高层住宅工程清水混凝土墙体大模板的设计及应用

高层住宅工程清水混凝土墙体大模板的设计及应用建设集团分公司2009年9月26日高层住宅工程清水混凝土墙体大模板的设计及应用一、大模板工程概述大模板是采用定型化设计与工业化加工制作而成的一种工具式模板，施工时配以相应的吊装和运输机械，其单块面积大，常达到一面墙的面积，因而称之为大模板。采用大模板进行施工主要是利用工业化建筑施工的原理，以建筑物的开间、进深、层高的标准化为基础，以大模板为主要施工手段，以现浇混凝土墙体为主导工序，组织有节奏的均衡施工。这种施工方法具有安装和拆除简便，尺寸准确和面板平整，施工速度快，工程质量好，结构整体性和搞震性能好，面板不吸水、不漏浆、板面平整光洁的特点，因而能保证混凝土的均匀性，容易脱模，提高混凝土表面质量，并可以减少装修抹灰湿作业，实现清水混凝土的目的。另外，定型钢大模板具有良好的强度和刚度，能承受较大混凝土的侧压力和其它施工荷载，可重复使用多次（一般为200次左右），由于它的工业化、机械化施工程度高，综合经济技术效益好，因而广泛用于剪力墙结构和框架剪力墙结构中的剪力墙、筒体结构的墙体、大截面柱以及工业建筑大块墙体的施工。呼和浩特铁路局高层住宅工程为纯剪力墙结构，在地面以上立面结构模板采用全钢大模板。二、大模板的组成大模板一般由板面、支撑系统、操作平台、模板连接件等部分组成。1、板面系统板面系统由面板、竖肋及背楞组成，面板用6MM钢板加工。由于板面是直接承受混凝土侧压力的，因些要有一定的刚度、强度，板面必须平整，拼缝必须严密并与横竖肋及边框焊接必须牢固。竖肋与背楞承受面板传来的荷载，竖肋采用8槽钢，间距300MM左右，背楞采用10槽钢成对放置，间距9001400MM，两槽钢之间留有55MM空隙，以便于穿墙螺栓通过。竖肋间可适当设置6MM钢板作为小横肋，其间距400500MM，以使板面能双向受力，竖肋、小横肋与面板之间用断续焊接在一起，但焊缝间距不得大于200MM。背楞与竖肋连接要求满焊，形成一个结构整体。在模板的四周焊有80808角钢作为边框，以使板面结构形成一个密闭骨架，加强整体性；由于该模板为横背楞模板，在模板安装时可借助芯带这种独特的锁紧工具，可以保证模板与模板接缝处的强度、刚度及接缝处的平整度。2、支撑系统支撑系统的功能在于支持板面结构，维持大模板的竖向稳定，以及调节板面的垂直度。支撑系统由三角支架和地脚螺栓组成，三角支架用角钢和槽钢焊接而成，一块大板最少设置两个三角架，通过上、下两个螺栓与大模板竖向龙骨连接。三角支架下部横向槽钢的端部设置一个地脚螺栓，用来调整模板的垂直度和保证模板的竖向稳定，三角支架用Q235型钢制作，地脚螺栓用45钢制作。为了存放时节省场地和支模时方便，在模板设计时经过反复研究，改进了工艺，将支撑做成可拆叠式。3、操作平台系统操作平台系统由操作平台，护身栏、铁爬梯等部分组成。操作平台设置模板上部，用三角架插入竖向龙骨的套管内，三角架上满铺脚手架。三角架外端焊有375MM的钢管，用以插放护身栏的立杆。铁爬梯供操作人员上、下平台之用，附设于大模板上，用20钢筋焊接而成，随大模板一道起吊。本工程为节省模板制作费用取消操作平台，配合脚手架杆进行砼浇筑施工，并做成单独爬梯，不随模板起吊。4、模板连接件模板连接件有穿墙螺栓、塑料套管、芯带及销子。穿墙螺栓是承受混凝土侧压力，加强板面结构的刚度，控制模板间距（即墙体厚度）的重要配件，它把墙体两侧大模板连接为一个整体。为了防止墙体混凝土与穿墙螺栓的粘连，在穿墙螺栓外部套一根硬质塑料管，其长度与墙厚相同，两端顶住墙模板，内径比穿墙螺栓大34MM。施工时也可不设塑料套管，在混凝土初凝前达到一定强度后松开螺母用锤将螺栓打活，这样在拆模时，既保证了穿墙螺栓的顺利脱出，又可在拆模后将套管抽出，以便于重复使用。穿墙螺栓用45钢制作，一端为梯形螺纹，长约120MM，以适应不同墙体厚度的施工，另一端在螺杆上车上销孔。支模时，将板销打入销孔内，以防止模板外涨，板销厚6MM，作成大小头，以方便拆卸。芯带是用来加强模板与模板接缝处的强度、刚度，并能保证接缝处的平整度，使用时可借助专用铸钢销使其与大钢模背楞相联接。5、模板条与堵头模数条模板基本尺寸为300MM，600MM两种，也可以根据需要做成非模数的模板条。模数条的结构於大模板基本相同。在模板条与大模板的连接处的竖向边框角钢上钻好连接螺孔，然后用角钢将两者连成一体。堵头为墙体尽端使用，使用时用螺栓与大模板连接。三、大模板的设计原则与设计方法1、通用性强，规格类型少，能满足不同平面的要求。由于本工程为纯剪力墙结构，其开间、进深、层高尺寸均采用现代住宅常用尺寸，所以首先考虑大模板的设计能有一定的通用性，并便于改装，以适应不同开间、进深和层高的要求。这样使大模板的周转次数增加，降低模板摊销费用。根据设计方案图示尺寸，经过多次的参观学习，取众家之所长，再加以改进，决定内角模采用500500MM，外角模采用700700MM，再根据开间、进深配置平模及1200MM填充板。层高为3M，板厚100120MM不等，配置时内、外模均以100MM厚现浇板考虑，当遇120MM厚板时，以控制墙体混凝土浇筑高度。内墙模配置高度H内层高板厚202920MM，外墙模配置高度H外层高外模下挂高度20300070203090MM，均比标准高出20MM，这样内墙模板和板底模的接缝放在墙体内，保证内墙与楼板的阴角垂直平顺，外墙模板接高时，平整过度，无接缝痕迹。2、坚固耐用、经济合理大模板的设计首先应满足刚度要求，确保大模板在堆放、组装、拆除时自身稳定，以增加其周转使用次数。同时，采用合理的结构构造，当地选材，尽量做到减少一次投资量。虽然模板做到坚固耐用，一定会使钢材用量和投资增多，但由于周转次数的增多，摊销费用可以降低，如果模板质量不好，不仅周转次数少，且维修费用增高，还可能影响墙面的平整度。所以指挥部在模板设计时将坚固耐用放在第一位。面板采用6MM厚钢板，竖肋采用8槽钢，间距300MM，背楞采用双向10槽钢焊接而成，间隔9001400MM，经试制检验，模板各项指标均达到要求，周转次数能达到200次左右。3、模板组合方便，结构构造简单，制作、拆除灵活方便。模板的组合，必须与施工流水段紧密配合，尽量做到横纵墙同时浇筑混凝土，加强结构的整体性。本工程大模板设计采用子母口搭接，大模板与大模板及与角角模之间采用芯带及螺栓连接，模板后配置可调斜支撑，用以调整模板的垂直度和模板堆放时的支撑，第一个螺栓采用30大直径锥形螺栓（混凝土侧压力按8T考虑）螺栓布置间距为900MM1200MM，保证了支拆方便，易于调整的特点。4、施工流水段的划分和模板配置的关系针对本高层住宅的平面布置、工程量、工期要求和机具设备等条件将整个工程划分为4个流水段，力求使各个流水段的工程量大致相等。流水法施工是一种科学而先进的管理技术，可使生产有规则的周期运转。本工程结构施工时重要的分项工程为钢筋绑扎、支立模板、混凝土浇筑、拆模、放线，这样4个分项与4个流水段配合，综合安排日工序，呈现出每天保证完成一个流水段的支、拆模工序，使大模板得以充分利用，保证了日产量的均衡，使施工过程全面处于受控状态。能够收到周期短投入少、劳动生产效率高和工程质量好的效果。这样在配置大模时，必须与流水段紧密配合，如墙体混凝土达到1N/MM2时方可拆模，达到4N/MM2时，方可施工现浇楼板，达到75N/MM2时才能挂10槽钢支撑架。因些施工周期的长短与每个流水段是否能在24小时内完成有密切的关系。所以采取一定的技术措施和周密的安排，制作两个流水段的大模板，实现每天完成一个流水段的目的。5、大模板编号每道墙体由两片大模板组成，将采用大写英文字母加阿拉伯数字表示，如W1表示外墙模、WJ1表示外墙角模、N1表示内墙模、NJ1表示内墙角模等，施工时操作人员按照模板编号图进行吊装就位。四、模板外形尺寸的确定1、模板高度模板高度与层高及楼板厚度有关，可根据下式计算。内墙模板高度H内层高板厚20MM外墙模板高度H外层高下挂高度20MM2、模板的长度模板的长度与开间轴线尺寸或房间进深轴线尺寸、墙体厚度及相邻角模尺寸有关，按下式确定。模板的长度LL1L2J式中L模板长度（MM）L1开间或进深轴线尺寸（MM）L2墙体厚度，如为端部开间时，L2尺寸为内墙厚度的1/2，加山墙轴线到内墙皮的尺寸MMJ相邻两角模与此模板在同一平面上的长度之和（MM）3、大模板加工尺寸要求为了保证支模、拆模的方便与可操作性，加工尺寸应在设计尺寸的基础上加以调整，平模面板长度应在设计尺寸上减小2MM，边框减小4MM，角模两块面板及边框长度均应在设计尺寸上减小2MM。4、大模板加工的质量标准序号检查项目允许偏差MM检查方法1表面平整2用2M靠尺及楔尺2平面尺寸2钢卷尺3对角线误差3钢卷尺4螺孔位置2钢卷尺五、大模板的施工准备大模板工程的施工，除照常规的要求做好施工准备外，并要针对大模板的施工特点，做好以下施工准备工作1、安排好大模板堆放场地。由于大模板体形大，比较重，故应堆放在塔式起重机工作半径范围内，以便于直接吊运，在拟建工程的附近，留出一定面积的堆放区，每块组合大模板的占地以8M2考虑。吊装时由技术人员计算出极限重量，以防吊车出现故障，并根据本工程的特点，确定大模板的占地面积为430480M2，在现场平面布置中应充分考虑。2、技术交底针对大模板工程的施工特点，施工前做好施工班组的技术交底工作，支立完毕后检查校正。3、做好测量放线工作测量放线是建筑施工的先导，只有保证测量放线的精度，才能保证模板安装的准确。在建筑物的四个大角和每个流水段内，底层设置轴线控制桩（用预埋钢板），在每层楼板预留250250方洞向所上传递轴线，依次弹出墙体轴线、大模板的安装位置线和门窗洞口线，并从墙线外返500MM弹线作为模板就位参考线，筒形模弹出十字形就位中线。在建筑物的周围设置4个标准水平桩，并将水平标高（500MM线）引测至首层墙体上，作为水平控制线，然后逐层向上引测。在安装大模板前，均应弹出水平标高线，以此作为安装依据。轴线及水平线引测后，必须由专人进行复验。4、涂刷脱模剂涂刷脱模剂是大模板施工中一项重要内容。脱模剂的选择与应用，对于防止模板与混凝土的粘结、保护模板、延长模板的使用寿命以及保持混凝土表面的洁净与光滑，都起着重要的作用。对脱模剂的基本要求是容易脱模，不粘结和污染混凝土表面；涂刷方便，易于干燥和清理；对模板无腐蚀作用；材料来源方便，价格便宜。本工程采用北京中洲外加剂厂生产的油质脱模剂，收到很好的效果。5、大模板的试组装在正式安装大模之前，应先根据模板编号图进行试验性安装，以检查模板的各部尺寸是否合适，操作平台架及后支架是否合适，模板的结缝是否严密，如发现问题及时进行修理，待问题解决方可正式安装。筒模施工时，事先进行全面组装，并调试运转自如后方可使用。六、大模板的安装安装大模板时，必须按事先技术交底中的模板编号图中的安排对号入座吊装就位。1、工艺流程放模板就位线做砂浆找平层安放角模及填充板安放内模安放穿墙螺栓安放外模并固定调整模板垂直度预检（1）在下层混凝土强度不低于75MPA时，利用下一层外墙螺栓孔挂模板支撑架。（2）按照先安装角模、填充板后平模的安装顺序，将一个流水段模板按编号图吊到安装位置初步就位，用撬棍按墙位线调整模板位置，对称调整模板的一对地脚螺栓。用托线板测垂直校正，使模板的垂直度、水平度、标高均符合设计规范要求，立即拧紧螺栓。（3）合模前将钢筋、预埋件、水电、通讯预埋件、门窗洞口位置隐检。（4）安装外墙外侧模板，用塔吊装模板吊起放在金属外脚手架上，配合工人将模板基本就位，然后用撬棍轻撬模板底部较正，穿墙螺栓紧固，注意施工缝模板的联结处必须严密，牢固可靠，防止出现错台和漏浆现象。2、在安装大模板时，关键要做好各个节点部位和特殊模板的处理。（1）外墙节点外墙节点用活动角模，山墙节点用85MM100MM木方解决组合柱的支模问题。如果为暗柱，直接使用角模处理。（2）错墙处节点支模比较复杂，既要使穿墙螺栓顺利固定，又要使模板连接处缝隙严实。（3）伸缩式电梯井筒模的安装首先在墙体上留出放置底座平台的预留孔洞，并用同标号砂浆找平，达到标高，吊起底座平台，顺砼筒壁放在孔洞中，使爬脚平稳放置在预留孔洞中，调整底座平台，用楔子把平台四周固定牢固，吊起筒模，使下滑轮对准平台滑道就位，中间立柱对正平台定位轴线上，调整支撑到位，立柱滑套上下插入销轴，四角放入直角芯带，打入钢楔，支模完毕。（4）内门窗洞口模板安装门窗洞口模板的支立有两种方法及先立口后立口。经考证与实践尽量优先考虑采用先立口方法，先立口时，用方木或型钢做成带有斜度的约（12CM）门框套模，夹在安装就位的门框两侧，其总的厚度比墙厚大13MM，然后用两侧大模板将近其夹紧，并用螺栓固定。门框的横向用水平支撑加固，防止浇筑混凝土时发生位移和倾斜。如果采用标准设计图，门洞位置不变，可设计成定型门框套模板，固定在大模板上，这样更有利于保证门框位置准确并节约支模时间。（5）楼梯间模板的安装楼梯部位由于两个休息平台板之间的高差较大，所以支模比较困难，另外，由于楼梯间墙体未被楼板分割，上下层墙体，如有不平或错台，极易暴露。这些均要在支模时采取措施妥善处理。A、支模的方法利用支模平台安放大模板。将支模平台安设在休息平台上，以保持大模板底面的水平一致，如有不平可用木楔调平。B、解决墙面错台和漏浆的措施楼梯间墙体由于放线误差或模板位移，容易出现错台，影响结构质量，给装修带来困难。为此，在模板设计时将楼梯间部分模板按外墙模板考虑即可。七、大模板安装质量标准1、基本要求大模板安装必须垂直、角模方正、位置正确、两端水平标高一致。模板之间的拼缝及模板与结构之间的接缝必须严密，不得漏浆。门窗洞口必须垂直方正、位置准确。如采用先立口的作法，门窗框必须固定牢固、连接紧密，在浇筑混凝土时不得位移和变形，如采用后立口法，位置要准确，模框要牢固，并便于拆除。脱模剂必须涂刷均匀。拆除大模板时严禁碰撞墙体，对拆下的模板要及时进行清理和保养，如发现变形，开焊，应及时进行修理。装饰衬模及门窗洞口必须牢固、不变形、对大于1M的门窗洞口拆模后应加以支护。全现浇外墙，电梯井筒及楼梯间墙支模时，必须保证上下层接槎顺直，不错台、不漏浆。2、大模板安装允许偏差及检验方法序号检查允许偏差（MM）检查方法1模板垂直度32M靠尺2模板位置2钢尺验线3上口宽度2钢尺验线4模板标高5用水准仪或拉线和尺量检查5先立口垂直5尺检6先立口对角线7尺检7先立口洞口上平高度52M靠尺8后立口垂直及洞口宽102M靠尺及尺检八、大模板的拆除当墙体混凝土达到12N/MM2时,可以拆除大模板,但在冬期施工时，应视冬施方法和混凝土强度增长情况决定拆模时间。1、单片大模板的拆除拆模的顺序是先拆纵墙模板，后拆横墙模板和门洞模板。先将连接件，如穿墙螺栓等拆除，放入工具箱内，再松动地脚螺栓，使模板与墙面逐渐脱离。脱模困难时，可在模板底部用撬棍撬动，不得在上口撬动，晃动和用大锤砸模板。2、伸缩式电梯井筒形大模板的拆除打出四角钢楔，拆除直角芯带，拨出立柱，上下销轴，用塔吊吊起立柱上部吊钩，带动滑套沿立柱滑动，使筒体收缩，脱离墙体50MM，插入销轴，然后吊筒模上部吊钩，放在平整志场地，清理全部滑轮，给折页角加油润滑待用。用与墙体等强度去石子砂浆打平预留孔洞标高，墙体强度大于75MPA后，取出爬脚四周木楔。提升平台，使四个脚爬入在上部预留孔洞中，调整后用木楔固定，拆模提升完毕。3、角模的拆除角模的两侧都是混凝土墙面，吸附力较大，加之施工中模板中模板封闭不严，或者角模位移，被混凝土握裹，因此拆模比较困难。可先将模板外表的混凝土剔除，然后用撬棍从下部撬动，将角模脱出。千万不可因拆模困难用大锤砸角模，造成变形，影响再次周转使用。4、角模及门洞模板拆除后，凸出部分的混凝土应及时进行剔凿，凹进部位或掉角处应用同强度等级水泥砂浆及时进行修补。跨度大于1M的洞口，拆模后加设支撑或延期拆模。5、脱模后在起吊大模板前，要认真检查穿墙螺栓是否全部拆完，无障碍后方可吊出。吊运大模板时不得碰撞墙体，以