法国新型模板技术的推广及应用

陆建飞

江苏环宇建筑设备制造有限公司是中南控股集团属下的一个子公司，公司在经历了十余年的自身努力，在上级领导及各位同行的关心下，已经形成了一定规模。公司形成了以建筑模板、建筑机械、活动板房、钢结构、电缆桥架、配电箱及配套产品的生产体系。

一、概述

钢模由于其强度高、刚度好，表面平整光滑及经久耐用的特点而在我国混凝土结构施工中已广泛使用二、三十年。在这二、三十年中，钢模在结构、选材等方面均未有较大的改进，设计粗糙、结构既单一又笨重、维修及更改困难、灵活通用性差等缺点导致其越来越不能适应日益多样化、复杂化的混凝土结构的施工。虽然目前新型模板材料层出不穷，特别是胶合板的使用，克服了钢模存在的缺点，易于现场制作和修改、保温性能好、表面光洁，但在强度和刚度方面始终与钢模相比存在很多缺陷，而且国内新型模板材料价格昂贵且质量极不稳定，这些因素使其终究无法完全替代大钢模。因此，优化大钢模的结构、改善大钢模的性能、推行新型节约、环保材料的应用将势在必行。

二、设计总体要求

模板体系在各种混凝土结构施工中占有举足轻重的地位，往往左右施工质量、速度和成本；同时，模板体系的施工又同混凝土结构施工的其他工序相互关联，密不可分。因此，模板体系设计的首要点就是从大局出发，了解结构设计及整体施工组织和方案，明确其它工序的施工对模板体系的影响和要求，确定模板施工方案。

在混凝土结构的施工质量和进度要求越来越高的同时，工程造价却越来越低。因此，在模板体系设计时，一方面要确保模板的强度和刚度，模板板面平整光滑且几何尺寸误差小；而另一方面又要求模板体系结构简单、重量轻，灵活通用性强，模板支撑数量少、装拆方便快捷且用工量少。

针对我国建筑业目前存在的情况，公司除了继续生产原有86型模板，把原有模板做精做强外，2005年又投资一千多万人民币从法国引进一套CB10新型模板生产技术，新型模板已申报国家九项专利，且已获得国家批准有：建筑平模 （外观设计）、建筑角模 （外观设计）、销 （外观设计）、插销 （实用新型）、卡销 （实用新型）、快速拼接件 （实用新型）、点接触定位机构（实用新型）、 模板 （实用新型）、 模板 （发明）。

1.CB10新型模板相邻平模板之间通过插销式快速连接件连接，平模板上装支撑架、平模板上装施工托架，使装拆十分方便。

2.CB10新型模板有 “L”形销体，销体的长臂上装压簧，压簧一端与销体端部的突体接触，压簧另一端与套装在销体臂上的固定体接触，结构合理，使用方便，连接、拆卸方便，操作简单，不易丢失。

3.CB10新型模板的快速拼装件，有分别固定于两侧的套管，销体穿装在套管中，用螺母锁紧。快速拼装件结构合理、使用方便，连接、拆卸方便，操作简单，提高工作效率，且连接牢靠。

4.CB10新型模板的连接通过点状接触体相互接触，平模板拆卸时，可方便地将施工时漏在平模板左右连接缝隙中的水泥砂浆材料去除，使施工方便、简单，提高工作效率。

5.CB10新型模板宽度最大为2400mm，并且以300mm为模数，增加了模板的周转次数，降低了材料消耗。

6.CB10新型模板之间的连接只有三只连接螺栓，拼装方便节约时间，并且既起到连接作用又起到定位作用，增加了模板拼装后的平面度。

7.CB10新型模板的支架按简化结构、降低成本的原则来设计。

CB10新型模板拼装简图

三、CB10新型模板的结构

钢模体系通常包含板面及板面加劲肋、模板支撑、施工脚手架、模板装拆体系等诸多部分，施工脚手架、模板装拆体系及其他专用辅助设施的结构。

长期以来，国内建筑业所使用的钢模的结构几乎千遍一律：

1.板面加劲肋双向 （即沿板面的纵横向）设置；加劲肋一般分大、小肋，大肋基本上全部采用槽钢制作，而小肋既有采用角钢又有采用槽钢的；加劲肋与板面采用电焊联接成一个整体。模板结构复杂、加工难度和加工量大，一般仅适合于专业化工厂制作且因电焊热量和焊缝收缩的影响，整块模板存在不易校正的变形；不能充分发挥材料的性能，既浪费了材料又增加了模板的重量；灵活通用性差。

2.采用设置有眼孔的槽钢作为板面边框，板面与板面之间的连接通过板面边框采用螺栓或钢销连接。槽钢眼孔的孔径和位置精度要求高，加工难度大，且多次装拆极易使眼孔变形，板面与板面之间的装配位置精度难以保证。

3.模板支撑刚度差、数量多。特别是墙或柱模板支撑基本上都采用槽钢或工字钢作为背杠并设置大量的穿墙拉杆 （对拉杆），装拆速度慢、用工多，模板支撑重量大，且由于大量的穿墙拉杆而导致混凝土表面质量差且修补工作量大。

CB10新型模板结构简单，装拆方便，且能满足强度、钢度的要求。以高度为3m，宽度为2.4m的新型模板为例，横向加强筋为2mm板折成的C型钢，竖向2道背楞，左右用3只连接螺栓，上下有2只连接螺栓且中间有1只定位螺栓，模板底部有2只调节螺栓，可在使用中随时调节支模的高度。模板中带有支撑架及施工托架，给施工节约了时间和成本。CB10新型模板能在很大程度上减少穿墙拉杆或支撑钢桁架的构件的数量并节约材料，加快模板装拆速度，减少模板施工用工量，确保混凝土表面质量而且易于保证模板安装精度；另一方面，在高层建筑中还可采用钢桁架兼作施工脚手架，使高层建筑用施工脚手架的搭设问题迎刃而解。

四、CB10新型模板的加工

没有优秀的生产实力，再好的设计也成不了优秀的产品，江苏环宇建筑设备制造有限公司引进法国技术，自行研制了一条模板生产流水线，拥有国内最大的一台激光切割机，切割范围为2m×3.4m，切割精度在0.1mm范围内，激光切割基本上无热变形，有面板拼接自动焊机，有加强筋自动焊机，有自动喷漆烘干系统，每步工序有专门夹具。

CB10钢模制作允许偏差

五、CB10新型模板强度计算

基本条件：模板的面板高度为H=3.0m，用于墙体混凝土浇筑。由于现阶段混凝土浇筑采用泵送混凝土，其坍落度为160mm～180mm，混凝土的浇筑速度较快 （浇筑速度>6m/h）。根据试验测试结果以及国内外规范的设计计算公式，确定作用于模板面板上的最大侧压力标准值取值为： F=γcH=24×3=72kN/m2。

1.面板的验算

新浇筑的混凝土侧压力均匀作用于钢模板面板上，将钢模板面板视为三跨连续梁，加强筋视为梁的支点，梁宽取为200mm。按照最大侧压力对钢模板面板的强度和刚度进行验算。其中，面板采用Q235钢材，面板厚度为5mm。

承载力验算时，采用荷载设计值，其值为：

Fs=0.9×72×1.2=77.76kN/m2

q=77.76×0.2=15.6kN/m

刚度验算时，采用荷载标准值。

q’ =72×0.2=14.4kN/m

面板验算的简图见下图：

面板的最大弯矩值为：Mmax=0.1×15.6×0.232=0.083kNm

面板的最大挠度值为：

2.加强筋验算

新浇筑的混凝土侧压力均匀通过钢模板面板传递至加强筋，加强筋支撑于槽钢之上，加强筋截面为U形，高度和宽度均为80mm，钢板厚度为3mm，加强筋的验算简图见下图：

承载力验算时，采用荷载设计值，其值为：

Fs=0.9×72×1.2=77.76kN/m2

q=77.76×0.23=17.9kN/m

刚度验算时，采用荷载标准值。

q’ =72×0.23=16.56kN/m

加强筋截面最大弯矩值为：Mmax=0.125×17.9×1.22=3.2kNm （位于槽钢支撑点处）

面板的最大挠度值为：

=2.7mm<1200/250=4.8mm （满足要求）

3.槽钢验算

槽钢作为加强筋的支撑，共设置三道对拉螺栓支撑且槽钢端部与钢模板铰接。槽钢验算的计算简图见下图：

承载力验算时，采用荷载设计值，其值为：

Fs=0.9×72×1.2=77.76kN/m2

q=77.76×1.2=93.31kN/m

槽钢截面最大弯矩值为：Mmax=9.77kNm （位于对拉螺栓支撑点处）

刚度验算时，采用荷载标准值。

q’ =72×1.2=86.4kN/m

5.整体性验算

为考查钢模板的整体，采用有限元软件ANSYS建立钢模板的整体模型 （见下图），选取混凝土浇筑过程中的最大侧压力均匀作用于钢模板面板上，分析钢模板作为一个整体在混凝土浇筑过程中的受力状态。

根据计算结果可得，钢模板的承载力和刚度均满足要求，能够保证新浇筑混凝土的施工质量。在混凝土浇筑过程中，钢模板的面板的变形均较小 （≤0.5mm），模型计算只选取了一块模板单元，故在钢模板面板的四个角处变形相对较大 （2mm），而实际施工过程中模板单元之间采取可靠连接进行拼接，大大减

4.对拉螺栓验算

根据槽钢的验算结果可得，对拉螺栓承受的最大荷载为96.4kN。

钢模板整体计算分析模型

钢模板的变形图 （mm）

选用由Q235钢材制作而成的M32对拉螺栓，其净截面积为A=804.2mm2，则：少了钢模板面板角点的变形，满足混凝土浇筑刚度要求，能够保证外观质量。同时，根据计算结果可得，整个模板体系的构件应力相对较小 （≤50MPa），满足承载力要求。

钢模板的应力图 （MPa）

六、CB10新型模板的优点

与86型模板相比，CB10型模板优点明显：

1、模块化程度高；2、通用性好；3精度高，强度大；4、节约工时；5、配件不会丢失，减少了配件的损耗；6、易于装配；7支架系统可收放，易于运输。

七、CB10新型模板使用效果

CB10新型模板使用后保证了清水混凝土表面光洁，色泽鲜明，线条清晰，墙面顺直，经工程质量检验清水混凝土外墙面达到清水饰面效果。