铝模在高层建筑中的应用

周 斌，邬明亮，祝方才，何明卫

(湖南工业大学 土木工程学院，湖南 株洲 412000)

随着国内高层建筑日益增多，模板技术要求越来越高，和铝模相比，传统木模木材消耗量大且混凝土浇筑质量难以得到保证.铝模将逐渐取代木模成为建筑市场的首选，主要原因是铝模材质轻，操作简便，且铝模的复用性较高，一般可达300 次左右.虽然铝模的初期投资大，但总体成本低，符合绿色建筑的要求[1].

1 铝模与木模施工工艺比较

传统的木模施工，施工过程中对劳动力要求高，且木模承载力较低，易发生爆模，木材耗量大，需要塔吊、卸料平台等，且混凝土成型精度低.铝模对劳动力要求不高，不需要熟练木工即可做到二次结构一次成型[2]，且墙面垂直度和水平度能达到免抹灰标准，从而提高建筑净使用面积.由于铝模板面拼缝少，不易爆模，刚度较好，承载力高达 30～402kN/m ，且变形较小，还可以重复利用，能节约大量的模板和材料费用.虽然铝模的一次性投资较高，但是其周转次数多，这样不仅减轻了工人的作业量，同时也缩减了工程用时，使得平均每层工期提升至5 d 左右，大大提升了单层的施工效率，也节省了建设单位的管理成本.铝模自身重量比较轻，每平方米的重量不足19 kg，工人操作方便，效率对比木模明显提高[3].一般来说，当铝模周转40 次左右时，其成本费基本与木模持平.

由此可见，从质量上看，铝模施工工艺相对于传统木模来说，混凝土的垂直度和平整度都有较大的提升，同时对于预留的门窗洞口、小型构件尺寸也非常准确，为后续的装饰装修工程奠定了基础，有利于工程质量的整体提升；从成本上看，铝模在前期一次性投资虽然较大，但是由于其高周转次数的优势，在高层建筑应用中平均成本更低.铝模和木模的应用指标对比见表1[3].

表1 铝模和木模应用指标对比

2 铝模关键技术的应用

铝模在标准层开始施工之前就要进场，进场后，对所有的配件进行检查，待所有配件齐全后方可进行结构施工作业.每栋楼一般配1 套模板和3 套支撑系统，其工期控制在5 d，在墙柱钢筋安装及水电安装结束，并且3 方验收合格后方可进行铝模的安装[4].在安装的过程中需用水准仪进行楼板标高的确认，看其是否符合要求，若标高过高，则需进行凿毛处理；若标高过低，则需用木垫块垫起来，将其标高误差控制在±5 mm 之内.在铝模拼装前，需对模板内层涂刷脱模剂，检查斜撑、立杆及背楞是否松动，销钉销片是否有遗漏，还应穿上对拉螺杆并套上两头圆环大小不一的PVC 管，直径较小的一端朝外，以便对后期的孔洞进行封堵并防止外面雨水进入室内；在安装时，为了减少在浇筑混凝土时漏浆现象，可以喷一些发泡胶来减少漏浆；在有需要砌筑砌块的地方，预留压槽，为后期铺设钢丝网来保证墙体的整体性和防止墙体开裂做准备.

在安装梁模板时要注意，铝模之间需要用销钉、销片来连接，并在转角处用螺栓连接，以防在浇筑混凝土时发生脱落胀模的现象，立杆应垂直且没有松动；在安装梁底模板时，需要用激光仪进行标高调平；每调整好一个墙柱就需要及时进行加固，按照图纸要求来装上背楞、斜撑和对拉螺杆，并检查是否牢固，不得过松或过紧，因为过松会很容易导致胀模现象，而过紧则会使背楞发生局部变形，影响后面的楼层的垂直度和水平度[5].在施工中，特别需要注意的地方是建筑外墙、楼梯间墙体及电梯间墙体，因为这些地方经常会发生胀模，需要外墙多加一些对拉螺栓和斜撑来控制，在楼梯间和电梯间的剪力墙需要多加一些水平方向顶杆来控制.在所有紧固构件安装完成后，需要借助铅锤来进行最后一次的垂直度及水平度调整，将其误差控制在±4 mm 以内.

为避免在拆模过程中发生大范围剥落及混凝土成型后观感差等缺陷[6]，必须在模板松动时方可拆模，否则将会使模板产生很大的破坏，从而影响模板使用寿命.

3 工程实例

本项目位于湖南省某市，用地面积约77 400 m2，地下 2 层、地上 33 层，筏板基础，剪力墙结构.地下2 层、首层及33 层为非标准层，且标高及结构变化较大，选择标准层2～32 层采用铝模施工.该项目其中1 个单元平面见图1.

图1 项目单元平面/mm

3.1 木模的计算

木模的计算是依据《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008[7]来进行，以墙模板为例，其强度和挠度值均取自常规木模的有效面积浇筑混凝土的荷载，混凝土浇筑采用溜槽、串筒或导管方式.计算参数见表2，计算简图见图2～图6.

表2 木模计算参数

图2 墙支模立面/mm

图3 面板强度计算简图

图4 面板弯矩图

图5 面板挠度计算简图

图6 面板挠度图

1)强度验算：

由此可知，强度和挠度均满足要求.

3.2 铝模的计算

铝模的计算也是依据文献[7]来进行，以墙模板为例，其强度和挠度值取自普通常规铝模的有效面积浇筑混凝土的荷载，混凝土浇筑采用溜槽、串筒或导管的方式.计算参数见表 3，计算简图见图7～图11.

表3 铝模计算参数

图7 墙支模立面/mm

图8 面板强度计算简图

图9 面板弯矩图

图10 面板挠度计算简图

图11 面板挠度图

1)强度验算：

由此可知，强度和挠度均满足要求.

从以上受力分析可知，铝模的挠度变形明显小于木模，故铝模的抵抗荷载能力优于木模.

3.3 铝模与木模的造价对比

铝模与木模的造价对比见表4.

表4 铝模与木模造价对比

本工程为地下2 层，地上33 层，其中标准层32 层，故铝模可以仅用1 套，而木模需要用8 套，铝模、木模的造价计算如下：

铝模费用=(1200 ÷ 32 + 22)= 59.5(元 ·m-2),

木模费用=(25 × 8 ÷ 32 + 20)= 26.25(元 ·m-2).

单从上面综合单价考虑可以看到木模比铝模相对造价更低，但由于其周转次数的影响，在其使用寿命年限内算出其造价为：

铝模费用=59.5 ÷(300 ÷32)= 6.35(元 ·m-2),木模费用= 26.25(元 ·m-2).

综上，可以看出在最大使用年限内，木模的造价远大于铝模.另外，木模在使用中还需使用塔吊等机械，使用木模后还需进行抹灰找平，这需要大量人工费，而使用铝模后可以达到免抹灰的水平，极大地节约了成本，故铝模的造价远低于木模.

铝模在拼装过程中，需要进行模板的对齐与调整；在外墙有脚手架的地方需要进行预留铝模安装的工作面；还需要用对拉螺栓来固定，并安装上销钉销片，见图12.

图12 铝模拼装

在安装时，还需要根据设计尺寸来预留洞口，方便施工材料从预留洞口传到施工层[8]，同时，还需要用立杆及斜撑来固定，见图13.

图13 铝模拼装细部

3.4 工艺流程

测量放线→墙、柱钢筋的绑扎→背楞及对拉螺栓的安装→斜撑的安装→梁板模板的安装→梁板钢筋的绑扎→模板、钢筋验收→混凝土浇筑及养护→拆模.

3.5 质量情况

项目7#楼从首层至结构层封顶，其混凝土的质量、观感都保持良好，实际测量的标准合格率达到97%；墙面的垂直度和水平度都能够达到4 mm 以内，达到了免抹灰的水平.

4 结论

高层住宅使用铝模技术能够在保证结构质量的前提下，提高施工效率.在工程造价上，铝模相比于木模具有明显的价格优势.但同时也需要注意，在对高层住宅进行铝模施工时，要完善准备工作，并严格按照施工图纸和相关标准进行施工，方可发挥铝模优势，提升施工质量.若能结合BIM 技术[9]，施工进度有望进一步提升，还能进一步节省施工费用.