清水墙全钢大模板施工工法

１清水墙全钢大模板施工工法工法介绍：随着商品住宅经济的兴起，我国高层住宅建设迎来新的规模化建设局面和机遇，钢筋混凝土剪力墙作为高层住宅的主要结构型式，普遍采用全钢大模板施工，其清水墙施工效果不仅达到结构墙体外美内坚，垂直度、平整度控制在1～3mm的微偏差范围内，而且减去了墙面抹灰工序，节约了水泥、黄砂等资源，减轻了楼宇自重，让住户增大了住房使用面积。推广清水墙全钢大模板体系施工工法不仅使企业具有较好的经济效益，而且有着良好的社会价值。我们对近几年的全钢大模板体系作了详实观察和深入分析后，将全钢大模板及外墙挂架概括为“清水墙全钢大模板施工体系”，并编制成施工工法。工法内容主要分为三部分：（一）基础理论篇，（二）操作运用篇，（三）经济效益篇。1基础理论篇首先，全钢大模板体系施工的核心灵魂，我们归结为：（1）、模板本身应有足够的承载力（强度）、刚度，确保混凝土浇筑过程中，模板体系变形控制在1～3mm微差范围内。（2）、模板体系应牢固耐用，符合施工安全技术要求。由于体系主要应用于高层、超高层结构施工，高空作业的危险性和不安全因素的多发性，要求工法体系必须具有很高的安全保障能力。２（3）、模板体系通用性强，构造简单，制作方便，易于装拆，达到模板拼接严密性、灵活性的要求。大模板体系只有接缝严密，才能从根本上克服墙体浇筑漏浆的质量通病，接缝拼合的基本原理是延长砂浆渗漏线，常规做法是：大模板竖向边框处的钢板以一进一退的企口式拼接，接缝设计原理相同，但是不同模板厂家的做法却各有巧妙。1.1模板体系的强度、刚度1.1.1模板构造综述板面为4～6mm钢板，横肋为通长的[6.3或[8.0，竖肋为－63×6mm钢板，分段焊于横肋之间，横肋、竖肋均与面板焊接组成板面结构。混凝土浇筑侧压力通过板面结构传给竖向主楞（双拼[10]，由穿墙螺栓保持受力平衡，竖向主楞间距一般不超过1.1m。由于模板下部的侧压力大，上部小，因此下部横肋较密，穿墙螺栓也主要在中下部各设一道，断面直径不宜小于25mm。模板背面采用三角形桁架支撑，维持模板稳定，调节地脚螺栓，模板向后倾斜可以达55cm。桁架支撑采用[8.0槽钢制作。在每道竖向主楞上都焊接一块支撑连接垫板，支模时可以挪动支撑，避免转角处支撑互相干扰。竖向楞上部焊有挂置操作平台架的钢套管，操作平台架宽50cm，沿墙体一侧大模布置，外墙布置在大模内侧，人员靠活动梯子上下。模板穿墙螺栓带有2～3mm锥度，粗端为螺母配置端，螺母上焊一φ45mm的钢管保护套，防止螺杆牙纹上沾满落灰。螺栓螺纹区长度应适当加长，使穿墙螺栓能用于16～25cm不同厚度的墙体。螺栓３细端用钢销键槽固定，支拆模时，打入钢销，调整粗端螺母位置即可。1.1.2常用面板选用多厚度？边框选用几号槽钢？“75”系列钢大模板为5mm厚钢面板，边框型材为肢高70mm的角钢。“86”系列钢大模板为6mm厚钢面板，边框型材为肢高80mm的槽钢、角钢。大模板的面板被纵横肋分成许多小方格或长方格，根据方格长宽尺寸的比例，可把面板当作单向板或双向板考虑。当作为单向板考虑时，可视作三跨或四跨连续梁计算；当作为四边支撑在纵横肋上的双向板计算时，可视周边嵌固情况，分别计算。面板选用主要应控制板的挠度。按照双向板计算时，最大挠度公式如：ofBPlK4maxKf——挠度计算系数，查表；P——混凝土最大侧压力，P＝50Kpa；l——面板的短边长；Bo——构件的刚度，Bo＝23112EhE——钢材的弹性模量，取2.1×105Mpa；h——钢板厚度；ν——钢板的柏松系数，取值0.3；计算得到的ωmax≤[ω]＝500l，则满足要求，否则，需调整钢板厚度或肋的间距。４1.1.3主楞为横向还是竖向？主楞通常选用几号槽钢？主楞为横向还是竖向不是模板整体强度和刚度设计的关键，两种布置方式都有。主楞为横向时，模板纵向刚度大，浇筑出的墙体长向顺直；另外，当墙体内暗柱竖向主筋影响穿墙螺栓通过时，可以方便地左右移动孔位，布孔后螺栓紧固力仍然直接传递到主楞上；组拼式的全钢大模板一般采用横向主楞。主楞为竖向时，模板利用背部桁架支撑校正垂直时，安装效果很好，浇筑出的墙体很垂直；另外，当墙体内暗梁水平主筋影响穿墙螺栓通过时，可以方便地上下移动孔位，布孔后螺栓紧固力仍然直接传递到主楞上；现制的全钢大模板一般采用横向主楞。下面给出两种模板背楞布置图及构造参数：（1）、主楞为横向：12345671-8*80角钢2-主楞10#槽钢3-操作平台套4-肋板5-穿墙孔6-面板（6mm）7-8#槽钢3009001200300275110011501100275５（2）、主楞为竖向：12345671-8*80角钢2-主楞10#槽钢3-操作平台套4-肋板5-穿墙孔6-面板（6mm）7-8#槽钢3601000105021030090012009003005005005006005005005001.1.4穿墙螺栓如何布置？与之相关联的模板主、次楞强度、刚度如何验算？一根穿墙螺栓承受多大的荷载？常用规格的螺栓为多大？穿墙螺栓是主楞的支座点，主楞又是次楞的支座，次楞直接承受钢模板面传来的混凝土浇筑侧压力，穿墙螺栓的布置间距直接关系到模板结构的刚度，根据主楞的计算简图，布置穿墙螺栓位置时，主要控制中间螺孔的跨度，边侧螺孔距边框的距离（主楞的悬挑长度）。主、次楞通常简化为连续梁模型计算，支座弯矩计算可以采用弯矩分配法求得，跨中挠度计算可以采用虚功原理，利用单位荷载法（虚功法）计算，弯矩和挠度计算也可以直接查结构设计计算手册，采用乘以系数法计算。横楞计算简图（参考图）：横肋间距300，荷载q＝Ph＝0.05×300＝15N/mm。q＝15N/mm６竖楞计算简图（参考图）：竖楞下部荷载q1＝PL＝0.05×(900+1100)/2＝50N/mm。q＝50N/mm常用次楞型钢截面特征数据如：（[80×43×5槽钢）截面抵抗矩Wx＝25.3×103mm3,截面惯性矩Ix＝101.3×104mm4。双肢[10槽钢组成的“][”型主楞梁，其截面特征数据如：截面抵抗矩Wx＝79.4×103mm3,截面惯性矩Ix＝396.6×104mm4。（1）、设计时，一般控制边路螺孔距边框的距离250～350mm。当近似采用均布荷载验算时，纵、横楞悬臂部分的变形位移：（2）、中路螺孔间距一般控制水平方向Sx=0.9～1.2m，竖向间距Sv＝0.9～1.2m。当近似采用均布荷载验算时，纵、横楞跨中部分的变形位移：（λ为悬臂部分长度与跨中部分长度之比，即λ＝a/l）[][]4max8500xqllEI骣×÷ç÷ç÷ç桫()[]4max2500384524xqllEIl骣×÷ç÷ç÷ç桫-７（3）、纵横楞强度验算公式：（4）、穿墙螺栓承受的外载作用计算，取底部一跨主楞为计算隔离体，求解主楞的支座反力RA、RB，取其较大值作为螺栓承受的最大拉力。F次楞F次楞F次楞F次楞ABMABMBARARB附：常用螺栓所能承受的最大拉力如下表：参数规格ASfbt(N/mm2)允许承受最大拉力[F]=ASfbtM20314.217053.414KNM25490.417083.453KNM30560.617095.302KN1.2模板体系的安全技术1.2.1钢大模板的最大板块多大为宜？钢大模板制作尺寸一般不宜大于6m宽，3m高。钢大模板自重通常为：120Kg/m2～135Kg/m2，以6×3m幅面的大模板计算自重，约合[]()2maxmax215xxMNmmWssg=?-=laFMMRBAABA6laFMMRABBAB6８2.2~2.4吨，设计模板排版图时，应考虑塔吊的工作半径及起重能力。1.2.2钢大模板的吊环设计？大模的吊装环采用HPB235钢制作，严禁使用冷加工钢筋，吊环应与大模焊接牢固（或栓接），在大模板自重标准值作用下，每个吊环按2个截面计算的吊环应力不大于50N/mm2。吊环的截面积选择计算)(1005022mmPPAS（P为吊装大模板时，每个吊环所承受的大模自重设计值）1.2.3外墙钢大模板支放的外挂三角形钢桁架的设计计算。外墙钢大模板支放于附墙三角形钢桁架上，钢桁架使用安全设计验算包括：杆件轴拉、轴压强度验算、轴压稳定验算，以及钢桁架节点板焊缝连接强度验算。**公司承建的北京****青年博士生公寓10＃、11＃楼工程外挂钢桁架的设计参考图如下：安全销孔附墙钩头螺栓大样M30双螺母紧固９1.2.4外挂钢桁架附墙挂钩的设计验算。挂钩主要承受水平拉力Nt和竖向剪力Nv，对于同时承受拉力和剪力的螺栓，强度验算必须同时符合下列公式要求：221vtbbvtNNNN骣骣鼢珑鼢+?珑鼢珑鼢珑桫桫bcvNN（式中：Nv、Nt——每个螺栓承受的剪力和拉力；bvN、btN、bcN——每个螺栓的受剪、受拉和承压承载力设计值。）1.2.5外挂三角形钢桁架附墙点早期混凝土强度，达到多少可以进行提升、支模等作业？参照高层建筑施工规范，提升外挂架阶段，墙体混凝土强度必须≥4Mpa，外挂架上开始进行大模板支设作业时，墙体混凝土强度必须≥7.5Mpa。并且，外挂架附墙锚固螺母与墙面之间应垫置－100×100×6mm的钢垫板。墙体混凝土的抗冲切验算公式：Fl≤0.6ftumho；（Fl——挂钩承受的集中拉反力，um——距集中反力作用面积周边ho/2处的周长，ho——墙体有效厚度）１０hoFl以220mm厚度的墙体，25mm钢筋保护层，混凝土早期强度达到7.5Mpa为例，采用－100×100×6mm钢垫板，附墙区能承受的冲切力Fl为：Fl＝0.6×0.55×（220－25）×（120＋110）×2＝29.6KN.显然，只有当每个钩头栓承受的拉力Nt≤Fl时，使用外挂架才不会对主体结构混凝土产生破坏。1.2.6大模板放置时，抵抗风荷载作用的自稳角验算。大模板存放时，背部三角形桁架撑的地脚螺栓调到最低，模板转动α角，在风荷载作用下，大模板以其自重作用下的抗倾覆力矩维持大模板的静置平衡，在不同风级情况下，其保持自稳状态的放置倾角α计算如下：α１１设大模板的自重为g，风压为w，取1m宽板分析，其自稳条件为：gHa≥Wh2h∵h＝Hcos，a＝2sinH将h、a带入自稳条件公式，得：2cossin222WHHGH整理得：0sinsin2WGW解之得：WWGG24sin22∴自稳角wwgg24arcsin22（g为大模板自重，量纲采用N/m2；w为不同风级状态下的设计风压荷载）1.3大模板接缝设计1.3.1利用8cm宽的钢板带钻孔塞焊固定在模板边框上的企口式：钻孔塞焊-80×6铁板带砂浆渗漏企口线企口设计优点是：方便了大模板加工制作，方便排版设计，方便改装，该种连接方式已由河北丰润鲁班世纪模板公司注册为专利。相邻两块模板应注意让大块模板压住小块模板。１２1.3.2利用螺栓将角铁型钢固定在模板边框上的企口式：-6钢面板砂浆渗漏企口线栓接角铁企口设计优点是：装拆方便、灵活。该种连接方式已由中建柏利模板公司开发应用。1.4大模板高度设计1.4.1内墙钢大模板高度设计公式为：h＝结构层高H－结构板厚度（b）＋20mm（加高20mm是考虑墙体浇筑到顶部，浮浆层需要凿除10～15mm。）1.4.2外墙外侧钢大模板高度设计公式为：根据外墙的水平施工缝设置形式，分以下三类：1.4.2.1“上高”类导墙：结构楼面H50h＝结构层高H＋50mm１３1.4.2.2“下挂”类导墙：b50结构楼面Hh＝结构层高H＋结构板厚度（b）＋50mm1.4.2.3无导墙类（底部须配合楼板外侧面固定钢模板使用）：结构楼面H20h＝结构层高H＋20mm1.5大模板焊接1.5.1大模板制作主框节点必须满焊，包括外挂三角形桁架，要求杆件与节点板之间满焊，焊缝长度≥60mm，焊缝高度5～6mm。1.5.2大模板面板与肋之间采用断续焊，每隔300mm，焊一道20mm长的焊缝，焊缝高度≥4mm。目前，国内最先进的大模板制作厂家已采１４用数控机床，全自动定位电焊，成形焊缝均匀，焊道清晰，色