利用有限元计算独立支撑式铝合金模板拆除时间

廖 飞 何昌杰 谢小红 徐赞证 周芙蓉

中建五局第三建设有限公司 长沙 410007

【摘要】根据独立支撑式铝合金模板的特点,利用有限元计算其拆除时间,为拆模提供依据。分析了拆除顶模时应注意的施工事项,从而保证了结构安全,为以后类似工程施工提供了借鉴。

【关键词】有限元分析 独立支撑式铝合金模板 拆除时间 施工技术

1 工程概况

正荣财富中心南地块工程由地下车库、商铺裙楼、1#~10#栋高层商住楼等建筑组成,层高2.9 m。结构形式为框架-异形柱-剪力墙结构,总建筑面积245 000 m2

2 独立支撑式铝合金模板的特点

1)整体结构强度高、稳定性好,标准模板采用密肋设计,刚度大、不变形、不起鼓。

2)铝合金模板快拆体系操作轻便快捷、劳动强度低、效率高,铝合金模板外观美观整洁、品质高档、施工形象好。

3)可铝木混合使用,适用非标准层和变截面,一套模板可解决整栋楼的施工问题。

4)选配的支模体系不仅安全快捷,而且一套支撑体系可解决整栋楼不同层高的支撑问题,再配套使用现场拆装运输工具,能安全、高效、轻松地进行作业。

3 施工工艺

定位放线→墙柱模安装→安装梁模→安装楼面模板→铝模板系统加固→综合验收→混凝土浇筑→下一层工序循环

4 支撑系统设计及楼面配模

1)材料配备。本工程在使用铝合金模板施工时,配置铝合金模板1 套,楼面支撑3 套,梁底支撑4 套,悬挑支撑6 套。独立支撑系统选用工具式钢立柱(符合JGJ 162—2008《建筑施工模板安全技术规范》要求)。铝模板施工的支撑搭设前,应做出样板单元,经验收合格后方可继续搭设。本工程采用铝合金模板,主材质为铝合金6061-T6,铝合金模板面板板厚4 mm。

2)机械设备、机具准备。本工程铝模板材料上、下层周转,采用传料口人工传递,不占用垂直机械运输。

3)楼面配模。根据图纸进行模板排版,对拉螺栓应根据层高、墙厚、墙体形状等进行整体计算、策划,从而达到横平竖直、间距均匀的效果。

5 有限元结构计算

5.1 工程混凝土施工载荷概述

本工程铝合金模板体系计算按2 900 mm层高计算。楼板最大厚度120 mm,最大梁的截面尺寸为450 mm×500 mm;墙、柱处混凝土设计强度C50~C30,梁、板处混凝土设计强度C35;混凝土浇筑速度1.8 m/h;混凝土坍落度160~180 mm;混凝土施工温度25 ℃;混凝土施工时外加减水剂。铝模板自重标准值0.25 kN/m2,混凝土自重密度24 kN/m3,钢筋自重标准值1.1 kN/m3,施工活载标准值2.0 kN/m2 [1]

5.2 利用Midas有限元软件进行分析计算

根据3#栋结构图及铝合金模板设计图,选取支撑间距最大的单元板块,即横向间距1 300 mm,纵向间距1 300 mm。该单元板块板厚120 mm。恒载分项系数取1.2,活载分项系数取1.4,建模如图1所示。

图1 Midas有限元软件结构建模

由楼板应力图得出楼板最大压应力为-1.2 kN/m2,即钢支撑处楼板负弯矩产生的拉应力也为1.2 MPa,根据拉应力一般为压应力1/10左右计算,此时对应压应力为12 Mpa左右。根据有限元分析计算,C35混凝土强度曲线(按目前平均气温25 ℃考虑)如图2所示。

图2 C35混凝土强度曲线示意

根据有限元分析计算,可知混凝土浇筑1 d后即可达到12 MPa,2 d后到达18 MPa,即板处混凝土强度可达到设计值的50%,在铝模早拆体系中,当混凝土浇筑完成后的强度达到设计强度的50%后即可拆除顶模,只留下支撑杆。因此混凝土浇筑完成后 48 h可拆除水平结构楼板,此时钢支撑尚不能拆除。

5.3 拆除顶模注意事项

1)顶模板拆除时,每次每块模板都需要工人先托住模板,再拆除销钉,模板往下放时,应小心轻放,严禁直接将模板坠落到楼面 [2]

2)拆除工作从拆除板梁开始,拆除销子和其所在的板梁上的梁模连接杆,紧接着拆除板梁与相邻顶板的销子和楔子,然后拆除梁底板 [3]

3)每一单元的第1块模板被搁在墙顶边模支撑口上时,要先拆除邻近模板,然后从需要拆除的模板上拆除销子和楔子,利用拔模工具把相邻模板分离开来。在没有板梁而模板是从一墙跨到另一墙的地方,要先拆除有支撑边的墙顶边模。顶模与混凝土的接触时间比墙模更长,浇筑之前必须进行清洁和涂油工作,否则顶模不容易脱开。拆除下来的模板应立即进行清洁工作。拆除顺序按安装顺序摆放好。

4)拆除楼顶板、梁顶板时,严禁碰动支撑系统的杆件,严禁拆除支撑杆件后再回顶。支撑系统要确保板底3 层,梁底4 层。

6 结语

1)由于铝板的自重轻,且模板承受压力的条件好,很方便混凝土机械化作业;以标准板加上局部非标准板的配置板,并在非标准板上采取编号的技术,相同构件的标准板是可以混用的,这使拼装的速度更快,可以节省工期 [4,5]

2)铝合金模板在拆装时的操作也更加简便,拆卸和安装的速度更快,模板与模板之间是用销钉进行固定的,安装也方便多了。

3)模板在安装的时候设有便于移动的多级操作平台,以确保模板安装、拆卸作业时施工人员的安全,铝合金模板在拆除后,其混凝土表面的质量良好。按照5 d施工1 层的计划,可确保模板安装平整、牢固,从而使混凝土的表面达到不用抹灰的清水混凝土的效果,节材节工。

4)铝制模板使用的次数多,全铝合金模板施工中使用的次数明显高于钢模板、木模板、组合大模板等,在层数高的超高层建筑施工中优势显著。

◇◇ 参考文献 ◇◇

[1] 孙思为.基于有限元方法的铝合金模板受力分析[J].山西建筑,2014(14):61-63.

[2] 李政权.关于铝合金模板施工技术要点探究[J].建筑知识:学术刊,2014(5):425.

[3] 戴桂扬.铝合金模板在建筑施工中的应用[J].中国住宅设施,2012(10):51-53.

[4] 刘雪红,程海寅,陆建飞,等.铝合金模板体系施工技术及其效益分析[J].施工技术,2012(12):79-82.

[5] 何大开.铝合金模板系统在某高层建筑中的设计应用[J].施工技术,2014(2):70-73.

Finite Element Calculation of Dismantle Time for Independent Support Type Aluminum Alloy Formwork

Liao Fei He Changjie Xie Xiaohong Xu Zanzheng Zhou Furong
China Construction Fifth Engineering Bureau The Third Construction Co., Ltd.Changsha 410007

Abstract: Based on characteristics of the independent support type aluminum alloy formwork, the finite element method has been used to calculate its removal time, which provides reference for formwork removal.This paper analyzes some construction attentions for backform removal so as to guarantee the safety of the structure, which can provide reference for similar projects in the future.

Keywords: finite element analysis independent support type aluminum alloy formwork removal time construction technology

【中图分类号】TU755.2

【文献标识码】B

【DOI】10.14144/j.cnki.jzsg.2015.02.035

作者简介:廖 飞(1981—),男,本科,工程师。

通讯地址:湖南省长沙市雨花区中意一路中建大厦1619室(410007)。

收稿日期:2014-06-12