拼装式混凝土构件模板设计

袁俊青

(中铁十七局集团第三工程有限公司,河北 石家庄 050081)



拼装式混凝土构件模板设计

袁俊青

(中铁十七局集团第三工程有限公司,河北 石家庄 050081)

摘要：针对传统的钢模板面板易损坏、支撑系统不易损坏，从而导致模板寿命下降、材料浪费的问题，提出了拼装式模板结构的设计方案，并详细说明了平面模板及弧形模板两类模板的拼装工艺。拼装式混凝土构件模板实现了钢模板面板和型钢支撑系统的分离，对局部损毁模板可进行修复和更换，极大的提高了型钢支撑的利用率；同时模板的通用性强，适用于不同混凝土结构尺寸，经济效益显著。

关键词：平面模板；弧形模板；面板；支撑系统；连接板；拼装；设计

1 模板设计现状

模板是新浇混凝土成型的模具以及支承模具的一整套构造体系。模板按制作材料划分有工字木梁模板、木胶合板模板、竹胶合板模板、钢模板等，其中木梁模板采用工字木梁与面板组合式设计[1-3]。目前，建筑工程施工多采用钢模板，一般采用型钢作为支撑系统以支撑模板面板。换言之，模板由型钢支撑和面板组成。钢模板均根据混凝土构件的尺寸进行加工，为确保混凝土结构的外观质量及尺寸，模板须具有足够的刚度以确保其稳定性。理论上，钢模板可多次周转使用，但实际上钢模板周转期次数非常有限，往往一个工点工程完工后，模板随之报废。笔者调查发现，现行的钢模板存在如下弊端：①模板面板经多次使用后，容易发生翘曲变形，在使用加固过程中，常因设置对拉杆而留下孔洞；②使用过程受空气侵蚀，面板很容易发生锈蚀；③所需加工的混凝土构件尺寸不同时，需要使用不同尺寸规格的模板，导致模板的制作量加大，不断需要加工不同尺寸的模板，增加工程建设成本。④由于面板与型钢支撑焊接在一起，多数模板在使用过程中因面板出现变形、严重锈蚀、损毁等状况时，虽然型钢支撑依然状况良好，但却无法重复利用，造成了钢材的浪费。为提高混凝土模板使用率、减少钢材损耗，针对以上问题，笔者提出了一种新型的拼装式混凝土构件模板设计及拼装工艺，以期对类似工程提供借鉴和参考。

2 拼装式混凝土构件模板设计

传统工程施工中的模板可分为平面模板和弧形(曲面)模板两大类型，拼装式混凝土构件模板的设计原理是将模板面板与型钢支撑采用分离式设计，采用螺栓连接，以实现替换损坏面板的目的。考虑到拼装对接的问题，平面模板与弧形模板连接部的设计有所不同，下面分别予以说明。

2.1 平面拼装模板

拼装式混凝土构件模板由型钢支撑、连接板、面板、螺杆、螺母和垫片6部分组成，模板面板与连接板焊接在一起，螺杆焊接在连接板上，然后采用螺母与型钢支撑连接成一个整体，如图1所示。

图1　拼装式混凝土构件模板

2.1.1 型钢支撑

型钢支撑由模板竖向背楞和横向背楞按“井”字形布置组成，横、竖向背楞可采用∠100×63角钢、槽钢100×48×5.3等材料加工,间距一般设置为30～50 cm；为防止型钢支撑变形，其必须满足一定的刚度。可根据现场混凝土面浇筑面积，适当调整横竖向背楞间距，必要时增加斜撑。

2.1.2 连接板

连接板的主要作用是加强安装螺栓连接部面板处的刚度，以防止在模板安装过程中紧固螺栓时造成面板的凹陷变形；同时保证型钢支撑与面板无间隙连接，防止混凝土浇筑过程中引起面板变形。连接板设计可采用以下两种方式：

(1)投影布置方案是连接板按型钢支撑在面板上的垂直投影设计，如图2所示。

图2　连接板布置示意图

(2)排列布置是在每个螺栓连接部设置一个方形连接板，型钢支撑与连接板之间间隙部分采用木板、竹板或塑料板充填，以确保模板面板与型钢支撑紧密贴合。为方便模板制作，充填材料按其对照位置粘接在型钢支撑上，如图3所示。

图3 排列布置空隙填充示意图

2.2 弧形拼装模板

由于弧形模板面板为曲面，在制作弧形拼装模板时，采用平面拼装模板的连接方式无法实现面板与型钢支撑的连接，因此对弧形拼装模板连接方式进行改进。改进连接方案是：首先，在连接板上焊接长1～2 cm螺栓套筒，型钢支撑与面板之间空隙部分采用充填材料填充，充填材料与螺栓套筒、连接板对应位置预留孔洞和凹槽。为方便安装，预留孔直径略大于螺栓套管，充填材料厚度需保证模板拼接完成后，在螺栓套筒顶部与型钢支撑之间保留一定的间隙，间隙设定根据填充材料变形量控制，一般可设置为2～3 mm,充填填料与型钢支撑粘合固定。然后，将带螺栓套筒连接板的面板与型钢支撑拼接，安装与螺栓套筒配套的螺母，螺母长度不宜过长，应满足紧固要求。弧形拼装模板连接构造如图4所示。

3 模板拼装工艺

模板拼装和更换过程中，为提高工作效率，避免在模板组合拼装、分离过程中造成对模板型钢支撑和面板的损坏，针对平面模板和圆弧形模板分别采用不同的拼接工艺。

图4 弧形拼装模板连接部构造示意图

3.1 平面模板拼装工艺

在施工现场选取较为平整的场地，必要时对场地进行硬化、平整。采用方木支撑，保证方木上表面平整，需要更换面板的模板平放在方木上，拆卸螺栓，分离面板和型钢支撑并移除。将替换的面板置于方木平台上，人工将分离后的型钢支撑与替换面板对齐拼装，紧固螺栓，拼装完成后，采用靠尺对面板平整度进行检测，通过紧固螺栓进行微调。

3.2 弧形模板拼装工艺

弧形模板由于面板具有一定的弧度，采用垂直对接方式拼装很容易导致弧形面板和型钢支撑的变形，因此，对于弧形模板的拼装，应采用水平对接的方式。拼装工艺如图5所示。

图5 弧形模板拼装示意图

拼装弧形模板前，根据模板曲面半径，在安装场地固定3～5根立柱，将型钢支撑紧靠立柱。型钢支撑底部采用方木支垫，以保证型钢支撑底部平整。采用吸盘吸附在面板曲面内侧，人工移动至型钢支撑内，面板与型钢支撑上下错开横向填充材料的宽度，对齐面板和型钢支撑，沿型钢支撑上预留的对应槽道滑移，对齐螺栓孔，安装螺栓。竖向模板面板和型钢支撑空隙，采用带有相应弧度的木条填充，在型钢支撑竖向支撑上预留小孔，采用螺丝钉固定。模板拼装完成后，采用靠尺对面板平整度进行检测，通过紧固螺栓进行微调。

4 效益分析

4.1 降低了模板用料

根据测算，一般钢模板面料用量占整体模板1/7～1/6的重量。由于拼装组合模板其面板与型钢支撑是通过连接板螺栓连接的，因此，当面板损坏后，可以将型钢支撑拆卸下来继续使用，避免了重新加工或二次改造模板而增加工程成本，降低了钢材用量。对于局部损坏模板面板，可切除损坏部分，仅加工损坏区域的面板替换安装，间接提高了模板面板的使用率。

4.2 提高了模板的通用性和改造效率

由于模板型钢支撑与面板是分离的，可根据所需加工的混凝土构件尺寸，随意组合成不同尺寸的模板，适用不同规格的混凝土构件施工，其通用性极强。模板改造过程中，无须借助电器设备，不用调运至模板加工场地，施工现场人工配合即可完成模板的改造，方便快捷，改造效率高。

5 结论与建议

拼装式混凝土构件模板实现了钢模板面板和型钢支撑的分离，对局部损毁模板可进行修复和更换，极大的提高了型钢支撑的利用率；同时模板的通用性强，适用于不同混凝土结构尺寸。由于更换操作简便，无须借助电器设备，施工现场即可对模板进行改造，提高了模板改造效率。对于拼装模板的面板，在满足结构施工要求的前提下，可以采用轻质材料，降低模板自重，便于施工操作。由于拼装式模板要求精度高，在实际工程施工过程中，应规范模板使用，防止操作不当造成型钢支撑变形。此外，模板面板与填充材料之间为贴合连接，为确保密贴，可在填充材料与面板之间增加橡胶垫片。

参考文献

[1]沈德建,吴胜兴,张 莉,等.模板类型对混凝土温度影响分析[J].施工技术,2010(12):63-66

[2]陶贤勇.工字木梁悬臂模板系统在薄壁高墩施工中的应用[J].世界桥梁,2004(2):32-34

[3]吴若明.新型工字木梁模板在高墩施工中的应用[J].石家庄铁道大学学报：自然科学版,2013(S1):191-193，197

收稿日期：2016-04-15

作者简介：袁俊青(1983—)，男，工程师，主要从事桥梁、隧道工程施工技术管理工作543964076@qq.com

DOI：10.13219/j.gjgyat.2016.04.020

中图分类号：TU755.2

文献标识码：B

文章编号：1672-3953(2016)04-0078-03

On the Design of the Assembled Form for Concrete Members

Yuan Junqing

(3rd Engineering Co. Ltd. of the 17th Bureau Group of China Railway,Shijiazhuang 050081,China)

Abstract:Aiming at solving the problem of the surface of the traditional steel form being liable to being damaged but the supporting system not being liable to being damaged, which often results in the service life of the form being shortened and wasting materials,a new design scheme for an assembled form structure is put forward in the paper,with the assembling processes for both the plane form and the circular form dealt with in detail.The assembled form for concrete members makes it possible that the surface forming plates are separable from the supporting systems made up of section steel members. When local sections of a form are damaged, they can be repaired or replaced,which helps greatly improve the utilization rate of the steel support made up of section steel members. In the meantime, this kind of forms is very powerful in universality, widely applicable to concrete structures of different sizes.The application of the form may help achieve outstanding economic benefits.

Key words:plane form;circular form;panel;support system;connection plate;assemble;design