铝合金模板体系早拆技术在高层建筑中的应用研究

刘民光（广西建工集团第四建筑工程有限责任公司，广西 桂林 541004）

模板体系的发展与建筑物施工工艺的提升密切相关，在目前的可利用材料中，高层建筑模板体系出现木模板、钢模板、竹模板、玻璃钢模板、铝合金模板等，并且在保证安全的前提下，结构模板体系也趋向于便于施工、标准化、轻型化、系列化和商品化，尽可能增加模板体系的周转效率，提供构件的零部件，并建立标准化的模板体系，通过完善模板体系的连接方式、调节方式、承载方式，达到高效率和高质量施工的目的[1]。铝合金模板由于具有高强度、绿色化和装配化等优点，成为高层建筑中混凝土施工的首选模板体系。随着高层建筑的施工体量越来越大，施工周期越来越严苛，常规的模板支护体系一次性投入量大、周转时间长，已不能满足现代大跨度高层建筑的施工，为了提高模板的循环利用效率，充分利用资源，减小工程建设成本，缩短拆模时间成为铝合金模板工程施工中亟待解决的问题[2-3]。

在应用铝合金模板早拆技术时，将模板支撑体系分为早拆体系和后拆体系，早拆部分在支撑梁底模和楼板支撑楞梁中设定可活动的支托，待混凝土浇筑成型达到一定强度后（一般为设计值强度值的50%），拆除梁底和楼板底模板，用于模板周转，同时保留部分竖向支撑顶杆和早拆支撑头，结构的安全度不受影响，从而达到早拆的目的[4-5]。

1 工程概况

广西北海彰泰红树湾项目高层住宅区由10栋混凝土框架剪力墙结构组成，建筑使用年限50年，建筑高度最高为91.3m，建筑层数31 层，首层建筑层高为4m，标准层层高为2.9m，设置1 层地下室，地下室层高为3.2m。基础结构形式为筏板基础+混凝土管桩。其中，6#楼由100m2、88m2和75m2两种户型组成，2 梯6 户，中间户型为88m2，两侧对侧布置100m2、88m2。

铝合金模板主要应用于结构的主体部分，包括梁、板、柱和墙体。结构墙体厚度为300mm，混凝土强度等级为C55；梁截面主要有5 种，其截面尺寸分别为200mm × 350mm、250mm × 500mm、250mm × 350mm、150mm×350mm 和200mm×600mm，混凝土等级为C40；柱尺寸为400mm×400mm，混凝土强度等级为C55；楼板厚度为120mm，混凝土强度等级为C40，平均每层使用铝合金模板面积为2000m2。

2 铝合金模板体系分析

如表1 所示，相对于钢模板和木模板而言，铝合金模板体系由于其具有高强度、自重轻、稳定性好、混凝土表面质量好、节约木材、周转使用率高、施工效率高、回收价值高等诸多优点，在高层建筑施工中得到广泛应用。

表1 铝合金模板与钢模板和木模板体系性能对比

如图1 所示，铝合金模板体系主要由模板系统、支撑系统、紧固系统和附件系统组成。模板系统主要包括墙身板、楼面板、梁柱板和楼梯等模板，为确保混凝土结构浇筑时，混凝土能够按照设计要求准确成型，铝合金模板体系通过平整面板与转角C形槽实现阴角连接，从而构成混凝土结构施工所需的封闭面。C形槽主要作用于梁底，起到承载传递力作用。

图1 高层建筑铝合金模板支护

支撑系统是由竖向钢管支撑、水平拉杆和斜向剪刀支撑组成的一体化构件，主要起到支撑作用。其中，竖向支撑可以准确调节标高，斜向支撑则可以准确调节墙体的垂直度，整个支撑系统的可控误差范围在3mm～5mm 内，这样可以确保楼面、梁底及悬挑结构的支撑稳固[6]。

紧固系统的主要功能是保证模板在成型时结构的宽度尺寸，以及在浇筑混凝土时不产生变形、胀模、爆模等现象[7]。紧固背楞可以控制墙体的平整度，使得小块的墙板连接在一起，而穿墙螺杆则可以控制截面尺寸。

附件系统主要包括销钉销片、吊模、企口压槽板、滴水线等部件，这些是模板的连接构件，能够将单个模板连接成一个完整的系统。此外，还有一些如钩子、锤子、灰铲、工作凳、拆模器、传料口、吊架、脱模剂等辅助工具和设备也属于附件系统的范畴[8-9]。

黄剑还有许多著名的七彩金作品，如《嫦娥奔月》《洞庭龙女》《冬奥之梦》《紫气东来》《采莲图》《唐代三杰》《玉树花开》等，每一件都产生了良好的社会影响。另外黄剑还会在她的其它类型的作品中，比如奥运雕塑《明皇贵妃马球图》、大型纪念碑群雕《山乡巨变》中用七彩金做一些动植物作点缀，如同美女胸前的七彩别针，佛陀手中的念珠，是民族意象的璀璨标志。

项目中使用的铝模板主要为AL6061 铝模板和AL6063 铝模板，模板厚度为3mm、3.5mm、4.0mm 和5.0mm；背楞为Q235 钢，规格为60mm×40mm×2mm、60mm×40mm×1.5mm；销子为Q235钢，直径为16mm，长度为50mm；楔片为Q235 钢，规格为75mm×24mm×3mm；竖向背楞为Q235 钢，规格为50mm×30mm×1.5mm；单支顶为Q235 钢，直径为60mm，厚度为2.5mm；阳角铝角为AL6063，厚度为6mm。

3 铝合金模板体系早拆对结构强度的影响

混凝土浇筑完成后，其强度随着龄期和水化过程而增加，且在早期（7d）内增长较快。混凝土强度受到环境湿度和初期结构静力的影响。环境湿度是为了保证水泥颗粒能够有效充分地发生水化反应，这在养护过程中可以采取增湿保湿的措施进行克服，而静力部分对混凝土早期强度的影响主要是由于模板结构体系转换的变化导致的。当混凝土早期强度还没有达到设计强度时拆除模板，混凝土结构内部微结构会发生不可逆的变化，在后期的承载性能中，受到较小的压力可能引起较大的破坏。因此，铝合金模板体系早拆对结构强度影响的研究十分必要，考察的指标包括抗压强度、抗拉强度和弹性模量。

混凝土早期的抗压强度可以根据施拉特公式进行换算，其换算方法为混凝土28d龄期强度标准值按对数比率进行计算，如公式（1）所示。

式中f28为混凝土标准养护下28d 的单轴抗压强度，可以由预留混凝土立方体试块经过室内试验得到，MPa；fn为混凝土标准养护下第n天的单轴抗压强度，MPa。

混凝土早期抗拉强度则基于弹性理论，采用圆柱体劈裂试验测定的抗拉强度进行换算，其计算方法如公式（2）所示。

式中σ为混凝土早期抗拉强度，MPa；F为劈裂试验混凝土的破坏荷载，kN；d为圆柱体的直径，m；l为圆柱体的长度，m。

混凝土弹性模量随着时间的变化有着以下相关关系：

式中E（28）为混凝土标准养护下28d的弹性模量，MPa；t为混凝土标准养护时间，d；E（t）为混凝土标准养护下第t天的弹性模量，MPa。

为了研究铝合金模板体系早拆技术对结构强度的影响，以混凝土楼板为例，运用现场试验的方法对混凝土养护不同龄期后的强度进行测试，并对测试结果与公式（1）～公式（3）进行比较，结果如图2～图4所示。

图2 混凝土楼板抗压强度变化

从图2 中可以看出，随着时间的增加，混凝土楼板的抗压强度理论值呈非线性增加，混凝土早期强度的实测值与理论值存在较大差距，并随着时间增加不断与理论值接近。

从图3 中可以看出，随着时间的增加，混凝土楼板的抗拉强度理论值呈线性增加，混凝土早期抗拉强度的实测值与理论值存在较大差距，并随着时间增加不断与理论值接近。

图3 混凝土楼板的抗拉强度变化

从图4 中可以看出，随着时间的增加，混凝土楼板的弹性模量理论值呈非线线性增加，并趋于收敛，混凝土早期弹性模量的实测值与理论值存在较大差距，并随着时间增加不断与理论值接近。

图4 混凝土楼板的弹性模量变化

4 铝合金模板体系早拆时间的确定

从图2中可以看出，混凝土抗压强度标准养护28d时为43MPa，而在养护10d时，抗压强度为20MPa，养护15d 时，抗压强度为25MPa，按照GB 50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》的要求，混凝土强度需要满足不小于设计强度50%时方可拆除模板，因此，按抗压强度指标确定早拆时间不小于15d。

从图3中可以看出，混凝土抗拉强度标准养护28d时为1.65MPa，而在养护10d时，抗压强度为0.8MPa，养护15d 时，抗压强度为1.2MPa，因此，按抗拉强度指标确定早拆时间不小于15d。

从图4中可以看出，混凝土弹性模量标准养护28d时为35.7GPa，而在养护7d 时，抗压强度为12.6GPa，养护10d时，抗压强度为22GPa，因此，按弹性模量指标确定早拆时间不小于10d。

综合以上分析可知，铝合金模板体系早拆时间不得早于15d。

5 结语

（1）随着时间的增加，混凝土楼板的抗压强度理论值呈非线性增加，抗拉强度理论值呈线性增加，弹性模量理论值呈非线线性增加，并趋于收敛。

（2）早期各强度指标的实测值与理论值存在较大差距，并随着时间增加不断与理论值接近。

（3）混凝土强度需要满足不小于设计强度50%时方可拆除模板，综合分析抗压强度、抗拉强度和弹性模量可知，铝合金模板体系早拆时间不得早于15d。