陸建飛

江蘇環(huán)宇建筑設備制造有限公司是中南控股集團屬下的一個子公司，公司在經(jīng)歷了十余年的自身努力，在上級領導及各位同行的關(guān)心下，已經(jīng)形成了一定規(guī)模。公司形成了以建筑模板、建筑機械、活動板房、鋼結(jié)構(gòu)、電纜橋架、配電箱及配套產(chǎn)品的生產(chǎn)體系。

一、概述

鋼模由于其強度高、剛度好，表面平整光滑及經(jīng)久耐用的特點而在我國混凝土結(jié)構(gòu)施工中已廣泛使用二、三十年。在這二、三十年中，鋼模在結(jié)構(gòu)、選材等方面均未有較大的改進，設計粗糙、結(jié)構(gòu)既單一又笨重、維修及更改困難、靈活通用性差等缺點導致其越來越不能適應日益多樣化、復雜化的混凝土結(jié)構(gòu)的施工。雖然目前新型模板材料層出不窮，特別是膠合板的使用，克服了鋼模存在的缺點，易于現(xiàn)場制作和修改、保溫性能好、表面光潔，但在強度和剛度方面始終與鋼模相比存在很多缺陷，而且國內(nèi)新型模板材料價格昂貴且質(zhì)量極不穩(wěn)定，這些因素使其終究無法完全替代大鋼模。因此，優(yōu)化大鋼模的結(jié)構(gòu)、改善大鋼模的性能、推行新型節(jié)約、環(huán)保材料的應用將勢在必行。

二、設計總體要求

模板體系在各種混凝土結(jié)構(gòu)施工中占有舉足輕重的地位，往往左右施工質(zhì)量、速度和成本；同時，模板體系的施工又同混凝土結(jié)構(gòu)施工的其他工序相互關(guān)聯(lián)，密不可分。因此，模板體系設計的首要點就是從大局出發(fā)，了解結(jié)構(gòu)設計及整體施工組織和方案，明確其它工序的施工對模板體系的影響和要求，確定模板施工方案。

在混凝土結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和進度要求越來越高的同時，工程造價卻越來越低。因此，在模板體系設計時，一方面要確保模板的強度和剛度，模板板面平整光滑且?guī)缀纬叽缯`差??；而另一方面又要求模板體系結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，靈活通用性強，模板支撐數(shù)量少、裝拆方便快捷且用工量少。

針對我國建筑業(yè)目前存在的情況，公司除了繼續(xù)生產(chǎn)原有86型模板，把原有模板做精做強外，2005年又投資一千多萬人民幣從法國引進一套CB10新型模板生產(chǎn)技術(shù)，新型模板已申報國家九項專利，且已獲得國家批準有：建筑平模 （外觀設計）、建筑角模 （外觀設計）、銷 （外觀設計）、插銷 （實用新型）、卡銷 （實用新型）、快速拼接件 （實用新型）、點接觸定位機構(gòu)（實用新型）、 模板 （實用新型）、 模板 （發(fā)明）。

1.CB10新型模板相鄰平模板之間通過插銷式快速連接件連接，平模板上裝支撐架、平模板上裝施工托架，使裝拆十分方便。

2.CB10新型模板有 “L”形銷體，銷體的長臂上裝壓簧，壓簧一端與銷體端部的突體接觸，壓簧另一端與套裝在銷體臂上的固定體接觸，結(jié)構(gòu)合理，使用方便，連接、拆卸方便，操作簡單，不易丟失。

3.CB10新型模板的快速拼裝件，有分別固定于兩側(cè)的套管，銷體穿裝在套管中，用螺母鎖緊?？焖倨囱b件結(jié)構(gòu)合理、使用方便，連接、拆卸方便，操作簡單，提高工作效率，且連接牢靠。

4.CB10新型模板的連接通過點狀接觸體相互接觸，平模板拆卸時，可方便地將施工時漏在平模板左右連接縫隙中的水泥砂漿材料去除，使施工方便、簡單，提高工作效率。

5.CB10新型模板寬度最大為2400mm，并且以300mm為模數(shù)，增加了模板的周轉(zhuǎn)次數(shù)，降低了材料消耗。

6.CB10新型模板之間的連接只有三只連接螺栓，拼裝方便節(jié)約時間，并且既起到連接作用又起到定位作用，增加了模板拼裝后的平面度。

7.CB10新型模板的支架按簡化結(jié)構(gòu)、降低成本的原則來設計。

CB10新型模板拼裝簡圖

三、CB10新型模板的結(jié)構(gòu)

鋼模體系通常包含板面及板面加勁肋、模板支撐、施工腳手架、模板裝拆體系等諸多部分，施工腳手架、模板裝拆體系及其他專用輔助設施的結(jié)構(gòu)。

長期以來，國內(nèi)建筑業(yè)所使用的鋼模的結(jié)構(gòu)幾乎千遍一律：

1.板面加勁肋雙向 （即沿板面的縱橫向）設置；加勁肋一般分大、小肋，大肋基本上全部采用槽鋼制作，而小肋既有采用角鋼又有采用槽鋼的；加勁肋與板面采用電焊聯(lián)接成一個整體。模板結(jié)構(gòu)復雜、加工難度和加工量大，一般僅適合于專業(yè)化工廠制作且因電焊熱量和焊縫收縮的影響，整塊模板存在不易校正的變形；不能充分發(fā)揮材料的性能，既浪費了材料又增加了模板的重量；靈活通用性差。

2.采用設置有眼孔的槽鋼作為板面邊框，板面與板面之間的連接通過板面邊框采用螺栓或鋼銷連接。槽鋼眼孔的孔徑和位置精度要求高，加工難度大，且多次裝拆極易使眼孔變形，板面與板面之間的裝配位置精度難以保證。

3.模板支撐剛度差、數(shù)量多。特別是墻或柱模板支撐基本上都采用槽鋼或工字鋼作為背杠并設置大量的穿墻拉桿 （對拉桿），裝拆速度慢、用工多，模板支撐重量大，且由于大量的穿墻拉桿而導致混凝土表面質(zhì)量差且修補工作量大。

CB10新型模板結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，且能滿足強度、鋼度的要求。以高度為3m，寬度為2.4m的新型模板為例，橫向加強筋為2mm板折成的C型鋼，豎向2道背楞，左右用3只連接螺栓，上下有2只連接螺栓且中間有1只定位螺栓，模板底部有2只調(diào)節(jié)螺栓，可在使用中隨時調(diào)節(jié)支模的高度。模板中帶有支撐架及施工托架，給施工節(jié)約了時間和成本。CB10新型模板能在很大程度上減少穿墻拉桿或支撐鋼桁架的構(gòu)件的數(shù)量并節(jié)約材料，加快模板裝拆速度，減少模板施工用工量，確?；炷帘砻尜|(zhì)量而且易于保證模板安裝精度；另一方面，在高層建筑中還可采用鋼桁架兼作施工腳手架，使高層建筑用施工腳手架的搭設問題迎刃而解。

四、CB10新型模板的加工

沒有優(yōu)秀的生產(chǎn)實力，再好的設計也成不了優(yōu)秀的產(chǎn)品，江蘇環(huán)宇建筑設備制造有限公司引進法國技術(shù)，自行研制了一條模板生產(chǎn)流水線，擁有國內(nèi)最大的一臺激光切割機，切割范圍為2m×3.4m，切割精度在0.1mm范圍內(nèi)，激光切割基本上無熱變形，有面板拼接自動焊機，有加強筋自動焊機，有自動噴漆烘干系統(tǒng)，每步工序有專門夾具。

CB10鋼模制作允許偏差

五、CB10新型模板強度計算

基本條件：模板的面板高度為H=3.0m，用于墻體混凝土澆筑。由于現(xiàn)階段混凝土澆筑采用泵送混凝土，其坍落度為160mm～180mm，混凝土的澆筑速度較快 （澆筑速度>6m/h）。根據(jù)試驗測試結(jié)果以及國內(nèi)外規(guī)范的設計計算公式，確定作用于模板面板上的最大側(cè)壓力標準值取值為： F=γcH=24×3=72kN/m2。

1.面板的驗算

新澆筑的混凝土側(cè)壓力均勻作用于鋼模板面板上，將鋼模板面板視為三跨連續(xù)梁，加強筋視為梁的支點，梁寬取為200mm。按照最大側(cè)壓力對鋼模板面板的強度和剛度進行驗算。其中，面板采用Q235鋼材，面板厚度為5mm。

承載力驗算時，采用荷載設計值，其值為：

Fs=0.9×72×1.2=77.76kN/m2

q=77.76×0.2=15.6kN/m

剛度驗算時，采用荷載標準值。

q’ =72×0.2=14.4kN/m

面板驗算的簡圖見下圖：

面板的最大彎矩值為：Mmax=0.1×15.6×0.232=0.083kNm

面板的最大撓度值為：

2.加強筋驗算

新澆筑的混凝土側(cè)壓力均勻通過鋼模板面板傳遞至加強筋，加強筋支撐于槽鋼之上，加強筋截面為U形，高度和寬度均為80mm，鋼板厚度為3mm，加強筋的驗算簡圖見下圖：

承載力驗算時，采用荷載設計值，其值為：

Fs=0.9×72×1.2=77.76kN/m2

q=77.76×0.23=17.9kN/m

剛度驗算時，采用荷載標準值。

q’ =72×0.23=16.56kN/m

加強筋截面最大彎矩值為：Mmax=0.125×17.9×1.22=3.2kNm （位于槽鋼支撐點處）

面板的最大撓度值為：

=2.7mm<1200/250=4.8mm （滿足要求）

3.槽鋼驗算

槽鋼作為加強筋的支撐，共設置三道對拉螺栓支撐且槽鋼端部與鋼模板鉸接。槽鋼驗算的計算簡圖見下圖：

承載力驗算時，采用荷載設計值，其值為：

Fs=0.9×72×1.2=77.76kN/m2

q=77.76×1.2=93.31kN/m

槽鋼截面最大彎矩值為：Mmax=9.77kNm （位于對拉螺栓支撐點處）

剛度驗算時，采用荷載標準值。

q’ =72×1.2=86.4kN/m

5.整體性驗算

為考查鋼模板的整體，采用有限元軟件ANSYS建立鋼模板的整體模型 （見下圖），選取混凝土澆筑過程中的最大側(cè)壓力均勻作用于鋼模板面板上，分析鋼模板作為一個整體在混凝土澆筑過程中的受力狀態(tài)。

根據(jù)計算結(jié)果可得，鋼模板的承載力和剛度均滿足要求，能夠保證新澆筑混凝土的施工質(zhì)量。在混凝土澆筑過程中，鋼模板的面板的變形均較小 （≤0.5mm），模型計算只選取了一塊模板單元，故在鋼模板面板的四個角處變形相對較大 （2mm），而實際施工過程中模板單元之間采取可靠連接進行拼接，大大減

4.對拉螺栓驗算

根據(jù)槽鋼的驗算結(jié)果可得，對拉螺栓承受的最大荷載為96.4kN。

鋼模板整體計算分析模型

鋼模板的變形圖 （mm）

選用由Q235鋼材制作而成的M32對拉螺栓，其凈截面積為A=804.2mm2，則：少了鋼模板面板角點的變形，滿足混凝土澆筑剛度要求，能夠保證外觀質(zhì)量。同時，根據(jù)計算結(jié)果可得，整個模板體系的構(gòu)件應力相對較小 （≤50MPa），滿足承載力要求。

鋼模板的應力圖 （MPa）

六、CB10新型模板的優(yōu)點

與86型模板相比，CB10型模板優(yōu)點明顯：

1、模塊化程度高；2、通用性好；3精度高，強度大；4、節(jié)約工時；5、配件不會丟失，減少了配件的損耗；6、易于裝配；7支架系統(tǒng)可收放，易于運輸。

七、CB10新型模板使用效果

CB10新型模板使用后保證了清水混凝土表面光潔，色澤鮮明，線條清晰，墻面順直，經(jīng)工程質(zhì)量檢驗清水混凝土外墻面達到清水飾面效果。