土木工程施工
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3.3.2 模板的构造

下面介绍一些常见的模板及其构造。

1.木模板

木模板由面板和支撑系统组成。面板是使混凝土成形的部分;支撑系统是稳固面板位置和承受上部荷载的结构部分。模板的质量关系到混凝土工程的质量,关键在于尺寸准确,组装牢固,拼缝严密,装拆方便。根据结构的形式和特点选用恰当形式的模板,才能取得良好的技术经济效果。大型的和特种工程的模板及支撑系统要进行计算,验算其刚度、强度、稳定性和承受侧压力的能力。

木模板作为建筑用模板的使用历史较为长久,其主要适用于各种高层建筑的顶模、墙模、梁柱模、阳台模板、无席纹超亮面清水砼土模板等。建筑用木模板在实际的施工工程中,具有非常明显的优点,即板面平整光滑,可锯、可钻、耐低温,有利于冬季施工,浇筑物件表面光滑美观,不污染混凝土表面,可省去墙面二次抹灰工艺,拆装方便,操作简单,工程进展速度快,可做成变曲平面模板。

木模板及其支架系统一般在加工厂或现场木工棚制成基本元件(拼板),然后在现场拼装。拼板的长短、宽窄可以根据混凝土构件的尺寸设计出几种标准规格,以便组合使用。拼板的板条厚度一般为25~50mm,宽度不宜超过200mm,以保证干缩时缝隙均匀,浇水后易于密封,受潮后不易翘曲。但梁底板的板条宽度则不受限制,以减少拼缝、防止漏浆为原则。拼条截面尺寸为(25~50mm)×(40~70mm)。梁侧板的拼条一般立放,其他则可平放。拼条间距取决于所浇筑混凝土侧压力的大小及板条的厚度,多为400~500mm。

(1)柱模板:柱子的断面尺寸不大但比较高。因此,柱子模板的构造和安装主要考虑保证垂直度及抵抗现浇混凝土的侧压力,与此同时,也要便于浇筑混凝土、清理垃圾与钢筋绑扎等。

柱模板由两块相对的内拼板夹在两块外拼板之间组成,如图3-15(a)所示;亦可用短横板(门子板)代替外拼板钉在内拼板上,如图3-15(b)所示。有些短横板可先不钉上,作为混凝土的浇筑孔,待混凝土浇至其下口时再钉上。

图3-15 柱模板

1—内拼板;2—外拼板;3—柱箍;4—梁缺口;5—清理孔;6—木框;7—盖板;8—拉紧螺栓;9—拼条;10—三角木条;11—浇筑孔;12—短横板

柱模板底部开有清理孔,沿高度每隔2m开有浇筑孔。柱底部一般有一钉在底部混凝土上的木框,用来固定柱模板的位置。为承受混凝土侧压力,拼板外要设柱箍,柱箍可为木制、钢制或钢木制。柱箍间距与混凝土侧压力大小、拼板厚度有关,由于侧压力是下大上小,因而柱模板下部柱箍较密。柱模板顶部根据需要开有与梁模板连接的缺口。

安装柱模前,应先绑扎好钢筋,测出标高并标在钢筋上,同时在已浇筑的基础顶面或楼面上固定好柱模板底部的木框,在内外拼板上弹出中心线,根据柱边线及木框位置竖立内外拼板,并用斜撑临时固定,然后由顶部用锤球校正,使其垂直。检查无误后,即用斜撑钉牢固定。对于同在一条轴线上的柱,应先校正两端的柱模板,再从柱模板上口中心线拉一铁丝来校正中间的柱模。柱模之间还要用水平撑及剪刀撑相互拉结。

(2)梁模板:梁的跨度较大而宽度不大。梁底一般是架空的,混凝土对梁侧模板有水平侧压力,对梁底模板有垂直压力,因此,梁模板及其支架必须能承受这些荷载而不致发生超过规范允许的过大变形。

梁模板(如图3-16所示)主要由底模板、侧模板、夹木及其支架系统组成,底模板承受垂直荷载,一般较厚,下面每隔一定间距(800~1200mm)有顶撑支撑。顶撑可以用圆木、方木或钢管制成。顶撑底应加垫一对木楔块以调整标高。为使顶撑传下来的集中荷载均匀地传给地面,在顶撑底加铺垫板。在多层建筑施工中,应使上下层的顶撑在同一条竖向直线上。侧模板承受混凝土侧压力,应包在底模板的外侧,底部用夹木固定,上部由斜撑和水平拉条固定。如梁跨度大于或等于4m,应使梁底模起拱,防止新浇筑混凝土的荷载使跨中模板下挠。当设计无规定时,起拱高度宜为全跨长度的(1/1000)~(3/1000)。

图3-16 梁模板

(3)楼板模板:楼板的面积大而厚度比较薄,侧压力小。楼板模板及其支架系统主要承受钢筋混凝土的自重及其施工荷载,保证模板不变形。如图3-17所示,楼板模板的底模板用木板条、定型模板或胶合板拼成,铺设在楞木上。楞木搁置在梁模板外侧托木上,若楞木面不平,可以加木楔调平。当楞木的跨度较大时,中间应加设立柱。立柱上钉通长的杠木。底模板应垂直于楞木方向铺钉,并适当调整楞木间距来适应定型模板的规格。

图3-17 楼板模板

2.组合模板

组合模板是现代模板技术中通用性强、装拆方便、周转次数多的一种“以钢代木”的新型模板,用它进行现浇钢筋混凝土结构施工,可事先按设计要求组拼成梁、柱、墙、楼板的大型模板,然后整体吊装就位,也可采用散装散拆方法。组合模板是一种工具式的定型模板,由具有一定模数的若干类型的板块、角模、支撑和连接件组成,拼装灵活,可拼出多种尺寸和几何形状,通用性强,适应各类建筑物的梁、柱、板、墙、基础等构件的施工需要,也可拼成大模板、隧道模和台模等。

型组合钢模板又称组合式定型小钢模,是目前使用较广泛的一种通用性组合模板。组合钢模板主要由钢模板、连接件和支撑件三部分组成。

(1)钢模板

钢模板采用Q235钢材制成,钢板厚2.5mm,对于大于或等于400mm宽面钢模板的钢板厚度应采用2.75mm或3.0mm钢板。钢模板主要包括平面模板、阴角模板、阳角模板、连接角模等,如表3-13所示。

表3-13 钢模板的用途及规格

续表

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(2)连接件

连接件由U形卡、L形插销、钩头螺栓、紧固螺栓、扣件、对拉螺栓等组成。

(3)支撑件

①钢楞:又称龙骨,主要用于支撑钢模板并加强其整体刚度。钢楞的材料有Q235圆钢管、矩形钢管、内卷边槽钢、轻型槽钢、轧制槽钢等,可根据设计要求和供应条件选用。

②柱箍:又称柱卡箍、定位夹箍,用于直接支撑和夹紧各类柱模的支撑件,可根据柱模的外形尺寸和侧压力的大小来选用。

③梁卡具:又称梁托架,是一种将大梁、过梁等钢模板夹紧固定的装置,并承受混凝土侧压力,其种类较多,其中钢管型梁卡具适用于断面为700mm×500mm以内的梁;扁钢和圆钢管组合梁卡具适用于断面为600mm×500mm以内的梁,上述两种梁卡具的高度和宽度都能调节,常采用Q235钢。

④钢支柱:用于大梁、楼板等水平模板的垂直支撑,采用Q235钢管制作,有单管支柱和四管支柱多种形式。单管支柱分为C-18型、C-22型和C-27型三种,其规格(长度)分别为1812~3112mm,2212~3512mm和2712~4012mm。

⑤早拆柱头:用于梁和模板的支撑柱头,以及模板早拆柱头。

⑥斜撑:用于承受墙、柱等侧模板的侧向荷载和调整竖向支模的垂直度。

⑦桁架:有平面可调式和曲面可变式两种,平面可调桁架用于支撑楼板、梁平面构件的模板,曲面可变桁架支撑曲面构件的模板。

⑧钢管脚手支架:主要用于层高较大的梁、板等水平构件模板的垂直支撑。

3.大模板

大模板是一种大尺寸的工具式模板,常用于剪力墙、筒体、桥墩的施工。以建筑物的开间、进深、层高为标准化的基础,由于一面墙用一块大模板,装拆均需起重机械吊装,故机械化程度高、用工量减少和工期缩短。

大模板由面板、加劲肋、竖楞、支撑桁架、稳定机构和操作平台、穿墙螺栓等组成,如图3-18所示。面板要求平整、刚度好;板面须喷涂脱模剂以利于脱模。两块相对的大模板通过对拉螺栓和顶部卡具固定;大模板存放时应打开支撑架,将板面后倾一定角度,防止倾倒伤人。

图3-18 大模板的构造

(1)面板:面板是直接与混凝土接触的部分,通常采用钢面板(3~5mm厚的钢板制成)或胶合板面板(用7~9层胶合板)。面板要求板面平整,接缝严密,具有足够的刚度。

(2)加劲肋:加劲肋的作用是固定面板,可做成水平肋或垂直肋,加劲肋把混凝土传给面板的侧压力传递到竖楞上,加劲肋与金属面板焊接固定,与胶合板面板可用螺栓固定。加劲肋一般采用[65或∠65制作,肋的间距根据面板的大小、厚度及墙体厚度确定,一般为300~500mm。

(3)竖楞:竖楞的作用是加强大模板的整体刚度,承受模板传来的混凝土侧压力和垂直力并作为穿墙螺栓的支点。竖楞一般采用[65或[80制作,间距一般为1.0~1.2m。

(4)支撑桁架与稳定机构:支撑桁架采用螺栓或焊接方式与竖楞连接在一起,其作用是承受风荷载等水平力,防止大模板倾覆。桁架上部可搭设操作平台。稳定机构为在大模板两端的桁架底部伸出支腿上设置的可调整螺旋千斤顶。稳定机构在模板使用阶段,用来调整模板的垂直度,并把作用力传递到地面或楼板上;在模板堆放时,用来调整模板的倾斜度,以保证模板的稳定。

(5)操作平台:操作平台是施工人员的操作场所,有两种做法。一种是将脚手板直接铺在支撑桁架的水平弦杆上形成操作平台,外侧设栏杆,这种操作平台工作面较小,但投资少,装拆方便;另一种是在两道横墙之间的大模板的边框上用角钢连接成为搁栅,在其上满铺脚手板,这种操作平台的优点是施工安全,但耗钢量大。

(6)穿墙螺栓:穿墙螺栓的作用是确保模板间距满足设计要求,承受新浇混凝土的侧压力,并能加强模板刚度。为了避免穿墙螺栓与混凝土黏结,在穿墙螺栓外边套一根硬塑料管或穿孔的混凝土垫块,其长度为墙体厚度。穿墙螺栓一般设置在大模板的上、中、下三个部位,上穿墙螺栓距模板顶部250mm左右,下穿墙螺栓距模板底部200mm左右。

大模板之间的连接:内墙相对的两块平模是用穿墙螺栓拉紧,顶部用卡具固定;外墙的内外模板多是在外模板的竖向加劲肋上焊一槽钢横梁,用其将外模板悬挂在内模板上。用大模板浇筑墙体,待浇筑的混凝土的强度达到1MPa时就可拆除大模板,待混凝土强度达到4MPa及以上时才能在其上吊装楼板。

大模板的特点:大模板是采用专业设计和工业化加工制作而成的一种工具式模板,一般与支架连为一体。它自重大,施工时需配以相应的吊装和运输机械,用于现场浇筑混凝土墙体。它具有安装和拆除简便、尺寸准确、板面平整、周转使用次数多等优点。

采用大模板进行建筑施工的工艺特点:以建筑物的开间、进深、层高为基础进行大模板设计、制作,以大模板为主要施工手段,以现浇钢筋混凝土墙体为主导工序,组织有节奏的均衡施工。这种施工方法工艺简单,施工速度快,工程质量好,结构整体性强,抗震能力好,混凝土表面平整光滑,可以减少抹灰湿作业。它的工业化、机械化施工程度高,综合技术经济效益好,因而受到普遍欢迎。

4.滑升模板

滑升模板工程技术是我国现浇混凝土结构工程施工中机械化程度高、施工速度快、现场场地占用少、结构整体性强、抗震性能好、安全作业有保障、环境与经济综合效益显著的一种施工技术,通常简称为“滑模”。

滑模不仅包含普通的模板或专用模板等工具式模板,还包括动力滑升设备和配套施工工艺等综合技术,目前主要以液压千斤顶为滑升动力,在成组千斤顶的同步作用下,带动1m多高的工具式模板或滑框沿着刚成型的混凝土表面或模板表面滑动,混凝土由模板的上口分层向套槽内浇灌,每层一般不超过30cm厚,当模板内最下层的混凝土达到一定强度后,模板套槽依靠提升机具的作用,沿着已浇灌的混凝土表面滑动或是滑框沿着模板外表面滑动,向上再滑动约30cm,这样如此连续循环作业,直至达到设计高度,完成整个施工。滑模施工技术作为一种现代(钢筋)混凝土工程结构高效率的快速机械施工方式,在土木建筑工程各行各业中,都有广泛的应用。

滑模技术的最突出特点就是取消了固定模板,变固定死模板为滑移式活动钢模,从而不需要准备大量的固定模板架设技术,仅采用拉线、激光、声呐、超声波等作为结构高程、位置、方向的参照系,一次连续施工完成条带状结构或构件。混凝土结构的施工经济性和安全性大大提高,施工制作效率成倍增加。

滑模结构体系包括以下几部分:

(1)滑模操作平台支撑系统

目前,滑模操作平台支撑系统有两大类:一类是刚性支撑系统,其中又有由中心筒及辐射布置的桁架结构组成的“轮毂式”支撑系统及由主副桁架、主副梁组成的紧贴内圈布置的多边形支撑系统;另一类是柔性支撑系统。

(2)爬升千斤顶选用

目前,爬升千斤顶由过去单一的3.5t级滚珠式发展为3.5t、6t、9t、10t级,且有滚珠式、楔块式、松卡式和升降式等多种形式和功能。大吨位千斤顶的使用为开拓滑模工艺新领域创造了条件。

(3)滑升模板高度选用

滑升模板的高度以1.2m为宜,高度大,将使混凝土对模板的侧压力增大,开字架腿柱处连接焊缝就容易脱开,引起胀模。

5.爬升模板

爬升模板是一种适用于现浇钢筋混凝土竖向、高耸建(构)筑物施工的模板工艺,世界各国都已广泛推广应用。爬升模板简称爬模,国外也叫跳模,爬模按爬升方式可分为“有架爬模”(模板爬架子、架子爬模板)和“无架爬模”(模板爬模板)。爬模按爬升设备可分为电动爬模和液压爬模。爬升模板在施工剪力墙体系、筒体体系和桥墩等高耸结构中是一种有效的工具。爬模具备自爬的能力,因此不需起重机械的吊运,这就减少了施工中运输机械的吊运工作量。在自爬的模板上悬挂脚手架可省去施工过程中的外脚手架。综上所述,爬升模板能减少起重机械数量,加快施工速度,因此经济效益较好。

爬模的工作原理是以建筑物的钢筋混凝土墙体为支撑主体,通过附着于已浇筑完成的钢筋砼墙体上的爬升支架或大模板,利用连接爬升支架与模板的爬升设备,使一方固定,另一方相对运动,交替向上爬升,以完成模板的爬升、下降、就位和校正等工作。

爬模施工安全措施:

(1)爬模的外附脚手架和悬挂脚手架应满铺脚手板或钢板网,脚手架外侧设栏杆、安全网或钢板网;

(2)爬架底部满铺脚手板或钢板网,四周设置安全网或钢板网;

(3)每部脚手间有爬梯,人员应由爬梯上下,进行爬架和附墙架工作应在爬架内上下,禁止攀爬模板脚手架和由爬架外侧上下;

(4)为保证爬升设备安全可靠,每次使用前均需检查;

(5)严格按照模板和爬架爬升的程序进行施工模板和爬架,爬升时墙体砼要达到规定的强度;

(6)爬升过程中要随时检查,如有相碰等情况,应停止爬升,待问题解决后再继续爬升;

(7)爬升时,人员不应站在爬升的模板或爬升的爬架上,只许站在固定的用作爬升支撑的爬架或模板上;

(8)对参加爬模施工的人员要进行安全教育、操作规程教育,不是爬模专业人员不得擅自动用爬模设备、拆模和拆除附墙架等;

(9)操作人员应背工具袋,存放工具和零件,防止物件跌落,禁止在高空向下抛物;

(10)爬升时,下面应设警戒区和明显标志,防止人员进入。

6.飞模(台模)

飞模(其外形如桌,亦称台模、桌模)是一种大型工具式模板,适用于大进深、大柱网、大开间的钢筋混凝土楼盖施工,尤其适用现浇板柱结构(无梁楼盖)的施工。施工要求用起重设备从已浇筑混凝土的楼板下吊运飞出至上层重复使用,故称飞模。

飞模分为支腿飞模和无支腿飞模两类,国内常用的是支腿飞模,设有伸缩式或折叠式支腿。飞模有钢管组合式飞模、门式架飞模、跨越式桁架飞模。飞模要求一次组装、重复使用,简化模板支拆工序,节约模板支拆用工。飞模在施工中不再落地,以免造成施工场地紧张。

飞模主要由平台板、支撑系统(包括梁、支架、支撑、支腿等)和其他配件(如升降和行走机构等)组成。飞模用于现浇钢筋混凝土结构标准层楼盖的施工,楼盖模板一次组装,重复使用,从而减少了逐层组装、支拆模板的工序,简化了模板支拆工艺,节约了模板支拆用工,加快了施工进度。模板可以采用起重机械整体吊运,逐层周转使用,不再落地,从而减少了临时堆放模板场地的设置,尤其在施工用地紧张的闹市区施工更有其优越性。