土木工程施工-组合钢模板的优势与应用

在混凝土结构中，模板是使钢筋混凝土构件成型的模型，已浇筑的混凝土需要在该模型内养护、硬化、增长强度，形成所要求的结构构件。据统计，现浇混凝土结构用模板工程的造价约占钢筋混凝土工程总造价的30%，总用工量的50%。因此，推广应用先进、适用的模板技术，对于提高工程质量、加快施工速度、提高劳动生产率、降低工程成本和实现文明施工，都具有十分重要的意义。

4.1.1 模板系统的组成和要求

整个模板系统包括模板和支架系统两部分。模板部分是指与混凝土直接接触使混凝土具有构件所要求形状的部分; 支架系统是指保证模板形状、尺寸及其空间位置的支撑体系，该体系既要保证模板形状、尺寸和空间位置正确，又要承受模板、混凝土及施工荷载。

模板及其支架系统应符合下列基本要求:

1. 保证工程结构和构件各部分形状和相互位置的准确性;

2. 应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力以及施工荷载;

3. 为提高模板工程的工效和经济性，要求模板系统构造简单，装拆方便;

4. 模板的接缝不应漏浆;

5. 对清水混凝土工程及装饰混凝土工程，应使用能达到设计效果的模板。

4.1.2 模板分类

1. 按材料分类

模板按所用材料分为木模板、钢模板、胶合板模板、钢框木 (竹) 胶合板模板、塑料模板、玻璃钢模板、铝合金模板、钢丝网水泥模板和钢筋混凝土模板等。

2. 按施工方法分类

根据施工方法的不同，模板可以分为现场装拆式模板、固定式模板、移动式模板和永久性模板四类。

现场装拆式模板是按照设计要求的结构形状、尺寸及空间位置在施工现场组装的模板，当混凝土达到拆模强度后拆除模板。该模板多用定型模板和工具式支撑，主要包括组合钢模板、工具式模板等。

固定式模板一般用来制作预制构件，按照构件的形状、尺寸在现场或预制厂制作模板。如各种胎模 (土胎模、砖胎模、混凝土胎模) 即属固定式模板。

移动式模板是指随着混凝土的浇筑，模板可以沿水平方向或垂直方向移动，如烟囱、水塔、墙柱混凝土浇筑用的滑升模板、提升模板、爬升模板、大模板，高层建筑楼板施工采用的飞模，筒壳混凝土浇筑时采用的水平移动式模板等。

永久性模板，又称一次性消耗模板，即在现浇混凝土结构浇筑后模板不再拆除，其中有的模板与现浇结构叠合后组合成共同受力构件。目前国内外常用的有异形金属薄板、预应力混凝土薄板、玻璃纤维水泥模板、钢桁架型混凝土板、钢丝网水泥模板等。该模板多用于现浇钢筋混凝土楼 (顶) 板工程，亦可以应用于竖向现浇结构。

永久性模板的最大优点是: 简化了现浇钢筋混凝土结构的模板支、拆工艺，使模板的支拆工作量大大减少，从而改善了劳动条件，节约了模板支、拆用工，加快了施工进度。

(1) 组合钢模板

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

组合钢模板的优点是通用性强、组装灵活、节省用工，浇筑的构件尺寸准确、棱角整齐、表面光滑，模板周转次数多，节约大量木材。其缺点是一次性投资大，浇筑成型的混凝土表面过于光滑，不利于表面装修等。

①钢模板，钢模板主要包括平面模板、阴角模板、阳角模板和连接角模四种，如图4.1.1所示，分别用字母P、E、Y、J表示。钢模板面板厚度为2.3mm、2.5mm。钢模板采用模数制设计，宽度以100mm为基础，以50mm为模数进级; 长度以450mm为基础，以150mm为模数进级，当长度超过900mm时，以300mm为模数进级，肋高55mm。

图4.1.1 钢模板类型 (单位: mm)

钢模板的代号为□××××，其中□为钢模板类型代号，前两个数字代表钢模板的表面宽度，后两个数字代表钢模板表面长度。如P2015表示平面模板，其宽度为200mm，长度为1500mm; E1512表示阴角模板，其宽度150mm×150mm，长度为1200mm; Y0504表示阳角模板，其宽度为50mm×50mm，长度为400mm; J0015表示连接角模，其宽度为50mm×50mm，长度为1500mm。

在现场拼接过程中，对某些特殊部位当定型钢模板不能满足要求时，需用少量木模填补。

②连接件，连接件主要包括U形卡、L形插销、钩头螺栓、紧固螺栓和对拉螺栓等，如图4.1.2所示。

U形卡主要用于模板纵、横向的拼接; L形插销用于增加钢模的纵向拼接刚度，以保证接头处板面的平整; 钩头螺栓用于钢模板与内、外钢楞之间的连接固定; 紧固螺栓用于紧固内、外钢楞，增加模板拼装后的整体刚度; 对拉螺栓用于连接两侧模板，保持两侧模板的设计间距，并承受混凝土侧压力及其他荷载，确保模板的强度和刚度。

图4.1.2 钢模板连接件 (单位: mm)

1—钢模板; 2—对拉螺栓; 3—扣件; 4—钢楞; 5—套管

③支承件，组合钢模板的支承件包括钢楞、柱箍、梁卡具、钢管架、钢管脚手架、平面可调桁架等。

钢楞亦称为龙骨，常用于支撑钢模板并加强其整体刚度，可以采用圆钢管、矩形钢管、内卷边槽钢、轻型槽钢、轧制槽钢等制成。

柱箍用于直接支承和夹紧各类柱模的支承件，使用时根据柱模的外形尺寸和侧压力大小等选用。

梁卡具用于夹紧固定矩形梁模板，并承受混凝土侧压力，可以用角钢、槽钢和钢管制作。较为常用的钢管型梁卡具如图4.1.3所示，适用于断面为700mm×500mm以内的梁，卡具的高度和宽度均可以调节。

钢管架又称为钢支撑，用于承受水平模板传递来的竖向荷载，一般由内外两节钢管组成，可以伸缩调节支柱高度，如图4.1.4所示。

图4.1.3 钢管型梁卡具 (单位: mm)

1—φ32钢管; 2—φ25钢管; 3—φ圆孔;4—钢销; 5—螺栓; 6—螺母; 7—钢筋环

.1.4 钢管架 (单位: mm)

φ12螺栓; 3—φ16钢筋; 4—内径管;; 5—φ50钢管; 7—150×150钢板

钢桁架用于楼板、梁等水平模板的支架，用钢桁架作支撑，可以节省模板支撑及扩大楼层的施工空间。钢桁架的类型较多，常用的有轻型桁架和组合桁架两种。轻型桁架由两榀桁架组合而成，其跨度可以调整到2100～3500mm。

(2) 工具式模板

工具式模板，是指专门针对某一种现浇混凝土结构体系施工的需要研究开发的一种专用模板。

①大模板，是大型模板或大块模板的简称。大模板的单块模板面积较大，通常是以一面现浇混凝土墙体为一块模板。大模板是采用定型化的设计和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，用于现浇钢筋混凝土墙体。大模板具有安装和拆除简便、尺寸准确和板面平整等特点。

采用大模板进行建筑施工的工艺特点是: 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，结构整体性和抗震性能好，混凝土表面平整光滑，且可以减少装修抹灰湿作业。由于该工艺的工业化、机械化施工程度高，综合经济技术效益好，因而受到普遍欢迎。

大模板主要用于剪力墙结构或框架—剪力墙结构中的剪力墙施工。

②滑升模板，简称“滑模”施工，该施工工艺创始于20世纪初，是现浇混凝土工程的一种机械化程度较高的连续成型施工工艺。

滑升模板施工的特点是在建筑物的底部，沿墙、柱、梁等构件周边一次组装1.2m左右高的模板，随后在模板内不断分层绑扎钢筋和浇筑混凝土，利用液压提升设备不断向上滑升模板，连续完成混凝土的浇筑工作。利用该施工工艺，不但施工速度快、结构整体性强、施工占地少、节约模板和劳动力，改善劳动条件，而且有利于安全施工，提高工程质量。这种施工工艺不仅广泛应用于贮仓、水塔、烟囱、桥墩、竖井壁、框架等工业构筑物，而且逐步向高层和超高层民用建筑发展。

③爬升模板，即爬模，是一种适用于现浇钢筋混凝土竖直结构或倾斜结构施工的模板工艺，该工艺将大模板工艺和滑模工艺相结合，既保持大模板施工墙面平整的优点，又具有滑模利用自身设备使模板向上提升的优点，可以用于高层建筑的墙体、桥梁、塔柱等的施工。

④飞模，飞模又称为桌模或台模。该工艺可以借助起重机械从已浇筑完混凝土的楼板下吊运飞出转移到上层重复使用。适用于大开间、大柱网、大进深的现浇钢筋混凝土楼盖施工，尤其适用于现浇板柱结构 (无柱帽) 楼盖的施工。

飞模按其支架类型可以分为立柱式台模、桁架式台模、悬架式台模等。其中立柱式台模是台模中最基本的一种类型，主要由平台板、支架系统 (包括梁、立柱、支撑、支腿等) 和其他配件 (如升降机构和行走机构等) 组成，如图4.1.5所示。飞模的规格尺寸，主要根据建筑物结构的开间 (柱网) 和进深尺寸以及起重机械的吊运能力来确定，一般按开间 (柱网) 乘以进深尺寸设置一台或多台。

⑤隧道模板，隧道模板是一种用于在现场同时浇筑墙体和楼板混凝土的工具式定型模板，因为其外形像隧道，故称其为隧道模板。

图4.1.5 立柱式台模

1—平台板; 2—次梁; 3—主梁; 4—立柱; 5—斜撑; 6—水平撑; 7—伸缩支腿

隧道模分全隧道模和半隧道模两种。全隧道模的基本单元是一个完整的隧道模板，半隧道模则是由若干个单元角模组成，然后用两个半隧道模对拼而成为一个完整的隧道模。在使用上全隧道模不如半隧道模灵活，对起重设备的要求也较高，故其逐渐被半隧道模所取代。

3. 按结构类型分类

由于各种现浇钢筋混凝土结构构件的形状、尺寸、构造不同，模板的构造及组装方法也不同，形成各自的特点。按结构的类型模板可以分为: 基础模板、柱模板、梁模板、楼板模板、楼梯模板、墙模板、壳模板、烟囱模板等多种。

(1) 基础模板

基础模板根据基础的形式可以分为独立基础模板、杯形基础模板、条形基础模板等。阶梯形独立基础模板如图4.1.6所示，若是杯形基础，则在其中放入杯芯模板。施工时，要求作模板的地坪、胎模等应平整光洁，不得产生影响构件质量的下沉、裂缝、起砂或起鼓。安装时，要保证上、下模板不发生相对位移。

图4.1.6 阶梯形独立基础模板

连接杆; 2—T形连接杆; 3—角钢三角撑

(2) 柱模板

矩形柱的模板由四面拼板、柱箍、连接角模等组成，如图4.1.7所示。柱子的特点是断面尺寸不大而高度较高，因此柱模板主要是解决垂直度及抵抗侧压力问题。为了防止在混凝土浇筑时模板产生鼓胀变形，模外应设置柱箍，柱箍间距应根据柱模断面大小经计算确定，一般不超过100mm，柱模下部间距应小一些，往上可以逐渐增大间距。柱模板顶部根据需要开有与梁模板连接的缺口，底部开有清渣口以便于清理垃圾。当柱较高时，可以根据需要在柱中设置混凝土浇筑口。

图4.1.7 柱模板

; 3—盖板; 4—连接角模; 5—梁缺口

安装柱模板时，应先在基础面 (或楼面) 上弹出柱轴线及边线，同一柱列应先弹两端柱轴线及边线，然后拉通线弹出中间部分柱的轴线及边线。按照边线先把底部方盘固定好，然后再对准边线安装柱模板。为了保证柱模的稳定，柱模之间要用水平撑、剪刀撑等互相拉结固定。同一柱列的模板，可以采取先校正两端的柱模，然后在柱模顶中心拉通线，按通线校正中间部分的柱模。(www.xing528.com)

(3) 梁模板及楼板模板

梁模板主要由底模板、侧模板及支撑等组成，如图4.1.8所示。为了确保梁模支设的坚实，应在夯实的地面上立柱底垫厚度不小于40mm、宽度不小于200mm的通长垫板，用木楔调整标高。在多层房屋施工中，应使上、下层支柱对准在同一条竖直线上。当层高大于5m时，宜选用桁架支模或多层支架支模。梁侧模板承受混凝土侧压力，底部用钉在支撑顶部的夹条夹住，顶部可以由支撑楼板模板的搁栅顶住，或用斜撑顶住。

图4.1.8 梁模板

; 2—梁侧模板; 3—搁栅; 4—横档; 5—牵杠; 6—夹条; 7—短撑木; 8—牵杠撑; 9—支撑

楼板模板多用定型模板或胶合板，该模板支撑在搁栅上，搁栅支撑在梁侧模板外的横挡上。现多采用工具式的组合钢模板，由边框、面板和纵横肋组成。

4.1.3 模板结构设计

模板结构设计包括模板结构形式及模板材料的选择、模板及支架系各部件规格尺寸的确定以及节点设计等。模板及其支架应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工设备和材料供应等条件进行设计。模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性，能可靠地承受混凝土的重量、侧压力以及施工荷载。

1. 荷载

荷载可以分为荷载标准值和荷载设计值，而荷载设计值等于荷载标准值乘以相应的荷载分项系数。

(1) 荷载标准值

1) 模板及支架自重: 应根据设计图纸或实物计算确定，对肋形楼板及无梁楼板模板的自重，可以参考表4.1.1确定。

表4.1.1 模板及支架自重 (单位: kN/m2)

2) 新浇混凝土自重: 对普通混凝土，可以采用24.0kN/m3; 对其他混凝土，可以根据实际重力密度确定。

3) 钢筋自重: 按设计图纸计算确定。一般梁板结构钢筋混凝土的钢筋自重标准值可以按下列数值采用: 框架梁: 1.5kN/m3; 楼板: 1.1kN/m3。

4) 施工人员及设备荷载:

①计算模板及直接支承模板的小楞时，对均布荷载取2.5kN/m2，另应以集中荷载2.5kN再行验算，比较两者所得的弯矩值，按其中较大者采用;

②计算直接支承小楞结构构件时，均布活荷载取1.5kN/m2;

③计算支架立柱及其他支承结构构件时，均布活荷载取1.0kN/m2;

④对大型浇筑设备，如上料平台、混凝土输送泵等，按实际情况计算，当混凝土堆集料高度超过100mm以上者，按实际高度计算，当模板单块宽度小于150mm时，集中荷载可以分布在相邻的两块板上。

5) 振捣混凝土时产生的荷载，对水平面模板可以采用2.0kN/m2，对垂直面模板可以采用4.0kN/m2，其作用范围为新浇筑混凝土侧压力的有效压头高度以内。

6) 新浇筑混凝土对模板侧面的压力，采用内部振捣器时，可以按以下两式计算，并取二式计算结果中的较小值

F=0.22γct0β1β2V1/2　(4.1.1)

F=γcH　(4.1.2)

式中: F——新浇筑混凝土对模板的最大侧压力(kN/m2);

γc——混凝土的密度(kN/m3);

t0——新浇筑混凝土的初凝时间(h)，可以按实测确定。当缺乏试验资料时，可以采用t0=200/ (T+15) 计算(T为混凝土的温度(℃));

V——混凝土的浇筑速度 (m/h);

H——混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度 (m);

β1——外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2;

β2——混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度小于30mm时，取0.85，当坍落度为50～90mm时，取1.0，当坍落度为110～150mm时，取1.15。

混凝土侧压力的计算分布图形如图4.1.9所示，图4.1.9中h为有效压头高度， 。

1.9 混凝土侧压力的计算分布图

7) 倾倒混凝土时产生的荷载标准值，倾倒混凝土时对垂直面模板产生的水平荷载标准值，可以按表4.1.2采用。

表4.1.2 倾倒混凝土时产生的水平荷载值 (单位: kN/m2)

除上述7项荷载外，当水平模板支撑结构的上部继续浇筑混凝土时，还应考虑由上部传递下来的荷载。

(2) 荷载设计值

计算模板及其支架的荷载设计值，应为荷载标准值乘以相应的荷载分项系数，如表4.1.3所示。

表4.1.3 荷载编号、类别及分项系数

(3) 荷载折减 (调整) 系数

模板工程属临时性工程，因此对钢模板及其支架的设计，其荷载设计值可以乘以0.85的折减系数，但其截面塑性发展系数取1.0; 对冷弯薄壁型钢材，其荷载设计值乘以1.0的折减系数; 对木模板及其支架的设计，当木材含水率小于25%时，其荷载设计值乘以0.9的折减系数; 在风荷载作用下，验算模板及其支架的稳定性时，其基本风压值可以乘以0.8的折减系数。

2. 荷载组合

对于模板工程不同类型的各种部件，应按表4.1.4进行荷载组合。

表4.1.4 荷 载 组 合

注: 荷载类别及编号见表4.1.3。

4.1.4 模板的安装

模板安装应满足下列要求:

①安装现浇混凝土结构的上层模板及其支架时，下层楼板应具有承受上层荷载的承载能力，或加设支架; 上下层支架的立柱应对准，并铺设垫板。

②在涂刷模板隔离剂时，不得玷污钢筋和混凝土接搓处。

③模板的接缝不应漏浆; 在浇筑混凝土前，木模板应浇水湿润，但模板内不应有积水。

④模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷隔离剂，但不得采用影响结构性能或妨碍装饰工程施工的隔离剂。

⑤浇筑混凝土前，模板内的杂物应清理干净。

⑥对清水混凝土工程及装饰混凝土工程，应使用能达到设计效果的模板。

⑦用做模板的地坪、胎膜等应平整光洁，不得产生影响构件质量的下沉、裂缝、起砂或起鼓。

⑧对跨度不小于4m的现浇钢筋混凝土梁、板，其模板应按设计要求起拱; 若设计无要求，起拱高度宜为全长跨度的1/1000～3/1000。

4.1.5 模板的拆除

1. 拆除模板时混凝土的强度要求

混凝土结构浇筑后，达到一定强度，方可拆模。模板拆除日期，应按结构的特点和混凝土所达到的强度来确定。

①对不承重的侧面模板，应在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆模板而受损坏，方可拆除。

②底模及其支架拆除时的混凝土强度应符合设计要求; 若设计无具体要求，混凝土强度应符合表4.1.5中规定的强度以后，才能开始拆除。

③对后张法预应力混凝土结构构件，侧模宜在预应力张拉前拆除; 底模支架的拆除应按施工技术方案执行，若无具体要求，不应在结构构件建立预应力前拆除。

④模板拆除时，不应对楼层形成冲击荷载，拆除的模板和支架宜分散堆放并及时清运。

表4.1.5 底模拆除时的混凝土强度要求

2. 模板拆除的顺序与方法

模板拆除的顺序一般是先非承重模板，后承重模板; 先拆侧板，后拆底板。框架结构模板的拆模顺序一般是: 柱→楼板→梁侧板→梁底板。大型结构的模板，拆除时必须事前制定详细方案。