铝模与局部PC外墙构件相结合施工技术研究与应用

作者：江湖笑笑生目 录1绪论11.1选题背景11.2国内外研究现状21.2.1相关领域国内外技术现状、发展趋势21.2.1.2 国内建筑模板的发展及现状31.2.3研究意义51.3本文研究的内容和目标51.3.1研究目标51.3.2研究与开发的主要内容52铝模与局部PC外墙构件相结合施工技术62.1铝模板的施工工艺62.1.1铝模板的特点62.1.2铝合金模板的构造72.1.3铝合金模板的施工工艺102.2 铝模板与PC构件连接特点162.2.1 施工层工艺斜撑较多162.2.2 铝模与PC构件处理精度要求高162.3 一体化施工难点解决方案172.3.1优化图纸设计172.3.2 预制凸窗与现浇混凝土的连接222.3.3预制凸窗与铝模的连接262.3.4 预制凸窗的安装292.3.5 提升施工验收标准323结论331绪论1.1选题背景当前，我国城市发展迅速，建设量全球领先，但传统建造方式存在建筑质量参差不齐，现场湿作业多，资源浪费，劳动效率低啡青壮年劳动力不足，环境污染等多种间题。装配式建筑是一种新型的建筑结构形式，它响应国家节能减排，绿色施工的号召，使得建筑行业逐渐由现场作业向工厂化、工业化生产的方向发展。它不仅能保证建筑的质量，同时还能提高劳动效率，缩减工期，减轻污染，尽最大努力满足客户的需求，具有很好的发展前景。 装配式建筑符合全寿命过程绿色建筑的概念，能真正实现循环利用，符合我国十三五规划以及党的十八大提出的方针要求。住房城乡建设事业十三五规划提高城乡规划编制和实施水平的纲要中对推动绿色建筑，推广绿色低碳建造，发展装配式建筑，加快建筑业生产方式变革提出了明确的要求，同时对先进装配式建筑技术和产品体系的适用性、先进性，以及国家级装配式建筑生产基地的建设给予了高度的支持，其主要目标也明确要求到年装配式建筑的面积占城镇新建建筑面积的上。与此同时各省市从社会经济可持续发展的高度推动未来建筑行业绿色结构的发展，相继出台了相应的政策，积极响应建筑工业化的发展。装配式建筑不同于传统建筑的施工方式，通过“搭积木”的预制方法在工厂内组装完成再运输至施工现场，这种流水线式的施工方案不仅提升了施工效率，还能有效降低对环境的负面影响，日渐受到市场的青睐。由于部分连接节点需要现浇，模板采用铝模板，铝模板与预制构件的连接。因此，对铝模一体化施工技术的相关研究有助于装配式建筑的发展，对提升建筑质量与项目稳定性有重要意义。目前，我国的建筑工程项目的主体结构材料大多是现浇钢筋混凝土，随着建筑工程规模的不断扩大以及施工技术的不断进步，对于混凝土的施工速度和成型质量要求也越来越高。很多设计中直接去除结构抹灰工序，要求混凝土拆模后直接达到清水饰面效果，快速拆模技术的应用和推广，使混凝土结构施工的速度也有了很大的提升。目前我国建筑工程施工现场的模板工程仍有超过 70%沿用传统的木模板，这种木模板由人工裁锯拼装，施工标准化程度低，项目现场人员的管理水平和模板作业工人的技艺熟练程度对模板工程施工量好坏影响很大，并且木模板材料周转率很低，很多木模板材料在没有达到周转使用次数之前就不同程度的出现覆膜脱落、开胶鼓包、弯曲变形等问题，严重影响混凝土施工质量。此外，由于回收价值不高，木模板废弃现象严重，往往项目结束后，废旧模板堆积如山，不仅给现场文明施工带来压力，而且这些废弃模板的处理给环境保护也带来了巨大的压力。 随着混凝土结构的施工质量和进度要求的不断提高，我国的建筑模板施工技术也随之得到了更新和发展。近年来，国内出现的一些新型的模板材料，在质量、进度、成本、能耗等方面分别有不同的突出的表现，铝模板就是其中的代表，其优势得到了行业内人士及专家的认可。尽管这样，铝模板技术引入国内多年，只“开花”，迟迟不“结果”，一直没能得到广泛采用。目前，低碳生活和低碳经济逐渐成为了人们的共识，在建筑工程中也开始提倡绿色施工的理念，模板工程材料的变革迫在眉睫，因此，必须加强建筑行业对新兴模板材料的认识，才能促使施工企业主动寻求高效节能的材料，来取代传统低效率高能耗的木模板。1.2国内外研究现状1.2.1相关领域国内外技术现状、发展趋势1.2.1.1国外建筑模板的发展及现状早期建筑工程使用的模板是木材经过裁锯制作的，根据混凝土成型的不同，木工将这些木方和板材拼接组合而成，在混凝土施工中，模板的安装拆除需要占用了很大一部分劳动力，而施工完成后的材料基本没有周转使用。到 20 世纪初，装配式的木模板开始出现在建筑工地中，根据工程的需要，工人预先设计制作出几种尺寸不同的定型模板，通过工厂批量化生产，在施工时，作业工人根据混凝土构件的不同形状，采用定型的模板进行拼装。随着西方工业化进程加快，工程机具开始在建设工程中大量使用，在建筑模板的安装、拆除和搬运中作业工人通过使用这些施工机具，劳动效率得到很大提升。到 20 世纪中叶，建筑模板的施工技术再次得到改进，普遍采用的装配式模板通过配合固定拼装部件的使用，发展出了组合式模板。在工程的施工中，针对不同的混凝土结构，采用不同的组合模块完成模板的拼装，大幅降低了模板安装拆除的人工消耗，并且这种组合式模板可以周转使用，达到了降低施工成本的效果，这种模板适用范围广，在建筑工程中被广泛采用。 建筑模板在施工方法上逐渐成熟后，模板生产企业在模板的材料上进行了开发。20 世纪早期，美国凭借其巨大钢产能，最早在建筑工程中用钢模板取代了木模板，20 世纪中期，由于二战后材料贸易的影响，很多国家木材市场资源短缺，钢材制作的模板开始在模板工程中应用。进入 60 年代后，钢制模板已经在建筑工程中得到广泛使用，相较于木模板的优势也逐步显现出来，市场规模的扩大促进了钢模板的整个产业链的发展，开始有很多企业专门从事钢模板业务和研究。1962 年铝合金作为模板材料在美国第一次被应用于建筑施工中，这种建筑模板新材料取得了很好的市场表现，随着冶金技术的不断进步，铝模板在一些发达国家得到广泛的应用。铝合金模板出现的同时期还出现了一些其他新型材料模板，如塑料模板、竹胶模板等。 目前，国外模板生产企业已经形成产品生产的系统化以及企业的经营的集团化。尽管国外的模板公司数量并不多，但是这些公司的发展规模很大，经营业务集成了模板的设计、制作、施工和成套服务，并组建专业化的团队，在很多国家建立生产基地，公司的职工大部分为研发人员、管理人员和销售人员，这些国外模板公司企业的竞争力来源于对新型模板的研发能力和市场推广能力。除此之外，国外政府对于能耗大，质量低劣的模板材料监管力度很大，技术上落后的模板材料很快会被市场淘汰。对于新型模板材料，尤其是低耗高效的模板材料，政府会有很多优惠政策的支持，推动其在市场的推广应用。1.2.1.2 国内建筑模板的发展及现状随着建筑工程材料日新月异的发展，模板工程材料的变革逐渐成为国内专家学者研究的内容，相关的文献大多通过市场调查和对比分析的方法来研究建筑模板的发展方向以及新型模板材料的优势。 王绍民对国内建筑模板市场进行了详细的调查研究，结果表明目前木模板在建筑模板市场占据主要地位，在建筑工程项目上被大量使用。而木模板对社会和环境造成了很多负面影响，能源消耗巨大，经济性差，是对我国建筑业技术进步的障碍，应当积极推广新型模板。王绍民还认为目前我国建筑工程普遍使用的木模板，质量差，能耗大，有违低碳经济发展战略，应当加强对木模板使用的限制，积极开发新的模板材料，推进“多元代木”的策略。在这个过程中政府部门应当对新兴的模板材料进行扶持和推广，此外，研发新型建筑模板的能力以及建筑模板的专业化施工也是需要加强的地方。 仇铭华指出铝模板的使用对绿色施工有很大的促进作用，具有标准化程度高、节约木材消耗、减轻劳动强度、加快进度、减少建筑垃圾排放等方面的优势。通过对目前市场应用比较广泛的几种模板材料进行了适用性和经济性的对比分析，认为铝模板相较于木模板，其强度、抗变形能力优势明显，周转率和残值都很高，并且施工简洁轻便。而与钢模板相较，铝模板质量较轻，在施工中的搬运和操作都比较轻便，可以节约机械使用成本，并且铝模板由于表层氧化膜的阻隔，不易腐蚀生锈，对环境适应能力强。从混凝土成型质量来看，使用铝模板的混凝土表面可以达到清水饰面混凝土的水平，设计中可以省去结构面层抹灰施工，节约项目成本。因此，总结认为铝模板在建筑工程，尤其高层建筑中的前景很好，具有推广价值。 糜嘉平回顾总结了我国建筑模板行业多年以来引进国外模板技术的历程，认为引入的模板在技术层面的掌握是好的，但在国内无法推广是由很多原因导致的，主要有：1）政府缺乏质量监管；2）研发的技术能力欠缺；3）市场不注重社会效益；4）法律法规的不完善。还提出我国建筑模板行业的发展需要加强技术上的创新，提高施工作业队伍素质以及提高建筑模板行业的专业化程度。 关于铝模板技术的文献研究表明，国内的专家和学者普遍认为木模板的在建筑工程中被广泛使用，但是综合效益不佳。铝模板技术的引进不仅可以从技术方面改进模板工程的施工质量和进度，而且其铝合金材质在绿色施工和环保上的优势也是非常突出的。目前，对于建筑模板的改革呼声很高，大部分专家认为铝模板推广受限的原因除了政府部门对市场的调控力度等客观原因之外，施工企业缺乏对于铝模板的技术效果的认识也是一个重要因素，尤其对采用铝模板后施工质量方面的评价研究较少，使施工企业对铝模板这方面的优势缺乏主观认识。1.2.3研究意义目前，党中央和国务院大力倡导科技兴国、科技强企业战略，鼓励各行业勇于开拓创新走出一条有自己特色的道路来。当下森林资源日益匿乏，建筑业的木材消耗量巨大，国家大力倡导绿色施工，技术创新，随着建筑业的不断向前发展、四新技术得到了广泛的应用。现在科技发达了，人们的生活水平提高了，不仅仅是要物质上的满足，还要精神上的满足。对于建筑物的要求不再是只要求它的质量好、功能齐全，在美观方面要求也变得高了，还要绿色环保无害。这些都要求建筑行业发展新型的、多功能和高效的建材及制品，来满足日益进步的社会。建筑所用的模板是由两个部分组成：面板和支撑系统。面板是使混凝土整体成型，支撑系统是稳固柱面板并且要承受上部传来的荷载。我们结合过去模板技术的施工经验，同时借鉴了以往钢模板的施工应用，在超高层建筑中有很多特殊结构，像弧形梁、曲面阳台这种复杂的结构，那些普通的木模板就不能保证施工质量，混凝土成型后也不满足要求，如果用定型的铝合金模板，整体式施工，就可以使特殊结构达到施工要求。铝合金模板其周转次数高、残值高、强度高、施工简单、拼装简便灵活、方便实现工厂化生产等优点而越来越广泛的应用到工程中去。对铝模一体化施工技术的相关研究有助于装配式建筑的发展，对提升建筑质量与项目稳定性有重要意义。1.3本文研究的内容和目标1.3.1研究目标课题研发的总目标以工程为依托，进行铝模板与预制构件相结合技术研究，对类似工程施工提供研究参考和施工指导。1.3.2研究与开发的主要内容对施工难点进行了分析，并分析了对应的解决措施，包括优化图纸设计、预制构件与现浇节点连接、预制构件与铝模板节点连接、预制构件的安装、验收标准。2铝模与局部PC外墙构件相结合施工技术2.1铝模板的施工工艺2.1.1铝模板的特点（1）混凝止表面观感好，成型质量高。如图2.1所示。图2.1 拆模后的混凝土表面（2）铝合金模板可从多次循环使用，平均使用成本低。（3）铝合金模板使用快拆模式，施工周期短。（4）铝合金模板密度小、质量轻，便于搬运安装。（5）使用铝合金模板，会在每层设置好传料口进行材料传递，节省用塔吊转运时间和成本。（6）铝合金模板组装后是一个整体框架，稳定性好，承载力高，不