4×1.43×10⁶/(72×1200²)=0.55

根据Ｋ₁ 、K₂查表得系数为：0.115

故f_max=0.115×qL⁴/24EI=0.115×72×1200⁴/(24×2.06×10⁵×396×10⁴)=0.88mm

4、穿墙螺栓计算：

穿墙螺栓水平间距1200mm，垂直间距：以中间一个穿墙螺栓为例，距上端螺栓1200mm，距下端螺栓900mm，此螺栓承受的拉力为：

Ｎ=PA=0.06×1200×(1200+900)/2=75600N

穿墙螺栓为带锥度螺栓，大头φ32、小头φ２８，小头面积Ａ_n＝615.44mm^２

σ=N/Ａ_n =75600/615.44=122.84N/mm²<f=215N/mm²均满足要求。

5、焊缝计算：

主要计算面板与槽钢肋之间的焊缝计算：

q=0.06×300=18 N/mm,按两跨连续梁计算，计算简图如下图所示：

Ｖ＝0.625qL=0.625×18×1200=13500N

焊缝长度l_w=V×a/(0.7Hh_ff^w)

焊缝间距a取300mm，肋高Ｈ＝80mm，焊缝高度h_f=4mm，f^w=160N/mm²

故最小焊缝长度：

l_w=V×a/(0.7Hh_ff^w)=13500×300/(0.7×80×4×160)=113mm

实际加工时焊缝为焊150mm，间距300mm，故满足要求。

6、吊钩计算：

（1）吊钩采用φ20圆钢，截面面积Ａ＝314.22mm²，每块大模板上设两个吊钩，按吊装6600mm宽模板自重2.4T计算，模板自重荷载设计值取系数1.3，即Ｐ_x＝1.3×2.4=3.12T.

σ=Ｐ_x /Ａ=31200/(2×314.2)=49.6N/mm²<[σ]=215N/mm²均满足要求。

（2）吊钩与模板之间采用M16×90螺栓连接，M16×90截面面积A=201mm²螺栓主要受剪。

Ｐ_x＝3.12T=31200N

τ=Ｐ_x/Ａ=31200/（2×201）=77.61N/ mm²<[τ]=125 N/mm²故满足要求。

四、复杂大钢模板拼装及施工过程控制

1、模板安装工艺流程

配件组装→安装门窗洞口模板→吊入角模→吊入一侧墙模、就位、调垂直→穿拉杆→就位另一侧墙模→穿对拉螺栓，调整垂直度→处理细部节点（安装阴阳角连接器，模板连接器等）

2、模板安装前准备工作

1）配件组装

配件包括支腿和挑架的安装。结合楼板平面图按板宽不同安装支腿，安装前应对调节丝杆部位进行润滑，以防锈蚀。挑架的安装间距一般为1.5-1.8m左右，并设两道护栏及踏脚板，与挑架固定牢固。

2）涂刷脱模剂

在模板就位前认真涂刷脱模剂，涂刷前必须对板面全面进行清理，涂刷时要薄而匀，不得积存脱模剂，并且不得刷在钢筋上(如右图)。涂刷完后不得长时间放置，以防雨淋或落上灰尘，影响拆模。

3）隐蔽验收

熟悉模板和模板平面布置图纸，钢筋、电线管、电线盒、预埋盒等办完隐蔽工程验收，弹好楼层的墙位线，门窗口线及标高线，弹出楼层轴线偏500mm的支模辅助线，所有线已验收合格，并墙身部位杂物清理干净。

3、模板安装及施工过程控制

1）门窗洞口模板安装及施工过程控制措施

塔吊将门窗洞口模板吊入洞口位置附近，根据已弹好的位置及标高控制线就位洞口模板，调节丝杆，达到规定尺寸后将角模顶丝拧紧即可。为了防止洞口模板在浇筑砼时移位，在洞口中间楼板预埋两个“Ω”型钢筋（如右图），用可调节钢丝绳将洞口模板左右固定其上（如图1），有效防止模板左右移动现象。洞口模板两侧粘贴海绵条防止漏浆。

图1 门窗洞口模板示意图

2）角模、大面模板安装及施工过程控制措施

a.洞口模板安装完毕，即可吊入阴阳角模，然后吊入大面模板。模板吊至安装位置初步就位，用撬棍按照墙位线调整模板位置，调整支腿上的调平丝杆，用磁力线坠借助支模辅助线，调测模板垂直，并挂线调整模板上口，然后拧紧地脚丝杆及穿墙螺栓。

b.阴角模与大模板连接采用专用拉接器进行“45⁰”拉结，通过勾头螺栓和槽钢把阴角模与大模板连成一体（如图2、4、5），防止阴角错位和涨模，拆模后墙体表面均较平滑，不需进行特别处理。

图2 阴角与大模连接示意图图3 大模板连接示意图

c.阳角模与大模板间用螺栓连接，其后用两对直角背楞8＃槽钢加固（如图5），阳角棱角分明，线条顺直，外观较好。

图4 丁字墙节点详图图5 L墙节点详图

d.大模板采用标准件连接，用小背楞通过小勾栓把小背楞和模板连接起来，其作用是保证组拼模板的平整度。为了防止内墙大模板下口漏浆，通常在其下口粘海绵条或抹水泥砂浆找平层。高差大于10mm的用1：2水泥砂浆找平，使内墙模板下端在同一标高，砂浆找平层不能吃入墙身内，有效的避免了由于地面不平造成的漏浆。外墙利用外板的高度浇筑外墙时浇筑成企口形式，使企口比层高高50mm，有利于浇上一层时模板与企口相吻合，防止漏浆和错台现象（见图6）。

图6 内外墙大模拼装图

e.对于楼梯间及电梯井大模板层间接缝处，最易形成错台或漏浆现象，为了防止此类现象发生，在模板的上、下口贴板的做法，贴板为5mm厚的钢板，上口贴板宽5cm，下口宽5cm，用沉头螺栓固定，使大模板与砼墙体搭接形成“企口”形式。

f.梁与墙体的连接：当梁与剪力墙平行时，连梁两端均锚固在剪力墙中，不影响墙体模板的支设。当梁与剪力墙垂直时，通常在剪力墙对应的位置预埋泡沫板，预留梁钢筋锚固位置。待拆模后凿出泡沫板，绑扎梁钢筋。

g.为防止模板整体移位，合模前需焊竖向定位梯子筋，长度比墙厚小1mm，在每堵墙两端及中间（根据墙长按1500mm左右一个）安装到位。同时为了防止在浇筑混凝土时竖向钢筋移位，通常焊接与竖筋间距一致的水平定位梯子筋，将其与每根竖筋绑扎一起，有效防止了竖筋移位，并且间距一致。

五、大模板拆除

1、常温下墙体混凝土强度必须达到1.2MPa方可拆除模板，并填写《拆模申请表》经签字确认。

2、模板拆除应先将穿墙螺栓和模板连接器卸下，然后松开地脚丝杆，使模板向后倾斜与墙体脱离。拆除时可用撬棍轻轻撬动模板下口，不得在墙上口撬动模板或用大锤砸模板。

3、模板吊装时防止对墙体钢筋和已浇筑的混凝土碰撞。

六、实施效果

1、混凝土阴阳角方正顺直，表面平整度、垂直度较好，达到了清水混凝土的效果。

2、混凝土施工完后不需抹灰，直接在其上批刮耐水腻子，使施工工序大大减少，缩短施工工期，节约了施工成本，操作比较简单。

3、大钢模板使用完后，可以再进行改造使用，节约成本。