鋁合金模板體系早拆技術在高層建筑中的應用研究

劉民光（廣西建工集團第四建筑工程有限責任公司，廣西 桂林 541004）

模板體系的發展與建筑物施工工藝的提升密切相關，在目前的可利用材料中，高層建筑模板體系出現木模板、鋼模板、竹模板、玻璃鋼模板、鋁合金模板等，并且在保證安全的前提下，結構模板體系也趨向于便于施工、標準化、輕型化、系列化和商品化，盡可能增加模板體系的周轉效率，提供構件的零部件，并建立標準化的模板體系，通過完善模板體系的連接方式、調節方式、承載方式，達到高效率和高質量施工的目的[1]。鋁合金模板由于具有高強度、綠色化和裝配化等優點，成為高層建筑中混凝土施工的首選模板體系。隨著高層建筑的施工體量越來越大，施工周期越來越嚴苛，常規的模板支護體系一次性投入量大、周轉時間長，已不能滿足現代大跨度高層建筑的施工，為了提高模板的循環利用效率，充分利用資源，減小工程建設成本，縮短拆模時間成為鋁合金模板工程施工中亟待解決的問題[2-3]。

在應用鋁合金模板早拆技術時，將模板支撐體系分為早拆體系和后拆體系，早拆部分在支撐梁底模和樓板支撐楞梁中設定可活動的支托，待混凝土澆筑成型達到一定強度后（一般為設計值強度值的50%），拆除梁底和樓板底模板，用于模板周轉，同時保留部分豎向支撐頂桿和早拆支撐頭，結構的安全度不受影響，從而達到早拆的目的[4-5]。

1 工程概況

廣西北海彰泰紅樹灣項目高層住宅區由10棟混凝土框架剪力墻結構組成，建筑使用年限50年，建筑高度最高為91.3m，建筑層數31 層，首層建筑層高為4m，標準層層高為2.9m，設置1 層地下室，地下室層高為3.2m?；A結構形式為筏板基礎+混凝土管樁。其中，6#樓由100m2、88m2和75m2兩種戶型組成，2 梯6 戶，中間戶型為88m2，兩側對側布置100m2、88m2。

鋁合金模板主要應用于結構的主體部分，包括梁、板、柱和墻體。結構墻體厚度為300mm，混凝土強度等級為C55；梁截面主要有5 種，其截面尺寸分別為200mm × 350mm、250mm × 500mm、250mm × 350mm、150mm×350mm 和200mm×600mm，混凝土等級為C40；柱尺寸為400mm×400mm，混凝土強度等級為C55；樓板厚度為120mm，混凝土強度等級為C40，平均每層使用鋁合金模板面積為2000m2。

2 鋁合金模板體系分析

如表1 所示，相對于鋼模板和木模板而言，鋁合金模板體系由于其具有高強度、自重輕、穩定性好、混凝土表面質量好、節約木材、周轉使用率高、施工效率高、回收價值高等諸多優點，在高層建筑施工中得到廣泛應用。

表1 鋁合金模板與鋼模板和木模板體系性能對比

如圖1 所示，鋁合金模板體系主要由模板系統、支撐系統、緊固系統和附件系統組成。模板系統主要包括墻身板、樓面板、梁柱板和樓梯等模板，為確?；炷两Y構澆筑時，混凝土能夠按照設計要求準確成型，鋁合金模板體系通過平整面板與轉角C形槽實現陰角連接，從而構成混凝土結構施工所需的封閉面。C形槽主要作用于梁底，起到承載傳遞力作用。

圖1 高層建筑鋁合金模板支護

支撐系統是由豎向鋼管支撐、水平拉桿和斜向剪刀支撐組成的一體化構件，主要起到支撐作用。其中，豎向支撐可以準確調節標高，斜向支撐則可以準確調節墻體的垂直度，整個支撐系統的可控誤差范圍在3mm～5mm 內，這樣可以確保樓面、梁底及懸挑結構的支撐穩固[6]。

緊固系統的主要功能是保證模板在成型時結構的寬度尺寸，以及在澆筑混凝土時不產生變形、脹模、爆模等現象[7]。緊固背楞可以控制墻體的平整度，使得小塊的墻板連接在一起，而穿墻螺桿則可以控制截面尺寸。

附件系統主要包括銷釘銷片、吊模、企口壓槽板、滴水線等部件，這些是模板的連接構件，能夠將單個模板連接成一個完整的系統。此外，還有一些如鉤子、錘子、灰鏟、工作凳、拆模器、傳料口、吊架、脫模劑等輔助工具和設備也屬于附件系統的范疇[8-9]。

黃劍還有許多著名的七彩金作品，如《嫦娥奔月》《洞庭龍女》《冬奧之夢》《紫氣東來》《采蓮圖》《唐代三杰》《玉樹花開》等，每一件都產生了良好的社會影響。另外黃劍還會在她的其它類型的作品中，比如奧運雕塑《明皇貴妃馬球圖》、大型紀念碑群雕《山鄉巨變》中用七彩金做一些動植物作點綴，如同美女胸前的七彩別針，佛陀手中的念珠，是民族意象的璀璨標志。

項目中使用的鋁模板主要為AL6061 鋁模板和AL6063 鋁模板，模板厚度為3mm、3.5mm、4.0mm 和5.0mm；背楞為Q235 鋼，規格為60mm×40mm×2mm、60mm×40mm×1.5mm；銷子為Q235鋼，直徑為16mm，長度為50mm；楔片為Q235 鋼，規格為75mm×24mm×3mm；豎向背楞為Q235 鋼，規格為50mm×30mm×1.5mm；單支頂為Q235 鋼，直徑為60mm，厚度為2.5mm；陽角鋁角為AL6063，厚度為6mm。

3 鋁合金模板體系早拆對結構強度的影響

混凝土澆筑完成后，其強度隨著齡期和水化過程而增加，且在早期（7d）內增長較快?；炷翉姸仁艿江h境濕度和初期結構靜力的影響。環境濕度是為了保證水泥顆粒能夠有效充分地發生水化反應，這在養護過程中可以采取增濕保濕的措施進行克服，而靜力部分對混凝土早期強度的影響主要是由于模板結構體系轉換的變化導致的。當混凝土早期強度還沒有達到設計強度時拆除模板，混凝土結構內部微結構會發生不可逆的變化，在后期的承載性能中，受到較小的壓力可能引起較大的破壞。因此，鋁合金模板體系早拆對結構強度影響的研究十分必要，考察的指標包括抗壓強度、抗拉強度和彈性模量。

混凝土早期的抗壓強度可以根據施拉特公式進行換算，其換算方法為混凝土28d齡期強度標準值按對數比率進行計算，如公式（1）所示。

式中f28為混凝土標準養護下28d 的單軸抗壓強度，可以由預留混凝土立方體試塊經過室內試驗得到，MPa；fn為混凝土標準養護下第n天的單軸抗壓強度，MPa。

混凝土早期抗拉強度則基于彈性理論，采用圓柱體劈裂試驗測定的抗拉強度進行換算，其計算方法如公式（2）所示。

式中σ為混凝土早期抗拉強度，MPa；F為劈裂試驗混凝土的破壞荷載，kN；d為圓柱體的直徑，m；l為圓柱體的長度，m。

混凝土彈性模量隨著時間的變化有著以下相關關系：

式中E（28）為混凝土標準養護下28d的彈性模量，MPa；t為混凝土標準養護時間，d；E（t）為混凝土標準養護下第t天的彈性模量，MPa。

為了研究鋁合金模板體系早拆技術對結構強度的影響，以混凝土樓板為例，運用現場試驗的方法對混凝土養護不同齡期后的強度進行測試，并對測試結果與公式（1）～公式（3）進行比較，結果如圖2～圖4所示。

圖2 混凝土樓板抗壓強度變化

從圖2 中可以看出，隨著時間的增加，混凝土樓板的抗壓強度理論值呈非線性增加，混凝土早期強度的實測值與理論值存在較大差距，并隨著時間增加不斷與理論值接近。

從圖3 中可以看出，隨著時間的增加，混凝土樓板的抗拉強度理論值呈線性增加，混凝土早期抗拉強度的實測值與理論值存在較大差距，并隨著時間增加不斷與理論值接近。

圖3 混凝土樓板的抗拉強度變化

從圖4 中可以看出，隨著時間的增加，混凝土樓板的彈性模量理論值呈非線線性增加，并趨于收斂，混凝土早期彈性模量的實測值與理論值存在較大差距，并隨著時間增加不斷與理論值接近。

圖4 混凝土樓板的彈性模量變化

4 鋁合金模板體系早拆時間的確定

從圖2中可以看出，混凝土抗壓強度標準養護28d時為43MPa，而在養護10d時，抗壓強度為20MPa，養護15d 時，抗壓強度為25MPa，按照GB 50204-2002《混凝土結構工程施工質量驗收規范》的要求，混凝土強度需要滿足不小于設計強度50%時方可拆除模板，因此，按抗壓強度指標確定早拆時間不小于15d。

從圖3中可以看出，混凝土抗拉強度標準養護28d時為1.65MPa，而在養護10d時，抗壓強度為0.8MPa，養護15d 時，抗壓強度為1.2MPa，因此，按抗拉強度指標確定早拆時間不小于15d。

從圖4中可以看出，混凝土彈性模量標準養護28d時為35.7GPa，而在養護7d 時，抗壓強度為12.6GPa，養護10d時，抗壓強度為22GPa，因此，按彈性模量指標確定早拆時間不小于10d。

綜合以上分析可知，鋁合金模板體系早拆時間不得早于15d。

5 結語

（1）隨著時間的增加，混凝土樓板的抗壓強度理論值呈非線性增加，抗拉強度理論值呈線性增加，彈性模量理論值呈非線線性增加，并趨于收斂。

（2）早期各強度指標的實測值與理論值存在較大差距，并隨著時間增加不斷與理論值接近。

（3）混凝土強度需要滿足不小于設計強度50%時方可拆除模板，綜合分析抗壓強度、抗拉強度和彈性模量可知，鋁合金模板體系早拆時間不得早于15d。