高层建筑铝模板施工技术研究与应用

王占猛

（中铁十二局集团华南工程有限公司，广东 中山 528400）

经济的发展推动了我国建筑业的进步，并已逐步成为国民经济中的主导产业，在推动社会文明的发展和提高人民生活幸福程度方面起到了十分重要的作用。在建筑工程项目的施工中，大部分工程中以水泥、砂石、钢材以及木材等作为基础材料[1]。随着“绿色建筑”理念兴起，环保型建筑材料正逐步走入市场，在模具工业中，铝材料正逐步取代钢、木等传统材料，在市场内进行推广。

在部分经济发展较为落后的地区，仍主要采用木模板进行建筑施工，随着低碳、节能等环保思想兴起，工程方对环境、工期和质量等方面的要求逐步提高，金属模板的应用越来越广泛[2]。目前，最有代表性的是铝模、钢模等。与铝模板相比，钢模板具有自重大、运输成本高等缺陷，而铝模板具有质量轻、施工简便等优势。尽管铝模板在国外已使用多年，但是其在国内工程项目建设中的应用并不多，在设计、施工规范中也有较多的缺陷。因此，对铝模板施工进行研究显得尤为重要。

该文的重点是对高层建筑的铝模板施工技术进行研究，由于铝模板在国内的发展相对滞后，使用的时间也相对较短，因此，可以认为铝模板在建筑市场内的普及程度相对较低[3]。该文将以一栋高层建筑为实例进行研究，以期为其他高层建筑的铝模板施工提供借鉴。

1 项目实例

为保证工程顺利施工，在研究前，选择某居民住宅建筑作为该研究的对象，在项目施工前，对其基本情况进行研究，相关内容见表1。

表1 项目基本情况分析

根据工程实际情况分析，该建筑中的铝模板结构覆盖1#～4#，所选的4栋建筑层数均为28层，在施工中，三层梁板以上的结构均为铝模板。根据技术人员的现场勘查可知，工程项目的设计平面较为平整，构件选取及尺寸确定较为合理，标准层数量较多，设计人员与施工方综合评定后，明确该建筑项目非常适用于铝模板施工。

2 高层建筑铝模板施工技术

2.1 铝模板设计

该项目标准层层高3.0m。模板的大小为400mm×2600mm，在墙壁上超过模板的部位。另外，还设计了1块与其连接的铝板。在对背楞和多拉螺杆进行设计的过程中，对拉螺杆纵、横间距均控制在<800mm，背楞与背楞之间的间隔为600mm～800mm，第一层背楞与地板之间的距离≤300mm[4]。图1为对拉螺杆布置结构示意图。

图1 对拉螺杆布置结构示意图

当选择拉螺杆材料时，可选用T18梯形牙螺杆，其材质可选用45#钢。按照混凝土建筑工程施工规程，在进行梁模板设计的过程中，先确定其标准尺寸，梁模板的尺寸是按照梁宽来确定的，宽度是梁的宽度，长度为1200mm，一些特殊的地方可以按照实际情况来调整。对于断面宽度<40mm的梁来说，其梁板的支承形式为单排[5]。对于断面宽度>400m的梁来说，应采取两列支承形式。将楼面顶板的尺寸设计为350mm×1200mm，局部可按照实际结构进行配置。如果楼面顶板水平方向的间隔距离≤1200mm，可设置1个宽度为110mm的铝梁龙骨，如果龙骨垂直方向的间隔距离≤1200mm，那么可以设置快拆支撑头[6]。图2为楼面龙骨安装和拆除示意图。

图2 楼面龙骨安装和拆除示意图

该工程项目标准层的高度为3.0m，可选用可调节钢支撑作为铝模板支撑结构，2个支撑结构之间的距离不超过1200mm[7]。在拆除的过程中，需要满足区域内混凝土强度达标条件，防止楼板上产生裂缝结构。图3为可调钢支撑结构示意图。

图3 可调钢支撑结构示意图

由于铝合金模板不容易穿孔，因此该项目的外部框架使用了悬挂式的脚手架。在铝模板施工中，为了使铝合金模板与悬挑工字钢的搭接处的混凝土表面观感满足不抹灰的要求，要解决悬挑工字钢与铝合金模板的搭接问题。吊架工字钢应正确布置。外架施工人员与铝合金模板施工人员必须确定每个工字钢的位置与悬挑角度，且不能位于相邻2个铝合金模板的交界处[8]。在设计过程中，将带有钢梁的铝模与带有钢梁的钢梁分为两段，无钢梁的钢梁采用原铝模；当有吊顶时，替换为可供工字钢通过的预留孔。被加工过的带有穿孔的铝模板被反复利用，并且与相邻的铝合金模板通过销钉进行加固连接，从而保证加固效果。

2.2 铝模板安全计算

参照上述铝模板设计内容，完成铝模板安全计算。表2中记录了铝模板构造、支撑参数和载荷参数等基础信息。

表2 铝模板构造与支撑参数信息表

当铝模板与直接支撑模板梁的支撑力取值为2.5kN/m2时，此时，应将水平面板支撑力控制在2.0kN/m2以上，保证模板的支撑力。在该工程中，将铝模板分为2种类型，一种是标准板，另一种是非标准板，所占比例分别为80%和20%，使用销钉来连接各板块，再用拉螺杆固定墙模板。铝模板的抗拉力是200N/mm，销钉（设为2根）的间距是150mm，在墙模板上，每隔0.8m设一道背楞，对拉螺栓的间距是0.8m，允许抗拉强度是120/m，允许正应力是205N/mm。

2.3 铝模板安装与拆除

铝模板的安装过程如下：复核验线→参照定位→校正→墙、柱铝模板安装→梁模板安装→楼面模板。当复核验线时，对墙线及墙体上的钢筋进行检验，看是否超过铝模的安装部位，对超过的部位要进行检验，以避免对铝模的墙体安装造成影响，检验部位要留有保护层。可绘制墙身垂直定位参照线进行定位，还可以焊接与剪力墙宽度相同的定位筋。在安装前，要检查铝制模板内部是否光滑，有无凸起，有无脱模剂的涂布。在安装的过程中，需要用临时支撑来固定墙、柱模板，然后再安装两侧背楞，在进行封闭前，要提前在对拉螺杆上套上PVC管。将对拉螺钉紧固好后，要重新检查模板的竖直度，如果出现偏差，就用斜撑条进行调整。

在安装铝模板后将其拆除。对于“悬臂”型构件来说，在拆下底模前，其混凝土均须达到规范规定的混凝土抗压强度的100%。在拆卸模具的过程中，不能接触支承体系的柱子，也不能将柱子拆下后再进行复位。对于跨距<8 m的“梁、拱和壳”等构件来说，在拆下底模前，其混凝土强度必须达到设计中混凝土抗压强度标准值的75%以上。当跨径>8m时，须满足规范规定的抗压强度100%。在拆除模板前，应对混凝土进行相同条件下的养护。在铝模板早拆体系中，支撑杆间距≤1.3m，可按跨度≤2m构件的拆模时间考虑，要求达到设计的混凝土抗压强度标准值的50%以上。当构件跨距为2m～8m时，其承载力应满足设计规范的75%。对于跨度超过8m的构件来说，其承载力应达到设计规范规定的100%。

3 应用分析

3.1 铝模板竖向承载力检验

根据工程项目施工后的实际情况可知，对应的模板在主体结构中所受到的荷载主要为侧向混凝土压力，在设计中，由于背楞与对拉螺栓之间的间距<800mm，因此可以直接按照跨度最大间距为800mm进行简支梁对柱模板的校核。根据已知参数，在正常使用的条件下，对铝模板的竖向承载力设计值进行计算，如公式（1）所示。

式中：qk为铝模板的竖向承载力设计值；Ix为铝模板截面x对应的设计承载力；h为铝模板的竖向方向高度。在该基础上，将模板的相关参数代入工程，得到qk的计算结果为20.37kN/m。在已知铝模板的竖向承载力设计值基础上，计算施工后铝模板的竖向极限承载力值，如公式（2）所示。

式中：q为施工后铝模板的竖向极限承载力值；I'x为铝模板截面x对应的极限承载力。为排除计算结果中相关因素的干扰与影响，对上述公式计算结果进行校核，如公式（3）所示。

式中：M为校核后的铝模板的竖向极限承载力值。l为模板恒荷载均布标准值。按照上述方式进行校核，根据计算结果可知M=28.29kN/m，将M与铝模板的竖向承载力设计值进行比对，比对后发现，28.29kN/m>20.37kN/m，说明施工后铝模板的竖向极限承载力值>铝模板竖向设计承载力值，在工程项目中应用该施工方法可以提高铝模板的承载力，采用这种方式使模板结构的整体强度达到设计标准。

3.2 铝模板变形检验

铝模板竖向承载力检验通过后，从模板施工后的变形入手，对其进行检验。在该过程中，进行铝模板在建筑主体结构中受力变形计算，如公式（4）所示。

式中：B为铝模板在建筑主体结构中受力变形；E为铝模板最大弯曲力。对正常施工条件下的铝模板变形进行计算与校核，计算后，明确铝模板在建筑主体结构中受力变形允许值为2mm，在该基础上，将2mm作为参照，结合施工后模板的具体参数进行整体结构的变形计算，计算后发现，按照该文设计的方法进行铝模板施工，施工后的模板结构在建筑主体中的受力变形值为1.58mm。1.58mm<2mm，说明施工后铝模板整体变形满足需求。

3.3 综合效益分析

在上述内容的基础上，将木模板作为参照，对其与铝模板在建筑工程中的应用进行综合效益分析，见表3。

表3 木模板与铝模板在建筑工程中的应用综合效益分析

4 结语

结构安全是建筑工程设计施工中的重要组成部分，大部分高层建筑的主要结构形式为钢筋混凝土。在整体性能较好的现浇钢筋混凝土工程中，要保证主体结构的施工质量，就必须从设计、浇筑以及养护等多个方面，对施工过程与施工方案进行严格管理，而高质量模板工程是保证现浇施工质量的关键。为规范这类工程项目施工，该文进行研究，研究表明，采用该施工技术可以提高铝模板竖向承载力，并有效地控制铝模板变形。同时，将木模板作为参照，说明铝模板在建筑工程中的应用有更高的综合效益。