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全钢大模板应用技术总结
刘光荣 周佰
江苏省苏中建设集团股份有限公司 邮编： 226600
［摘要］：随着商品住宅经济的兴起，我国高层住宅建设迎来新的规模化建设局面和机遇，钢筋混凝土剪力墙作为高层住宅的主要结构型式，普遍采用全钢大模板施工，其清水墙施工效果不仅达到结构墙体外美内坚，垂直度、平整度控制在1～3mm的微偏差范围内，而且减去了墙面抹灰工序，节约了水泥、砂子等资源，减轻了楼宇自重，让住户增大了住房使用面积。推广清水墙全钢大模板体系施工工法不仅使企业具有较好的经济效益，而且有着良好的社会价值。
［关键词］全钢大模板；应用技术；结构施工
建设部在1994年将清水混凝土模板技术列入建筑业10项新技术以来，受到各地区、各部门和企业的积极响应，推广工作，对于提高工程质量、加快工程进度、促进技术进步起到积极作用，取得明显的经济效果和社会效益。自1998年后，全钢大模板技术在我公司得到了普遍应用，我们对近十年在京施工的金晖家园、潘家园预科院、焦化厂住宅小区、政华家园、玉林小区、红居危改小区、政馨家园、政怡家园、芍药居小区、青年路小区、贾家花园等工程多次使用过北京联东模板有限公司、北京奥宇模板有限公司、北京康港模板公司设计的全钢大模板，经过对全钢大模板体系作了详实观察和深入分析，将全钢大模板及外墙挂架概括为“清水墙全钢大模板施工体系”，主要通过以下三个方面作叙述：（一）基础理论篇，（二）操作运用篇，（三）经济效益篇。
1、基础理论篇
首先，全钢大模板体系施工的核心灵魂，我们归结为：
（1）、模板本身应有足够的承载力（强度）、刚度，确保混凝土浇筑过程中，模板体系变形控制在1～3mm微差范围内。
（2）、模板体系应牢固耐用，符合施工安全技术要求。由于体系主要应用于高层、超高层结构施工，高空作业的危险性和不安全因素的多发性，要求工法体系必须具有很高的安全保障能力。
（3）、模板体系通用性强，构造简单，制作方便，易于装拆，达到模板拼接严密性、灵活性的要求。大模板体系只有接缝严密，才能从根本上克服墙体浇筑漏浆的质量通病，接缝拼合的基本原理是延长砂浆渗漏线，常规做法是：大模板竖向边框处的钢板以一进一退的企口式拼接，接缝设计原理相同，但是不同模板厂家的做法却各有巧妙。
1.1 模板体系的强度、刚度
1.1.1模板构造综述
板面为6mm钢板，横肋为通长的[10，分段焊于横肋之间，横肋、竖肋均与面板焊接组成板面结构。混凝土浇筑侧压力通过板面结构传给竖向主楞（双拼[10]，由穿墙螺栓保持受力平衡，竖向主楞间距一般不超过1.1m。由于模板下部的侧压力大，上部小，因此下部横肋较密，穿墙螺栓也主要在中下部各设一道，断面直径不宜小于25mm。模板背面采用三角形桁架支撑，维持模板稳定，调节地脚螺栓，模板向后倾斜可以达55cm。桁架支撑采用[8.0槽钢制作。在每道竖向主楞上都焊接一块支撑连接垫板，支模时可以挪动支撑，避免转角处支撑互相干扰。
竖向楞上部焊有挂置操作平台架的钢套管，操作平台架宽50cm，沿墙体一侧大模布置，外墙布置在大模内侧，人员靠活动梯子上下。
模板穿墙螺栓带有2～3mm锥度，粗端为螺母配置端，螺母上焊一φ45mm的钢管保护套，防止螺杆牙纹上沾满落灰。螺栓螺纹区长度应适当加长，使穿墙螺栓能用于16～25cm不同厚度的墙体。螺栓细端用钢销键槽固定，支拆模时，打入钢销，调整粗端螺母位置即可。
1.1.2面板的厚度及边框槽钢的选取
大模板采用“86”系列“86”系列钢大模板为6mm厚钢面板，边框型材为肢高80mm的槽钢、角钢。
大模板的面板被纵横肋分成许多小方格或长方格，根据方格长宽尺寸的比例，可把面板当作单向板或双向板考虑。当作为单向板考虑时，可视作三跨或四跨连续梁计算；当作为四边支撑在纵横肋上的双向板计算时，可视周边嵌固情况，分别计算。面板选用主要应控制板的挠度。
1.1.3主楞通常选用的槽钢
主楞为横向还是竖向不是模板整体强度和刚度设计的关键，两种布置方式都有。
主楞为横向时，模板纵向刚度大，浇筑出的墙体长向顺直；另外，当墙体内暗柱竖向主筋影响穿墙螺栓通过时，可以方便地左右移动孔位，布孔后螺栓紧固力仍然直接传递到主楞上；组拼式的全钢大模板一般采用横向主楞。
主楞为竖向时，模板利用背部桁架支撑校正垂直时，安装效果很好，浇筑出的墙体很垂直；另外，当墙体内暗梁水平主筋影响穿墙螺栓通过时，可以方便地上下移动孔位，布孔后螺栓紧固力仍然直接传递到主楞上；现制的全钢大模板一般采用横向主楞。
（1）、主楞为横向： （2）、主楞为纵向：

1.1.4穿墙螺栓的布置及常用规格的螺栓
穿墙螺栓是主楞的支座点，主楞又是次楞的支座，次楞直接承受钢模板面传来的混凝土浇筑侧压力，穿墙螺栓的布置间距直接关系到模板结构的刚度，根据主楞的计算简图，布置穿墙螺栓位置时，主要控制中间螺孔的跨度，边侧螺孔距边框的距离（主楞的悬挑长度）。
附：常用螺栓所能承受的最大拉力如下表：
参 数
规 格
AS
fbt(N/mm2)
允许承受最大拉力[F]=AS fbt
M30
560.6
170
95.302 KN
1.2 模板体系的安全技术
1.2.1钢大模板的最大板块选择
钢大模板制作尺寸一般不宜大于6m宽，3m高。钢大模板自重通常为：120Kg/m2～135Kg/m2，以6×3m幅面的大模板计算自重，约合2.2~2.4吨，设计模板排版图时，应考虑塔吊的工作半径及起重能力。
1.2.2钢大模板的吊环设计
大模的吊装环采用HPB235钢制作，严禁使用冷加工钢筋，吊环应与大模焊接牢固（或栓接），在大模板自重标准值作用下，每个吊环按2个截面计算的吊环应力不大于50N/mm2。
吊环的截面积选择计算
（P为吊装大模板时，每个吊环所承受的大模自重设计值）
1.2.3外墙钢大模板支放的外挂三角形钢桁架的设计
外墙钢大模板支放于附墙三角形钢桁架上，钢桁架使用安全设计验算包括：杆件轴拉、轴压强度验算、轴压稳定验算，以及钢桁架节点板焊缝连接强度验算。外挂钢桁架的设计参考图如下：
1.2.4外挂钢桁架附墙挂钩的设计验算。
挂钩主要承受水平拉力Nt和竖向剪力Nv，对于同时承受拉力和剪力的螺栓，强度验算必须同时符合下列公式要求：

（式中：Nv、Nt——每个螺栓承受的剪力和拉力；
、、——每个螺栓的受剪、受拉和承压承载力设计值。）
1.2.5外挂三角形钢桁架附墙点早期混凝土强度，提升、支模作业
参照高层建筑施工规范，提升外挂架阶段，墙体混凝土强度必须≥4Mpa，外挂架上开始进行大模板支设作业时，墙体混凝土强度必须≥7.5Mpa。并且，外挂架附墙锚固螺母与墙面之间应垫置－100×100×6mm的钢垫板。
墙体混凝土的抗冲切验算公式：Fl≤0.6ftumho；
（Fl——挂钩承受的集中拉反力，
um——距集中反力作用面积周边ho/2处的周长，
ho——墙体有效厚度）

以220mm厚度的墙体，25mm钢筋保护层，混凝土早期强度达到7.5Mpa为例，采用－100×100×6mm钢垫板，附墙区能承受的冲切力Fl为：
Fl＝0.6×0.55×（220－25）×（120＋110）×2＝29.6KN.
显然，只有当每个钩头栓承受的拉力Nt≤Fl时，使用外挂架才不会对主体结构混凝土产生破坏。
1.3 大模板接缝设计
1.3.1利用8cm宽的钢板带钻孔塞焊固定在模板边框上的企口式：

企口设计优点是：方便了大模板加工制作，方便排版设计，方便改装，该种连接方式已由河北丰润鲁班世纪模板公司注册为专利。相邻两块模板应注意让大块模板压住小块模板。
1.3.2利用螺栓将角铁型钢固定在模板边框上的企口式：

企口设计优点是：装拆方便、灵活。该种连接方式已由中建柏利模板公司开发应用。
1.4 大模板高度设计
14.1内墙钢大模板高度设计公式为：
h＝结构层高H－结构板厚度（b）＋20mm
（加高20mm是考虑墙体浇筑到顶部，浮浆层需要凿除10～15mm。）
1.4.2外墙外侧钢大模板高度设计公式为：
根据外墙的水平施工缝设置形式，分以下三类：
1.4.2.1“上高”类导墙： 1.4.2.2“下挂”类导墙：

h＝结构层高H＋50mm h＝结构层高H＋结构板厚度（b）＋50mm
1.4.2.3无导墙类（底部须配合楼板外侧面固定钢模板使用）：

h＝结构层高H＋20mm
1.5 大模板焊接
1.51大模板制作主框节点必须满焊，包括外挂三角形桁架，要求杆件与节点板之间满焊，焊缝长度≥60mm，焊缝高度5～6mm。
1.5.2大模板面板与肋之间采用断续焊，每隔300mm，焊一道20mm长的焊缝，焊缝高度≥4mm。目前，国内最先进的大模板制作厂家已采用数控机床，全自动定位电焊，成形焊缝均匀，焊道清晰，色泽银亮。
1.5.3大模板焊接过程中，应注意控制焊接变形，焊接变形较明显之处，须将大模板放置到钢平台上，采用千斤顶静压校正。
2 操作运用篇
2.1 施工准备
2.1.1材料及主要工具
（1）、全钢大模板，阴、阳角模，穿墙螺栓，垫板，螺母，大模校正支撑桁架，地脚螺栓，操作平台套管，护身栏，钢爬梯等。
（2）、隔离剂：水乳性或油性脱模剂。
（3）、应备有锤子、钻孔电转、活动扳子、验平尺、线坠、撬棍、吊装索具等。
2.1.2作业条件
水平面内弹好“五线”：墙皮两侧位置线、墙皮两侧支模控制线，墙体中心轴线；竖向弹好“四线”：门窗洞口两侧位置线，窗洞上、下口标高线；
门窗洞口模板已安装固定，墙身钢筋绑扎完毕，钢筋保护层块已安放，电箱、管、盒预埋到位，做好分项工程的隐检工作，做好与支设全钢大模板班组的交接检工作。
为防止大模板下口跑浆，在安装大模板前，可以沿墙体根部贴好5cm宽，1cm厚的海绵带。
全钢大模板板面应清理干净，刷好隔离剂，无漏刷。
2.2 安装
按照“先横墙，后纵墙”；“先内墙，后外墙”；“先洞口模及角模，后大模”；“先小板块模，后大板块模，大板块模压住小板块模”的4项要领进行大模板安装作业。
2.2.1全钢大模板安装基本流程
安装外模支承架→检查各控制线→检查地面找平→门窗框档模就位→安装阴角模→内横墙正号模板组装→内横墙反号模组装→内纵墙正号模板组装→内纵墙反号模组装→外墙内模组装→外墙外模组装→安装外墙阳角模→校正内外模板→固定螺栓及支撑→班组自检→专职人员验收。
2.2.2模板固定
全钢大模用锥形螺杆夹固，其施工大样如图示。

大模板校正垂直借助背部桁架撑，在调整地脚螺栓时，应同时吊挂铅垂线，量测模板上、下口控制线距离。
模板组装示图：
2.3 大模板制作、安装验收质量标准
2.3.1全钢大模板制作验收质量标准：
项次
项 目
允许偏差（mm）
备 注
1
平面尺寸
－2
尺 检
2
表面平整
2
2m靠尺、楔尺
3
对角线差
3
尺 检
4
螺栓孔位置偏差
2
尺 检
2.3.2全钢大模板安装验收质量标准：
项次
项 目
允许偏差（mm）
备 注
1
模板位置偏差
－2
尺 检
2
模板垂直偏差
3
2m靠尺及吊线
3
模板标高偏差
5

4
模板上口宽度
－2
尺 检
5
大模固定螺栓
全数检查
无松动螺栓
用手扳检查
螺帽是否紧固
6
阴、阳角
方正
定位牢固
用手扳动及
检查连接螺栓
2．3．3大模板安装验收时，应同时检查上人操作平台架是否牢固，不得影响大模板的固定。
2.4 大模板拆除及维护
2.4.1大模板拆除
应严格掌握拆模强度，常温施工时不得低于1.2N/mm2，冬季施工时不得低于受冻临界强度，并保证拆模时墙体不粘模、不掉角、不裂缝。
拆除大模板的顺序与安装大模板顺序相反，拆除时要先撬松、脱开，然后起吊。拆除时零件应集中堆放，防止散失。拆除的大模板要及时清理干净和修整，并涂刷隔离剂，长期存放时应涂刷油性隔离剂。
2.4.2大模板存放、维护
模板存放维护区四周设2米高防护架，相邻两块钢模堆放净距≥600mm，钢模放置仰角符合自稳要求，相邻两块大模板板面必须相对堆放。模板存放地面用C10混凝土(厚150mm)硬化，平整高低差≤10mm；存放区设置专用清理工具架，主要清理用具如：拖布、脱模剂滚刷、清洗桶、铁铲子等。
2.5 大模板施工安全
（1）、电气开关、起重机具、起吊索具、吊钩、构件支架、模板夹具等重要设备及关键部位，每个台班上班时均应逐一认真检查。
（2）、主要起重机械必须专机配备专人，应经过专门训练。每班操作应轻车试开，验证机器是否正常，刹车是否有效。
第一次起吊时，必须在起吊2m后放下刹车，明确机械正常后方可投入施工，司机如因事离开岗位须停电、锁门，无关人员不得进入司机室。
（3）、指挥吊装人员及挂钩人员事先经过训练。指挥人员与司机要统一信号。
（4）六级以上大风要停止吊装作业。
（5）、模板应按图纸装上全部零件，特别注意模板背后撑脚挂钩牢固。安放模板应将调整螺栓放到最低点，使模板成750倾斜侧放。
（6）、应经常检查大模板上吊环，及外挂架上的提升吊环焊缝、连接螺栓是否可靠，有无使用隐患。
（7）、临时固定采用安全索具。
3 经济效益篇
3.1全钢大模板周转及再利用
全钢大模板施工体系因其强度高，制作材料变形小，周转使用能力明显高于竹胶板模，木楞竹胶板模，组合大模等。
全钢大模板以2700、3000、3300、3600、4200、4500、5400、6000不同宽度系列的标准块为主，可以多次改装企口连接板和阴阳角模，达到多个工程可以再利用的效益。
3.2操作工效
全钢大模板与散支散拆、整支散拆、散支整拆类墙体支模方式比，具有整支整拆的方便、快捷优点，其背部桁架撑可以让工人迅速地校正模板垂直度和固定模板，支设同等面积的墙体模板，工人没有搬运、搭设钢管支撑的过程，劳动量减少了20％～30％，劳动强度削弱了50％～60％。
3.3技术经济分析
以政怡家园1#楼为例，政怡家园1#楼是一幢设施完善、功能齐全的智能型住宅楼。结构形式为剪力墙结构，所用混凝土全部现浇。该工程建筑面积为36078m2，地下二层，地上二十层，该工程总高度为56m。
本工程结构部分的施工：标准层以下采用竹胶板模板，标准层以上墙体采用全钢大模板，梁、板模板采用δ=12mm竹胶板板模板。全钢大模板通过ф32穿墙螺栓实现拉结；竹胶板模板通过ф12对拉螺栓（用ф12圆钢制作）实现拉结。
投入钢模板及配件见表
名称
规格mm
单位
数量
全钢大模板
/
M2
2486
外挂架
/
榀
214
穿墙螺栓
ф32
根
1830
按普通竹胶板模板可周转使用二次计算，本工程标准层墙体施工需用竹胶板模板（12mm厚）29634m2，约合29634m2*45元/m2=1333530元（133.35万元）；而全钢大模板造价为138万元，两者基本持平，但大模板回收率达100%，回收值为：0.142吨/m2*2486m2*1000元/吨=353012元（35.3万元）；同时可省去外墙抹灰29634m2，可节约材料费19.2万元。合计可节省资金达133.35-138+35.3+19.2=49.85万元。
使用全钢大模板体系，结构墙面出模后达到清水效果，进入装修阶段，内墙面无须再二次抹灰找平，从质量上杜绝了室内墙面砂浆空鼓、裂缝的通病，从施工成本上节约了水泥、砂的原材耗用，节约了抹灰工艺耗用工，从工期上分析，室内装修阶段的工时缩短，工程进度按照每层可以缩短1～2天计，对总工期的提前亦为可观。
从住宅使用面积上，房间长、宽方向可以增加3～5cm的使用面。
从设计安全方面分析，由于清水墙不用抹灰，楼体自重减轻，地震作用力相应减弱，结构抗震偏于安全。
3.4应用体会
全钢大模板技术的成功应用表明，采用新型模板技术，不仅可以提高工程质量，而且大大缩短了工程建设工期，节省了大量模板的使用。经济效益和社会效益均较好。