鋁合金模板標準化的相關分析與研究

宋玉孝

（天衢兄弟鋁模建筑科技有限公司，山東棗莊，277100）

鋁合金模板是由美國率先研發生產的模板材料，在加拿大等發達國家及韓國等新型工業國家應用較早。我國鋁合金模板產業發源于廣東深圳、佛山、東莞等地，通過引進國外鋁模板技術，生產鋁合金模板，多數為國外的加工訂單，也有部分供應港澳地區。隨著鋁合金模板在建筑工程應用優勢的逐漸展現，鋁合金模板在內地也得到了應用推廣。但是相關技術標準建設明顯滯后于鋁合金模板產業發展，導致各地、各企業的標準不統一，在實際使用過程中容易出現問題。

1 研究鋁合金模板標準化的重要性

鋁合金模板已經在建筑工程中得到了廣泛應用，但由于未制定統一標準，導致各地企業之間自成體系，鋁合金模板難以互換通用。從現有鋁合金模板體系來看，包括廣東合迪、廣東奇正、北京捷安、山東天衢兄弟等企業標準，都是在各個企業內部自行形成的。而企業之間的模板標準存在較大差異，影響了鋁合金模板在更大范圍內的推廣使用，對鋁合金模板行業發展產生較大阻礙。

在實際工程應用過程中，如果某工程一開始采用A公司提供的鋁合金模板，但在施工過程中發現部分內墻柱的模板需要更換。受鋁合金模板各企業標準不同的制約，要更換的模板也只能由A公司提供，而不能就近選擇B公司、C公司進行調貨，容易影響工程施工進度。

無論是從行業規范化發展角度還是工程應用角度來看，加快鋁合金模板標準化的研究都十分重要。只有制定一套方便、有效的鋁合金模板標準體系，才能提高鋁合金模板通用性及重復使用效率[1]。

2 鋁合金模板體系分析

鋁合金模板系統由兩個模板或多個模板焊接而成，但在焊接熱的影響下，這種鋁合金模板系統的承載力和耐久性較差，逐漸被型材系統所取代。目前的鋁合金模板根據材料可分為鋁板和型材系統。按照安裝形式可分為對拉螺栓連接式、鋼片連接式。其中， “鋼片連接”是在模板接縫處開槽，采用銷釘和銷片將內外墻模板拉結起來，在國外使用較多。 “對拉螺栓連接”是在模板中間開孔，然后采用對拉螺栓拉結內外模板，再與背楞系統連接，具有較高的承載力，適用于高層、超高層建筑。此外，按照邊框高度進行劃分，還可以將鋁合金模板分為63型、65型、70型等，在我國使用較多的為65型模板[2]。

2.1 國外鋁合金模板體系

美國WesternForms鋁合金模板體系的標準板寬度為900mm，標準板長度為1200mm/2400mm/2700mm，標準板重量為 35.8kg（900mm×2400mm），采用 PinLock緊固系統連接方式，模板邊框開洞3孔一組。加拿大Aluma鋁合金模板體系采用6061-T6板材，由擠壓型材和加勁件 （一種增強堅固性的結構件）焊接而成，標準板厚度為60mm，標準板寬度為100mm～600mm （遞增模數為50mm），模板最長1200mm，采用鋼片連接方式，銷孔間距小于等于300mm，承載力為60kN/m2。韓國S-FROM鋁合金模板體系采用6061-T6板材，由擠壓型材和加勁件焊接而成，標準板厚度為54mm，標準板寬度和長度按照樓板、梁板、墻板進行劃分，采用鋼片連接方式。新加坡Ehub鋁合金模板體系的標準板寬度為150mm/300mm/450mm/600mm，標準板長度為900mm/1200mm/1800mm/2400mm，標準板重量為 27kg（600mm×2400mm），采用對拉螺栓連接方式，承載力為60kN/m2。[3]

2.2 國內鋁合金模板體系

國內鋁合金模板體系主要包括：①廣東合迪標準，板材為6061-T6材料，由擠壓型材和加勁件焊接而成，標準板厚度65mm，寬度400mm，樓板長度1100mm，墻柱模板長度2500mm，采用對拉螺栓連接方式，承載力為60kN/m2；②廣東奇正標準，板材為6061-T6材料，由擠壓型材和加勁件焊接而成，標準板厚度65mm，模板寬度和長度按樓板和墻柱模板劃分，采用對拉螺栓連接方式，銷孔間距小于等于300mm，承載力為60kN/m2；③天津恒工標準，標準板厚度54mm，長度為100mm～900mm （遞增模數為50mm），寬度為300mm～2700mm （遞增模數為300mm），標準板重為17.5kg/m2，采用對拉螺栓連接方式，承載力為60kN/m2；④北京捷安標準，標準板厚度為54mm，樓板寬度為600mm，長度為1100mm，墻柱模板寬度為900mm，長度為2400mm/2700mm，采用對拉螺栓連接方式；⑤山東天衢兄弟標準，板材為6061-T6材料，由擠壓型材和加勁件焊接而成，標準板厚度65mm，寬度400mm，樓板長度1200mm，墻柱模板長度2600mm，采用對拉螺栓連接方式，承載力為60kN/m2。[4]

3 標準鋁合金模板制定措施

3.1 基本要求

從上述分析中可以看出，不同企業之間的標準參數存在較大差異，在統一標準的制定過程中，既要借鑒國內外已有的標準，又要從鋁合金模板性能優勢出發，合理確定標準參數。鋁合金模板的主要優勢是成型質量高、自身重量輕、可多次循環利用。因此，其模板體系應滿足以下幾點基本要求。

a）合理設置模板尺寸，不宜過大，相比于傳統的鋼模板，鋁合金模板在施工方面的主要優勢在于不需要使用大型起重設備。在設計模板尺寸時，應確保最大寬模板能夠單人搬運，標準模板質量不應超過25kg。

b）鋁合金模板拼縫是容易出現質量問題的薄弱環節，一般要求拆模后的混凝土質量可達到不抹灰要求。而拼縫容易出現漏漿等問題，應盡可能減少拼縫，適當增加標準板寬度，墻柱模板則應一板到頂。

c）應合理設置銷釘孔位置，比如利用銷釘和銷片進行鋁合金模板拼接，如果連接孔數量過多，則會影響鋁合金模板輕度和剛度，導致其承載力降低。但是連接孔如果過少，又會影響模板拼縫密實性。因此，合理設置銷釘孔位置十分重要，一般要求傳力端的銷釘間距小于等于150mm，非傳力端小于等于300mm[5]。

3.2 樓板及梁底模板

從現有模板體系來看，韓國S-FROM、我國廣東奇正、北京捷安等都采取按模板類型進行設計的方式。這種設計方法可以更好的適用于工程實際應用，減少各標準之間的沖突。在樓板和梁底模板設計方面，鋁合金模板早拆 （為實現早期拆除樓板而采用的一種支撐裝置和方法）支撐間距可設置為1200mm×1200mm，其早拆頭寬度一般為100mm。因此，標準樓板和梁底模板長度可設置為1100mm。在此情況下，考慮到鋁合金擠壓型材加工工藝的限制，寬度最大可設置為600mm。標準模板最小寬度則可以根據最小梁寬要求進行設置，一般為200mm。考慮到建筑樓板和梁底模板屬于承重模板，通常為短邊傳力形式，其銷釘數量要滿足傳力可靠性要求，且應保證模板拼縫足夠密實。根據以往工程經驗，模板寬度為600mm時，其孔位間距可設置為 (50+100×5+50)mm，模板寬度為200mm時，孔位間距按 （50×4） mm 設置[6]。

3.3 梁側模板

在建筑工程施工過程中，建筑樓板荷載力主要通過梁側模板傳遞到早拆支撐上，因此，梁側模板拼縫應設置在早拆支撐的上部，從而保證荷載傳遞的可靠性。一般情況下，標準梁側模板長度可設置為1200mm，其模板寬度則應與梁高要求相適應，一般為150mm～400mm（遞增模數為50mm）。結合以往工程經驗，可以對標準梁側模板孔位間距進行如下設置：①在最大寬度400mm時，孔位間距按照 （50+100×3+50）mm進行設置；②在最小寬度150mm時，孔位間距按照（50×3） mm 進行設置[7]。

3.4 墻柱及承接模板

在墻柱及承接模板設置方面，為確保鋁合金模板拆除后的混凝土成型質量能夠滿足工程要求，墻柱模板應采取一板到頂的設計方式。如果必須進行模板拼接，也應盡可能減少拼接次數，避免因接縫質量問題影響混凝土成型質量。從工程應用情況來看，目前國內的鋁合金模板大多數應用于高層建筑和超高層建筑工程，其標準層高為2.80m～3.30m左右。按照住宅建筑2.80m和3.00m標準層高進行設計，則鋁合金墻柱模板的標準高度應設置為2500mm/2700mm。根據施工工藝要求，內墻柱的鋁合金模板底部應連接高度為400mm的底腳，并預留10mm安裝空隙。上層外墻柱模板使用的固定承接模板，要采用預埋螺栓，將其固定在混凝土梁中，完成施工后與外墻柱模板同時拆除。

一般情況下，承載模板的長邊要與墻柱模板的短邊連接在一起，為確保兩者之間連接的可靠性，一般承接模板的孔位中心距應設置為50mm。結合現有標準體系和實際工程要求，對墻柱及承接模板孔位進行合理設置。其中，墻柱模板按照最大寬度400mm進行設置，孔位間距應設置為 （50+100×3+50）mm；按照最小寬度100mm進行設置，孔位間距應為50mm；承接模板標準寬度為300mm，孔位間距應設置為 （50+100×2+50） mm。

3.5 標準模板拼裝

根據上述設計，標準鋁合金模板體系中的樓板模板長度為1100mm，其早拆支撐間距為1200mm，如果標準模板無法滿足實際工程的使用需求，還可以采用配套模板進行補齊。此時，梁側模板拼縫位置應出現在梁底的早拆頭上部，從而方便水平荷載傳遞。如果實際工程的梁高度較大，則應在梁側設置一道背楞，并將模板外側與背楞系統連接在一起，提高模板承載力。如前所述，高層和超高層建筑的標準層高一般為2.80m～3.30m，可以采用長度為2500mm/2700mm墻柱模板，寬度為300mm的承接模板，并根據標準層高與樓板厚度變化，選擇使用高度為100mm～150mm的陰角模板及寬度為0mm～300mm的配套模板。豎向模板拼裝示意圖如圖1所示。其中，圖1（a）為平面圖，圖1（b）為A-A剖面，圖1（c）為右視圖，圖1（d）為左視圖。圖中的標號1為樓板，標號2為墻體，標號3為樓板模板，標號4為外墻柱模板，標號5為內墻柱模板，標號6為承接模板，標號7為配套模板，標號8為連接角模，標號9為樓板陰角模板，標號10為樓板陰角轉角模板，標號11為墻柱陰角模板，標號12為背楞，標號13為對拉螺栓，標號14為銷釘銷片，標號15為預埋螺栓[8]。

總體而言，建筑鋁合金模板相比于傳統使用的鋼模板和木模板等，在材料性能、施工便捷性等方面都有較為明顯的優勢。從以往的工程應用經驗來看，將鋁合金模板應用在建筑梁、柱、墻、樓板結構中，不僅可以滿足混凝土成型質量，而且施工效率快，對施工人員的技術要求低。目前，中建、萬科、上海建工和中海等大型建筑企業都在推廣鋁合金模板的使用，具有較好的應用前景。在以往的使用過程中，由于各企業的鋁合金模板體系標準不統一，給工程的實際應用帶來許多困擾。通過結合實際應用需求及已有標準，制定一套標準模板體系，可以進一步促進鋁合金模板的應用推廣，從而發揮其各方面優勢，促進建筑工程施工質量與效率的進一步提升。

圖1 豎向鋁合金模板拼裝示意圖

綜上所述，對鋁合金模板體系標準化進行研究是推廣鋁合金模板工程應用的關鍵，通過對現有標準進行分析，可以為鋁合金模板通用標準的制定提供參考。本研究嘗試提出了一套鋁合金模板體系標準制定方案，對其關鍵標準參數進行了設置，希望可以為相關研究單位提供借鑒。