基于超高层建筑的铝合金模板应用效益研究

中交一公局集团有限公司北京建筑分公司 北京 100000

1 工程应用概况

1.1 工程概况

中交·广州南沙国际邮轮码头综合体项目由5 栋超高层组成，其中6#楼标准层为3-48F，7#楼标准层为3-47F，8#楼标准层为2-45F，9#楼标准层为2-48F，主体结构采用全铝合金模板体系施工，5#楼标准层为3-41F，主体结构采用木模体系施工。

1.2 铝模板施工二次结构的优点

1.2.1 工期效果

过梁、构造柱及反坎等二次结构采用铝模板一次成型后，避免了二次施工时一系列繁琐的工序，将大大加快砌体的砌筑施工效率，按照原施工做法，砌体结构每层楼平均需要3d，采用新施工做法后砌体结构将加快至2d 一层，整体施工进度将加快30d 左右。

1.2.2 经济效益效果

过梁、构造柱及反坎等二次结构采用木模板二次施工时，根据项目部对建设方的报价及分包单位对项目部报价可计算出，采用木模板二次施工的成本费更低。而二次结构采用铝模板一次成型后，根据铝模板的单价可计算出，铝模板施工二次结构的成本费更低。

1.3 装修做法

与传统木模相比，铝模体系施工的主体结构具有平整度、垂直度、表观质量好等优势特点[1]。故一般室内装饰阶段剪力墙面会免去普通抹灰工序，而更改为聚合物砂浆薄抹灰，厚度为3mm，其施工流程为基层处理→挂加强网→贴灰饼→抹聚合物抗裂砂浆→养护。

2 应用优势

2.1 设计与技术优势

（1）定型设计、智能化拼装铝合金模板一次成型，其精度高、实用性强。根据定型设计需求，企业按照模板设计图纸进行加工，出厂前完成预拼装。模板整体结构强度高、稳定性好。标准铝合金模板采用密肋设计，其刚度大、抗变形能力强、不起鼓。定型化的铝合金楼梯模板可优化楼梯踏步尺寸。借助先进的编码体系，我国铝合金模板智能系统走在世界前列，BIM 设计配模、自动排产、智能组拼发展非常快[2]。

（2）技术集成化、专业化铝合金模板自国外引入以来，从设计理念、产品架构、加工工艺等方面得到全方位优化升级。国内从产品类型来说，横向、竖向体系，全铝模板、铝框木模、铝框塑模、铝框竹模等同时研发实践，质量不断提升；从上下游来说，大吨位挤压机、模具制造设备、切割及焊接设备、大型热膜喷涂设备、抛丸、整形、高压水洗设备及铝模施工传输设备等关联设备均实现升级和专业化技术集成，已形成技术族群优势。

2.2 施工质量控制优势

（1）稳定性强、承载力高目前铝合金建筑模板主要由铝合金挤压型材拼装而成。模板系统拼装完成后，整体框架具有较强的稳定性，其平均承载力可达60kN/m2。除此以外，铝合金模板自身质量轻，可有效避免胀模事故，提高施工过程的流畅性和安全性。在此基础上，铝合金模板还能提高混凝土的平整度和牢固度，避免混凝土表面可能出现的缺陷。模板自身不吸水，相较木模板不会因受潮而产生翘曲变形等情况。

（2）施工简捷、效率高铝合金建筑模板组装方便快捷、质量轻，可完全通过人工拼装。模板加工精度高且刚度大、不会因受力引起变形，有利于克服混凝土浇筑过程引起的构件变形等不良反应。另外模板的装配式构造可降低人为质量偏差，与木模板相比，混凝土构件具有更高的截面尺寸精度、平整度和垂直度。有经验的安装人员每人每天可安装25-35m2 的铝合金模板，施工工效大幅提升。

（3）支撑系统少、操作空间大根据传统施工理念，楼板和平台等位置的施工一般采用满堂支架，对人工成本和物料浪费较大[3]。而铝合金模板采用单管立式独立支撑方式，平均设计间距1.2m，无需依靠横拉或斜拉进行助力支撑。施工操作空间大，人员通行、材料搬运畅通，易于统一调度。除此以外，模板支模体系不仅安全方便，而且一套支撑体系可有效解决楼内不同层高的支撑问题。

（4）表面质量好、结构简单美观铝合金模板拆模后，表面平整度、光洁度高，可达到装饰面及清水混凝土要求，降低总体费用。此外，其质量轻、单板面积大、紧密性高、结构美观，可应用于清水混凝土结构中。铝合金模板系统的相关快拆操作轻便简捷，从而可大大缩短工期，达到降低施工成本的目的。

2.3 施工安全文明优势

（1）标准化施工、规范化作业对于尺寸确定的铝合金模板体系，一律强制按照相关标准施工，合理控制立杆间距。与木模板施工过程相比，可有效规避诸多违反标准的施工情况。此外，铝合金模板可通过楼层之间预留的传料口经人工运送至上层，取消传统悬挑运送物料的钢平台。相较木模板，铝合金模板大大降低施工过程的火灾隐患，还可有效避免木模板装卸过程中铁钉扎伤等情况。

（2）上下运输方便、高效安全铝合金模板拆除后可通过楼层之间预留的传料孔洞运送至上一层，不需再行安装卸料平台或使用塔式起重机运输，也无需在施工区域单独设立模板堆放区及放置架，降低施工中潜在的危险，同时减轻安全管理压力，有利于施工过程实现本质安全。由于上下楼层的模板为一一对应关系，所以这种运送方式简单高效，无需通过其他平台运输。除此以外，这种方法还可保证相关材料在运送过程中不会混乱，在进行上层模板拼装时简化材料挑选过程，加快模板整体组装速度。

2.4 经济成本优势

（1）施工周期短、成本低铝合金建筑模板通常为快拆模系统，一般只需18-36h 即可完成拆模。一层所需的一整套铝合金模板只需4-5d 即可完成施工，减轻施工单位管理压力，降低经济成本。早拆模板体系的应用，使楼层只需安装1 层铝模板和3 层单支撑即可满足施工要求，降低安装量和运输成本。

（2）可重复次数多，使用成本低铝合金建筑模板系统主要由大型挤压机生产的挤压型材进一步加工拼装而成。在规范施工前提下，铝合金模板一般可周转使用200-300 次，平均使用成本更低。

（3）定型产品、通用性强，通用性强根据现行标准，铝合金建筑模板的生产规格很多，可根据不同施工情况采用不同规格的模板拼装。当模板拆模后用于其他建筑物时，只需更换约25%的非标准模板，降低材料成本。

3 应用效益研究

3.1 经济效益分析

（1）以已完工作的实际费用为基础进行分析。铝合金模板一次性投入较大，但随着应用次数的增加，模板体系实际摊销费逐渐减小；当应用一定次数后，铝模体系摊销费低于木模，且铝模体系直接费也低于木模。这说明模板应用次数越多，建筑物标准层数越多，应用铝模比木模更具有优势，更节约成本，产生成本效益更大。

（2）免抹灰，降成本，缩工期。缩短了室内装修阶段的周期，工程进度每层可以缩短l-2d，即可间接节约大量的生产成本。

（3）由于铝模一次性成本投入较大，应用51 次时，铝模体系应用的实际费用高于传统木模；应用100 次时，铝模体系应用的实际费用低于传统木模，这说明从长远来看，应用铝模体系比应用木模更经济、节约。通过实际费用偏差来看，铝模体系应用次数越多，实际费用由正偏差逐步呈现负偏差，且偏差越来越大。这表明，应用次数越多，铝模体系产生的经济效益越大，即呈正比，比木模更具有推广应用前景。

3.2 应用效益评价

铝模技术是一种新型模板施工技术，其是否能大规模推广应用，除了深入分析应用经济效益，还要定量评价铝模是否具有推广应用价值。表达式：W 铝=W 木，此时对应的应用次数即为经济效益评价临界点。将经济效益评价临界点问题转化：已知4 个散点坐标，求其函数图像、拐点和函数解析式。设函数解析式为W（x），存在且连续，利用4 个已知点坐标，可以得出W（x）散点图像，并进行线性拟合。

利用Origin 软件对W（x）图像进行线性拟合后，直接得出函数解析式分别为

其中，拟合优度R2 分别为0.99968 和0.99985，是衡量回归函数的整体拟合程度，且R2 越接近1，表面拟合程度越好。当X ≥78 时，W铝＜W木；当X ＜78 时，W铝＞W木。

4 结语

以中交·广州南沙国际邮轮码头综合体项目超高层为研究对象，结合项目施工情况和管理水平，当铝应用次数小于78 次（即N ＜78）时木模体系比铝模体系更经济，此时适合应用传统木模体系；当铝模体系应用次数超过78 次（N ≥78）时，铝模体系的优势比较明显，且比木模体系更经济，此时选择铝模较为合理。