新型模架体系在超厚筒仓外墙中的设计及应用_张亚楠.pdf

202212Building Construction2938新型模架体系在超厚筒仓外墙中的设计及应用张亚楠上海建工二建集团有限公司 上海 200080摘要：结合大型超厚筒仓外墙工程，对聚合物轻型模板体系在超厚筒仓外墙混凝土浇筑中的应用进行了研究。系统总结了施工工艺要点，并对新型模板及配套支撑体系的设计进行了阐述，为新型模板在大型超厚筒仓外墙混凝土浇筑中的应用提供了相应的经验参考。关键词：聚合物轻型模板系统；大型超厚筒仓侧壁；混凝土浇筑；工艺要点中图分类号：TU731 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2022)12-2938-03 DOI：10.14144/ki.jzsg.2022.12.037Design and Application of New Formwork System in External Wall of Super Thick SiloZHANG YananShanghai Construction No.2(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200080,ChinaAbstract:The application of polymer lightweight formwork system in the external wall concrete pouring of super thick silo is studied in combination with the external wall engineering of large super thick silo.The key points of construction technology are systematically summarized,and the design of new formwork and supporting system is expounded.It can provide the corresponding experience reference for the application of new formwork in the external wall concrete pouring of large super thick silo.Keywords:polymer lightweight formwork system;side walls of large super thick silos;concrete pouring;key points of process2 工程难特点2.1 筒仓外墙呈弧形，模板精度要求高本工程筒仓结构侧墙板厚为1.7 m，直径30 m，圆形墙体外缘每1 m长度所对应的圆心角为2.3。由于其跨度大、体积大，圆形筒仓结构的外墙及环梁均呈现圆弧形状，导致对模架体系精度要求高，空间定位难度大，对模板的制作及安装都有很高的要求。模板精度对结构成形好坏有着直接影响，同时对建筑物的整体质量起到至关重要的作用，是工程质量控制的关键。2.2 工程体量大，需求高，施工组织难度大本工程筒仓数量多，单体大，侧壁施工过程中，模板需求量大、周转次数多、对模板的耐久性要求高。模板拼接缝多，混凝土浇筑易产生漏浆现象。劳动力需求量大，施工成本高。同时本工程由于场地狭小，大型机具难以进场辅助模板安装工作。3 模板体系比选3.1 木模板体系木模板具有板面平整光滑、可锯可钻、耐低温、利于现场施工等优点。但该体系耗材大，木模板周转次数低，混凝土成形表观观感差。3.2 钢模板体系钢模板具有制作精度高、拼缝严实、刚度大、不易随着绿色建造越来越受到行业的关注，人们加大了对节能环保、新型建筑模板材料的需求，塑料聚合物轻型模板应运而生。本文对筒仓结构侧壁模板施工优化技术进行了研究，对筒仓侧壁塑料聚合物轻型模板应用开展了配套施工技术和施工工艺的开发应用，形成了轻型塑料聚合物模板体系并应用于筒仓壁混凝土结构施工1-4。1 工程概述某新建大型筒仓结构基础底板半径15 m，厚1.7 m，侧墙厚1.7 m，结构高21.5 m。筒仓侧墙上有1圈环梁，环梁挑出侧墙800 mm，筒仓环梁高2 000 mm，如图1所示。50 0001 7008008001 70023 5002 0002 0006 00013 500图1 筒仓结构示意作者简介：张亚楠（1990），男，本科，工程师。通信地址：上海市河间路2号（200090）。电子邮箱：收稿日期：2022-10-21模 板 与 脚 手 架FORMWORK&SCAFFOLD建筑施工第44卷第12期2939变形、强度高、耐久性好、能快速周转以及维修方便等优点。但该体系施工成本高，特殊部位需定型加工，自重大，增加施工难度，耗材高。3.3 轻型聚合物模板体系塑料聚合物轻型模板体系具备高效率、高精度、高质量、低成本、低风险的施工要求。选用轻型聚合物模架体系施工，能更快地周转，且架体轻质，无需大型机具辅助安装，施工方便，大大降低了施工难度，提高了施工效率。4 轻型模板体系的设计4.1 体系简介此新型模板是一种将模数制塑料模板龙骨连接件专用拼接件支撑体系组合为一体的模板体系。将塑料板材材料加工为符合要求模数的单块模板，模板厚度为10 mm，单块模板内部根据计算承载力加设内衬方钢，加强本身抗弯性能；模板拼接连接件采用专用的连接手柄、插销轴、垫圈等，模板采用对拉螺栓加固；支撑体系采用独立支撑立杆推拉斜支撑定位卡口等。轻型聚合物模板是一种新型的模板体系，具有自重轻，多用途的优点，使用极少量的组件，即可简单高效地完成拼接组装，之后便可对筒仓壁结构进行浇筑。此系统的创新不仅体现在整体设计上，更重要的是创新地使用了可回收环保材料，真正做到了零残余。轻型模板的模块、模板板材，以及绝大部分系统组件的材料均为新型的聚合物复合材料，质量轻、仅需小型机具搭配人工即可进行安装，尤其适用于无法使用吊车的工地，以及用于混凝土浇筑量大、小型建筑构件的浇筑和工程围护。实现了建筑施工高效化、安全化、节约化。不仅如此，该模板体系还在提高成品质量、保障施工安全、提高工程效率、节约工程成本等方面取得了优异成果，产生了良好的社会效益和经济效益。4.2 模板拼装设计轻型模板普遍适用于墙体、地基、立柱和楼板等规则结构件，对于大型筒仓壁外形为弧形的结构，在施工前可用截面为梯形的长条方木将单元块轻型模板连接，拼接成大的单元板块，轻型面板单个单元板块可选用高度为60135 cm，宽为1590 cm，以15 cm为模数进行调整。竖向拼接的单元板之间用咬合件紧密连接，水平向用长木条连接的单元板，需要在单元板侧面开一小孔，用对拉螺杆将2块单元板和中间的方木条紧密连接形成一整体，内侧梯形截面方木长边32 mm，短边25 mm，厚度100 mm，外侧梯形截面方木长边158 mm，短边151 mm，厚度100 mm，如图2所示。轻型模板具有质量轻、操作简单的特点。轻型模板所使用的材料具有一定创新性，且其使用不同系统构件进行组合拼装即可形成墙、柱、梁、楼板等不同需求的模板。轻型模板的另一优点是适用于无法使用吊车等大型机械的情况，其原因是大多数附件均采用自重轻、承载能力高的新型创新聚合物基复合材料制成。4.3 内外侧模板连接设计内外侧模板通过直径20 mm的止水高强对拉螺栓连接，对拉螺杆竖向间距约800 mm，横向间距约1 000 mm（图3）。内侧木条外侧木条对拉螺杆 图2 轻型模板连接构件示意 图3 模板对拉连接示意模板安装施工前需要对模板承载力进行计算，按照式（1）计算。MW（1）式中：M弯矩设计值，Nmm，按式（2）计算；W截面惯性矩，mm3，按式（3）计算。MqL28（2）WbH 26（3）式中：L构件长度，mm；q均布线荷载，N/mm；b构件宽度，mm；H构件厚度，mm。经最后计算得出31.2 N/mm2，此模板设计的最大混凝土压力 f 为50 kN/m2，f，故满足承载力要求。4.4 模板面板实验室测试结果为了获取轻型模板的极限承载力，对轻型模板（135 cm90 cm）进行破坏性弯曲试验，试验方式选择了6点荷载以及4个对拉螺栓位置的点，将模板断裂破坏时的总荷载和特征值的结果汇总于表1，模板承载力试验如图4所示。表1 模板承载力荷载值测试次数1234567平均值破坏荷载/kN125.9 124.5 122.7 124.1 123.7 124.9 128.0124.94.5 轻型模板体系应用于筒仓结构施工优点总结以上对轻型聚合物模板体系的介绍，新型模板应用于筒仓结构施工的优点概括为以下几点：1）自重轻。塑料模板面密度为1012 kg/m2，施工过张亚楠:新型模架体系在超厚筒仓外墙中的设计及应用202212Building Construction2940程中的吊装、拼接以人工为主，均不需要大型机具，尤其适用于大型机具无法进场施工的工况。2）模板安拆简易，节约机械成本，节省劳动力。塑料模板施工简单，不需依赖拥有长期施工经验的工人，从而提高了生产效率，适用于异形结构及工期紧的施工工程。3）轻型模板可多次重复循环使用，均摊成本低。相关资料显示，此种模板体系可重复使用80余次。适用于工程单个构筑物数量众多，需要模板多次周转的工况。4）可回收修理反复使用。塑料模板使用次数超过规定次数后均回收处理，经加工后可生产出新的模板。5）观感好。用新型模板浇筑的混凝土外观平整光滑、外观质量好。5 筒仓外墙总体施工工序外墙墙体高度较高，模板施工分为3次周转，施工工序如下：底板完成后，第1次钢筋绑扎内外模安装浇筑混凝土及养护第2段钢筋绑扎第1段模板拆除及第2段模板安装浇筑混凝土及养护第3段钢筋绑扎第2段模板拆除及第3段模板安装浇筑混凝土及养护。筒仓外立面脚手架搭设方式：架体横距0.9 m，纵距1.8 m，步距2 m，连墙件按2步2跨布置，采用钢管抛撑、对拉螺杆与钢管连接作为连墙件。墙体按标高分为0 5.6 m、5.610.0 m、10.013.5 m共3次进行浇筑。6 关键施工技术6.1 轻型模板施工工艺流程测量放线搭设操作架绑扎钢筋安装墙板内外侧模板搭设支撑支架检查验收混凝土浇筑模板体系循环周转6.2 轻型模板排列及拼接施工技术根据本工程的结构尺寸特点，专业技术人员应根据图纸提前对模板进行深化设计，搭配合适类型的标准块塑料模板并对加固点、转角、异形部位、连接点等进行分析，并在现场进行模板的拼接组装。6.3 轻型模板吊装及连接施工技术将在平整场地上组装好的模板吊装至相应结构处，由于模板本身质量轻，现场采用塔吊或者汽车吊配合人工搬运安装即可，模板之间通过手柄连接，安全简便，大大提高了模板现场安装效率。本工程塑料模板拼接采用专用手柄连接，将销轴插入模板连接件，通过旋转柄杆连接，无需其他附加工具，局部受力较大部位采用加密连接，确保稳定牢固，如图5所示。为了保证墙模的稳定，需要用斜撑进行加固，将斜撑固定在预先埋于地板外侧的地锚上，斜撑与地面的夹角以45 60 为宜，斜撑水平方向间距不得大于3 m。123 图4 轻型模板试验测试示意 图5 模板连接示意6.4 轻型模板拆除及周转控制措施本工程模板内表面覆有隔离膜，现场不使用脱模剂便可很方便地进行拆模，周转使用只需要将模板表面污垢、杂物清理掉，保证已浇筑混凝土表面平整光洁，严格遵守规范要求及满足混凝土强度后即可拆模周转，省去了大量辅材及人工操作。拆模顺序工艺为：拆卸推拉支架松开模板之间连接的扣件移动，清洁并将面板单元转移到下一个操作地点。规范和相关资料显示，本工程模板前后可有效周转80余次，后续模板仍可调运至其他工程使用，施工质量仍可达到有效保障。6.5 施工管理措施本工程筒仓结构模板施工，结构形式规则，模板采用分段施工，现场应合理安排好劳动力以及施工工序，做好不同工种之间的搭接，提高生产效率。模板施工过程中应保证的质量要求如下：模板的接缝处应做到密实，保证不漏浆；模板与混凝土之间的界面应清理干净；模板之间的连接构件及对拉螺杆应安装牢固；模板安装偏差值应符合规范要求；模板拆除时应保证混凝土强度已达到要求，不得损坏混凝土表面及棱角。7 结语随着建筑结构形式的时代性发展，以及国家对节能环保理念的大力倡导，作为绿色节能环保型产品的轻型聚合物塑料模板逐渐进入大众的视线，新型塑料模板相较于之前传统的木模板、钢模板，在安装难度、施工效率、材料成本、周转次数等各方面具有其独特的优越性，有望在不久的将来成为主流模板体系。1 张波.建筑施工中模板工程施工技术要点分析J.建材与装饰,2018(35):26.2 王贵满.PVC塑料模板在建筑施工中的应用J.塑料工业,2018,46(4):127-130.3 高瞻.混凝土结构塑料模板施工技术J.中国建设信息,2015(13):76-78.4 滕锦光,赵阳.大型钢筒仓的结构行为与设计J.土木工程学报,2001,34(4):46-55.张亚楠:新型模架体系在超厚筒仓外墙中的设计及应用