高层建筑大模板体系应用技术论文.docx
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高层建筑大模板体系应用技术论文
高层建筑大模板体系施工工法
编制单位：
中建七局四公司
编制人：
于华珍史少博王德献曾进
1前言
大模板施工技术是近几年发展起来的较成熟的单项施工技术，现在已成为剪力墙体系高层建筑的主要施工方法之一，我们把大模板和整体提升式脚手架结合起来并加以完善，形成了外墙大模板和整体提升式脚手架成套施工技术。
2特点
2.1大模板整体刚度好，表面平整光滑，易控制墙体平整度和垂直度，异形部位定型化，期尺寸与外墙高度和宽度相适应，施工误差较小。
2.2大模板整体刚度好，对拉螺栓固定，施工时易养护，模板的消耗量相对于普通的支模方法耗损量少。
2.3大模板施工，工艺简单，施工速度快，劳动强度低，装修的湿作业减少，而且房屋的整体性好，抗震能力强，有广阔的发展前途。
3适用范围
适用于所有的外墙是全剪力墙结构或部分剪力墙结构的高层建筑物。
4工艺原理
该大模板体系是根据该工程的结构设计而制作的，其主要工艺原理是：
主要采用角钢框、竹夹板现场制作拼装成大模板。
用塔吊整体吊运安装并用螺杆加固并校正即可
施工前在地面上采用角钢框、竹夹板现场制作拼装成大模板，成型后，用塔吊整体吊运安装并用螺杆加固并校正。
外墙浇筑砼时，在整体提升式脚手架上利用快拆头顶升大模板同室内满堂脚手架拉结，同时架体同大模板分离。
砼浇筑完毕，及时调节快拆头使大模板在自重的作用下同墙体脱离，接着把大模板固定在外架上，随同整体提升式脚手架一起提升。
5施工准备
5.1大模板设计
平模（内外墙）：
由面板和钢框及钢管组合架背枋共同组成。
面板采用12mm厚竹胶大模板（1220×2440×12），面板背面为∠50×5角钢组成的钢框。
钢框大小根据面板尺寸而定，面板背面次梁为横肋，间距根据砼侧压力而定，间距为300mm，主梁采用竖肋由两根钢管组成，间距为500mm。
角模：
阳角模采用∠63×5角钢制作，阴角模采用∠50×5角钢框加面板制作而成。
辅助零件：
穿墙螺栓为承受大模板侧压力的构件，直径由计算确定，穿墙套管采用PVC管。
螺栓与钢管背枋固定用蝴蝶卡或100[14#槽钢。
5.2设计计算
5.2.1计算原则
5.2.1.1为简化计算，计算面板是不考虑横肋与面板的共同作用，按五跨等截面连梁计算，横竖肋不考虑共同作用，各自单独计算。
5.2.1.2荷载仅考虑砼产生的侧压力，不考虑其它荷载。
5.2.1.3为满足砼验收标准，变形允许值为L/400。
5.2.1.4新浇砼对模板的侧压力，可按下列两式计算取小值：
P=[0.4+150/（T+30）Ks·Kw·V1/3]×10
P=25H
P为砼的侧压力（KN/m2），T为砼浇筑温度，Ks为外加剂修正系数，不掺取1.0，掺缓凝剂取1.2，Kw为砼坍落度修正系数，取1.15，V为砼浇筑速度（m/h），H为砼浇筑高度。
取最不利时期为冬季施工，砼温度为10℃左右。
P1=[0.4+150÷（10+30）×1×1.15×4.551/3]×10=75.6KN/m2
P2=25H=25×4.55=113.75KN/m2
则侧压力取值q=P1=75.6KN/m2
5.2.2面板计算
面板材料用12厚竹胶合板，规格为1220×2440，弹性模量E=4.5×104N/m2,抗弯强度为[f]=55N/m2。
为简化计算，在偏于安全的情况下，模板的侧压力取下边缘值
q=75.6KN/m2。
5.2.2.1内力计算
ql2=75.6×0.32=6.804KN
I=1/12×bh3=1/12×1000×123
=14.4×104m4
W=1/6×bh2=1/61000×122
=2.4×104m3
根据静力学原理，经计算可得：
最大支座弯矩MB=ME=-0.105ql2=-0.105×6804=714.4N·m
最大跨中弯矩MAB=MEF=0.078ql2=0.078×6804=530.7N·m
5.2.2.2强度计算
σ=Mmax/γx·W=714.4×103/（1.05×2.4×104）=28.3N/m2﹤55N/m2
5.2.2.3挠度计算
AB跨挠度最大，则：
ql4/100EI=75600×0.3×3003/（100×4.5×104×14.4×104）=0.954mm
fq=0.644×0.954=0.61mm
5.2.3横肋计算
横肋为∠50×5，间距为300。
截面特性查表得知：
抵抗矩为W=7.89×103mm3,I=11.2×104mm4
5.2.3.1内力计算
按最不利情况，则：
q=75.6×0.3=22.7KN/m
根据静力学原理和弯矩分配法可得：
支座最大弯矩MB=635N·m
跨中最大弯矩MBC=236.5N·m
5.2.3.2强度计算
σ=Mmax/W=6.35×105/7.89×103=80.5N/mm2﹤170N/mm2
5.2.3.3挠度计算
由于均布荷载产生的挠度
fq=15qωs§l4/360EI
=15×22.7×0.3125×0.54/（360×2.1×105×11.2×104）=0.78mm
由于外弯矩产生的挠度
M1=136N·mM2=635N·mM0=M1-M2=635-136=499N·m
ωR§=0.25ωD§=0.375
fm=（3M1ωR§l2+M0ωD§）
=5002×（3×136×103×0.25×499×103×0.375）=0.51mm
f=fq-fm=0.78-0.51=0.26mm
5.2.4竖肋计算
竖肋采用φ48×1.5钢管，W=2.47cm3
5.2.4.1内力计算
竖肋虽只与横肋接触，但为简化计算，仍按板上均布荷载计算。
经计算：
q1=27.4KN/mq2=35.9KN/m
q0=q2-q1=8.5KN/m
根据静力学原理和弯矩分配法可得：
支座最大弯矩为：
MB=845N·m
跨中最大弯矩为：
MBA=579N·m
σ=Mmax/γx·W
=845×103/（1.05×2×2.47×103×2）=163N/mm2﹤170N/mm2
5.2.4.3挠度计算
M1=268N·mM2=845N·mM0=M2-M1=577N·m
fq=l4[15q1ωs§+q0ζ（7-10ζ2+3ζ4）]ζ=0.5（发生在跨中）
fq=5504×[（15×27.4×0.3125）+8.4×0.5×（7-10×0.52+3×0.54）]/
（360×2.1×105×2×5.93×104）
=0.3mm
fm=l2（3M1ωR§+M0ωD§）/6EI
fm=5502×（3×268×103×0.25+577×103×0.375）/（6×2.1×105×2×5.93×104）
=0.83mm
fq-fm=0.3-0.83=-0.53mm（即无变形）
5.2.5对拉螺栓计算
螺栓所受侧压力为：
（螺栓受荷面积示意如右图）
p=（p1+p2）/2=（4.155×2500+3.605×2500）/2
=97000N,故对拉螺栓的直径为
d=[（97000×0.5×0.55×4）/3.14×170]1/2
=14.14mm
（14.14-14）/14=1%,故取直径为Φ14的圆钢作为对拉螺栓可满足受力要求。
6工艺流程及操作方法
6.1工艺流程
6.2操作要点
根据图纸设计剪力墙尺寸，确定每片大模板的尺寸、大模板的基本组成单元尺寸与竹夹板尺寸相同，即1220×2240，不符合单元模数的单独制作，阴角模尺寸为150～200。
6.2.1大模板边框制作
6.2.1.1现场用砼浇筑一焊接边框，根据边框外包和内净尺寸预埋∠50×5×80cm长的角钢作为焊接边框的卡具，确保焊接边框的成型尺寸和焊接过程不变形。
6.2.1.2所有角钢进行冷作调直。
6.2.1.3根据设计模板边
框尺寸对原材料进行下料，长
度误差控制在1mm。
6.2.1.4冲孔
边框四周模板拼装连接孔
用冲床冲出，为保持孔位准确，先根据孔位制作一标准靠模，要求各角钢在靠模上进行冲孔，孔眼直径为Φ12，误差值为±0.2mm。
6.2.1.5在焊接平台上对边框原材料进行卡回和再调直，个别型钢有误差应用薄垫片将边框垫平。
6.2.1.6焊接
先用点焊方式将框架焊连在一起，再由二人同时进行对称焊接。
6.2.2面板
不得使用脱胶、空鼓、边角不齐、板面覆膜不全的板材，板材锯割时用圆锯并应弹线，在安装时做到拼缝平整紧密。
竹夹板与横肋连接用M6平肩螺栓，先在面板上钻Φ6孔并扩孔，使螺栓连接后根部比面板底0.5mm，螺帽在横肋上。
螺栓间距不大于200mm。
板面拼缝出现高差时，应在较低的板与横肋间用薄铁片垫平，不允许刨高出的一边，装好后用修补剂批嵌全部。
6.2.3模板拼装
模板单元制作完成后，按每片模
板尺寸在平整地面上将各单元用Φ12
螺栓连接进行拼装，然后在背面用
Φ48×1.5钢管作背枋，用18#铁丝
与模板拧紧，编号备用。
6.2.4穿墙螺栓用Φ14圆钢现
场加工，要转动灵活。
7劳动力组织
按一层墙体模板配置，劳动力安排如下：
序号
工种
人数
素质
工作内容
1
技术员
1
工程师
负责整个技术工作
2
安全员
1
助工，有安全员证
负责现场安全工作
3
木工
6
高级工3人，中级工3人
负责面板的制作、拼装
4
焊工
6
高级工4人，中级工2人
负责边框制作
5
车床工
1
高级工
负责边框冲孔
6
合计
15
8质量标准及检验
8.1主要采用的标准、规范及规定
《砼工程施工及验收规范》（GB50204-2002）
《砼强度检验评定标准》（GBJ107-87）
《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2002）
《建筑施工高处作业安全技术规范》（JGJ80-91）
《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）
8.2技术要求
8.2.1所使用的角钢、槽钢、螺栓等加工的部分，必须符合《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2002）的规定，有出厂合格证明和材质证明。
8.2.2扣件的使用应符合国家标准，扣件与钢管的贴合面必须整形，应保证良好的接触面。
扣件不得有裂纹、气孔、砂眼及其它影响性能使用的缺陷；扣件活动部位应能灵活转动，旋转扣件的两旋转面间隙应小于1mm；当扣件夹牢钢管时，开口处的最小距离应不小5mm；扣件表面应进行防锈处理。
8.2.3横肋所用的角钢、竖肋所用的钢管，不得有锈蚀或变形，并有合格证书。
8.3大模板制作标准
8.3.1大模板的选材必须选用优质材料，木枋横断面必须无木结，面板必须选用新层板，扣件和钢管的使用必须符合上述要求。
8.3.2边框焊接加工过程中，应注意防止焊接变形、挠曲。
8.3.3安装质量要求
（1）大模板表面的螺钉牢固可靠；
（2）沉头螺钉的头与板面平齐；
（3）不损伤面板面膜；
（4）大模板应定期养护，刷脱模剂；
（5）面板拼缝应尽量设置在竖肋骨架上，并严密平整，不得有错搓；
（6）面板拼缝，周边接缝严密、不漏浆。
8.3.4大模板边框质量标准（详见下表）
项次
项目名称
允许偏差
1
边长误差
±2mm
2
对角线误差
±2mm
3
平面挠曲（2m托线板检查）
±2mm
4
相邻角接缝处高差
±0.5mm
8.3.5大模板面板质量标准（详见下表）
项次
项目名称
允许偏差
1
边长误差
±2mm
2
边长垂直度（2托线板检查）
±2mm
3
对角线误差
±2mm
4
相邻板面拼缝高差
0.5mm
5
板面平整度
±2mm
8.4保证质量的主要技术管理措施
8.4.1实行全面质量管理，建立QC活动小组，由技术员、质检员对各关键工序进行检查，并做好记录，有权阻止不合格的质量点进入下道工序，具有质量否决权。
8.4.2按照工艺要求，健全岗位目标责任制，全过程实施三级检验制度，即班组100%自检，工序交接100%互检，质检员100%专检。
8.4.3施工原始记录必须认真如实填写，现场资料及时整理，出现问题及时汇报，杜绝各种质量事故隐患。
9安全措施
9.1严格执行国家、行业和企业的安全生产法规和规章制度。
认真落实各级各类人员的安全生产责任制。
9.2做好安全用电及雷电防保工作；
9.3作业人员必须持证上岗；
9.4施工现场严禁烟火，划出作业区，并建立明显标志；
9.5每道工序要做好安全交底，操作地点必须达到安全要求方能进行操作。
10效益分析
采用该大模板一次性投入小，施工简便快捷，综合效益显著。
具体分析如下：
10.1投资少
该模板的型钢用量仅为23Kg/m左右（不含背枋钢管），与常规大模板相比，大大减少了投资。
10.2工程质量好
电信综合楼工程利用本模板已施工完毕，剪力墙表面平整度好，提高了砼内在和表面质量。
10.3缩短工期
采用自制大模板体系进行施工，简化施工工艺，加快施工进度，墙模的拆装吊运工序减少，操作简单，施工效率高，经测算，使用该模板，平均每层可提前工期1.5天左右。
10.4节约费用
定额人工费为79万元，实际支出人工费为63万元，节约人工费16万元，；定额材料费为267.7万元，实际发生材料费为181.2万元，节约费用为56.5万元，合计节约费用为：
72.5万元。
11工程应用实例
濮阳电信综合生产楼工程，是河南省东北部地区电话、电信、多媒体等各种数据信息交换的多功能现代化通信工程，是该地区的重点建设项目，工程总建筑面积为23825m2，结构形式为钢筋砼框架剪力墙结构。
地下一层，地上二十二层，建筑总高度为103.4m。
工程技术含量高，施工难度大，稍有不当，可能产生严重的不良影响。
我公司在基础和主体结构施工阶段，采用自制大模板体系进行施工，简化了高层建筑木模板施工的施工工艺，加快了施工进度，同时也保证了施工质量。
该工程的地基与基础、主体分部工程被濮阳市质量监督站评为优良，现工程已交付建设单位使用，并已获得了河南省工程质量最高奖——“中州杯”。
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