賈曉建，劉運(yùn)生，*，苗吉軍，劉延春，王俊瑜

(1.青島理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，青島 266525；2.聊城大學(xué) 建筑工程學(xué)院，聊城 252000 )

PVC復(fù)合塑料模板在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展速度較快，已開(kāi)發(fā)的塑料模板的品種和規(guī)格越來(lái)越多[1-2]。我國(guó)塑料模板領(lǐng)域經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展也取得了較大突破，并取得了理想的使用效果[3-5]。筆者已對(duì)3種不同塑料模板體系各構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行了理論分析[6]；本文提出了一種鋁合金框PVC復(fù)合塑料模板施工工藝設(shè)計(jì)，并針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；最后，對(duì)3組塑料模板體系進(jìn)行數(shù)值建模計(jì)算分析。研究發(fā)現(xiàn)，各組模板體系相關(guān)構(gòu)件應(yīng)力遠(yuǎn)小于規(guī)范[7]容許值要求，在混凝土澆筑及內(nèi)部振搗過(guò)程中不會(huì)發(fā)生跑模、脹模等不良施工現(xiàn)象，具有很好的整體穩(wěn)定性，符合規(guī)范[7]要求，可以大規(guī)模應(yīng)用到實(shí)際建筑活動(dòng)當(dāng)中。

1 工藝設(shè)計(jì)

本文以實(shí)際工程項(xiàng)目為研究對(duì)象，結(jié)合PVC復(fù)合塑料模板的施工總體思路、工藝流程、關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)等進(jìn)行全面分析，詳細(xì)論述了PVC復(fù)合塑料模板在建筑工程中的工藝設(shè)計(jì)。并以多個(gè)工程項(xiàng)目為背景，對(duì)PVC復(fù)合塑料模板的配套施工體系等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)研究，豐富了PVC復(fù)合塑料模板的應(yīng)用理論。在總結(jié)前人的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套鋁合金框PVC復(fù)合塑料模板施工工藝，主要包括前期準(zhǔn)備、模板裝配、調(diào)整校核、模板拆除4個(gè)階段。

1.1 前期準(zhǔn)備階段

首先針對(duì)施工條件和圖紙要求計(jì)算模板用量，制定模板應(yīng)用方案。支模時(shí)清理模板底部位置，露出下層密實(shí)混凝土，并用水浸濕。模板吊裝時(shí)清理模板表面污垢及雜物，保證拆模后構(gòu)件表面的整潔。為確定剪力墻位置，提前進(jìn)行彈線定位，保證模板安裝過(guò)程中底部位置正確不發(fā)生偏移?；炷翝仓埃瑧?yīng)對(duì)鋼筋進(jìn)行校正，保證混凝土澆筑完成后混凝土與鋼筋間距符合最小保護(hù)層要求。剪力墻模板搭設(shè)時(shí)，應(yīng)提前做好底部找平工作，保證剪力墻模板安裝誤差在規(guī)定范圍內(nèi)。此外，還應(yīng)將模板與樓地面接合處用砂漿封閉，防止發(fā)生混凝土漏漿現(xiàn)象。

1.2 模板裝配階段

模板拼裝時(shí)將各模板單元按事先編號(hào)通過(guò)預(yù)留銷(xiāo)釘孔進(jìn)行連接，連接后通過(guò)工具將銷(xiāo)釘與銷(xiāo)片楔緊，拼裝成完整鋁合金框PVC復(fù)合塑料模板體系。拼裝時(shí)應(yīng)注意銷(xiāo)釘與銷(xiāo)片楔緊程度，太松會(huì)降低各模板單元連接強(qiáng)度，太緊會(huì)增大拆模難度。模板拼裝完成后，需要在外側(cè)安裝水平方管，對(duì)剪力墻模板進(jìn)行進(jìn)一步加固與約束。安裝時(shí)由于底部荷載較大，在底部設(shè)置方管間距較小，上部方管間距應(yīng)適當(dāng)增大。鋁合金框PVC復(fù)合塑料模板體系最主要特點(diǎn)是將模板劃分為不同模塊單元，由于單元較多，各單元連接處接縫數(shù)量也相對(duì)較多，接縫口約束較弱，應(yīng)在接口處增設(shè)方管，加強(qiáng)約束作用。

1.3 調(diào)整校核階段

利用線錘校正剪力墻模板垂直度，用拉筋固定剪力墻模板位置。拉筋上端固定在剪力墻高2/3處，下端固定在樓板上，拉筋與地面交角以60°為宜，拉筋延長(zhǎng)線通過(guò)剪力墻模板板中心。拉筋上帶花籃螺絲，以調(diào)整垂直度。模板垂直度校正完畢后進(jìn)行混凝土澆筑工作，混凝土澆筑及振搗時(shí)，要注意模板位置是否發(fā)生偏移，一旦發(fā)生偏移要及時(shí)做出調(diào)整。

1.4 模板拆除階段

當(dāng)剪力墻混凝土達(dá)到規(guī)定拆模強(qiáng)度時(shí)，可開(kāi)始拆模工作。首先拆除模板周?chē)?，其次拆開(kāi)方管，由上到下拆卸銷(xiāo)釘、銷(xiāo)片。將各模板單元拆下后，及時(shí)清理模板單元表面。拆開(kāi)的模板應(yīng)注意嚴(yán)禁摔撞；拆模后，應(yīng)對(duì)模板表面進(jìn)行檢查，如發(fā)現(xiàn)翹曲、變形，應(yīng)及時(shí)對(duì)破損的板面進(jìn)行修補(bǔ)。

2 數(shù)值模擬分析

2.1 建模分析

根據(jù)不同塑料模板體系進(jìn)行數(shù)值模擬分析，模型參數(shù)設(shè)置中，PVC復(fù)合塑料模板彈性模量定義為2520 N/mm2，泊松比為0.3；規(guī)格化鋁合金框彈性模量定義為700 000 N/mm2，泊松比為0.33；木楞彈性模量定義為9500 N/mm2，泊松比為0.2；緊固件彈性模量定義為206 000 N/mm2，泊松比為0.25。

各組塑料模板體系各構(gòu)件均采用實(shí)體單元進(jìn)行分析，定義荷載時(shí)，將混凝土澆筑過(guò)程等效為三角形荷載，采用靜水壓力進(jìn)行荷載布置，各模型底端為峰值荷載，頂端荷載設(shè)置為零。邊界條件設(shè)置時(shí)，各模板體系頂端、底端采用固定約束，不發(fā)生位移。模板與鋁合金框之間、模板與木楞之間、木楞與緊固件之間等接觸均設(shè)置為綁定約束。3組塑料模板體系模型如圖1所示。

圖1 3組塑料模板體系模型

2.2 數(shù)值模擬結(jié)果分析

2.2.1 規(guī)格化鋁合金框PVC復(fù)合塑料模板體系數(shù)值模擬結(jié)果

規(guī)格化鋁合金框PVC復(fù)合塑料模板體系主要由模板、木楞、鋁合金框、緊固件4部分裝配而成，綜合考慮模板出廠尺寸與現(xiàn)澆混凝土柱尺寸，將基礎(chǔ)模板單元尺寸設(shè)置為915 mm×1000 mm×15 mm，整體柱模板由基礎(chǔ)模板單元搭設(shè)而成，面板及木楞有限元分析如圖2—3所示。

圖2 規(guī)格化鋁合金框PVC復(fù)合塑料模板體系面板有限元分析

圖3 規(guī)格化鋁合金框PVC復(fù)合塑料模板體系木楞有限元分析

數(shù)值模擬結(jié)果表明：規(guī)格化鋁合金框PVC復(fù)合塑料模板體系面板最大應(yīng)力處位于陰角四周模板搭接處，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是由于該位置缺乏有效約束，背楞及緊固件約束力由面板中間向四周逐漸減弱，模板與模板之間靠銷(xiāo)釘將鋁合金框連接，兩模板交界處為約束薄弱點(diǎn)，因此陰角四周模板搭接處應(yīng)力最大。木楞最大應(yīng)力處于柱最底端，主要原因有：①最底端設(shè)置了固定約束，即不能產(chǎn)生任何方向位移矢量；②最底端混凝土對(duì)模板側(cè)壓力最大。面板及木楞最大撓度均位于模板下方1/3處，主要原因是由于模板底端設(shè)置了固定約束撓度為0，又由于混凝土對(duì)模板側(cè)壓力由上至下逐漸加強(qiáng)，因此在模板下方1/3處撓度最大。

2.2.2 散拼散裝實(shí)心PVC復(fù)合塑料模板體系數(shù)值模擬結(jié)果

散拼散裝實(shí)心PVC復(fù)合塑料模板體系主要由模板、木楞、緊固件3部分裝配而成，面板及木楞有限元分析如圖4—5所示。

圖4 散拼散裝實(shí)心PVC復(fù)合塑料模板體系面板有限元分析

數(shù)值模擬結(jié)果表明：散拼散裝實(shí)心PVC復(fù)合塑料模板體系面板、木楞最大應(yīng)力位于柱最底端位置，主要由于散拼散裝體系木楞為一體化通長(zhǎng)設(shè)置，對(duì)模板搭接及陰角處約束較強(qiáng)，不存在約束薄弱位置，再加上底端水平側(cè)壓力最大以及底端設(shè)置固定約束，使得面板、木楞最大應(yīng)力處位于柱最底端；面板及木楞最大撓度均位于模板下方1/3處，主要原因同規(guī)格化鋁合金框PVC復(fù)合塑料模板體系一致，此處不再贅述。

圖5 散拼散裝實(shí)心PVC復(fù)合塑料模板體系木楞有限元分析

2.2.3 散拼散裝空心PVC復(fù)合塑料模板體系數(shù)值模擬結(jié)果

散拼散裝空心PVC復(fù)合塑料模板體系由模板、木楞、方管3部分裝配而成，面板及木楞有限元分析如圖6—7所示。

圖6 散拼散裝空心PVC復(fù)合塑料模板體系面板有限元分析

圖7 散拼散裝空心PVC復(fù)合塑料模板體系木楞有限元分析

數(shù)值模擬結(jié)果表明：散拼散裝空心PVC復(fù)合塑料模板體系面板最大應(yīng)力位于對(duì)拉螺栓孔位置，混凝土剪力墻澆筑過(guò)程中對(duì)拉螺栓對(duì)墻體模板約束較大，墻體撓度變形約束很大程度由對(duì)拉螺栓提供，因此，在各個(gè)對(duì)拉螺栓孔位置應(yīng)力增長(zhǎng)較為明顯。木楞最大應(yīng)力處位于柱最底端，面板及木楞最大撓度均位于模板下方1/3處，主要原因如前2組模板體系分析所述。

2.3 塑料模板體系數(shù)據(jù)對(duì)比分析

將各塑料模板體系實(shí)測(cè)值、數(shù)據(jù)模擬值進(jìn)行分析，具體見(jiàn)表1所示。

表1 不同塑料模體系實(shí)測(cè)值、數(shù)值模擬值、容許值對(duì)比

綜合分析塑料模板體系實(shí)測(cè)結(jié)果、數(shù)值模擬結(jié)果，兩者數(shù)值較為接近，在誤差允許范圍之內(nèi)，說(shuō)明本研究試驗(yàn)設(shè)置合理，建模分析正確。通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，模板與木楞均遠(yuǎn)低于規(guī)范容許值[7-9]，說(shuō)明各塑料模板體系實(shí)際工作過(guò)程中處于可控狀態(tài)，在混凝土澆筑及內(nèi)部振搗過(guò)程中不會(huì)發(fā)生跑模、脹模等不良施工現(xiàn)象，具有很好的整體穩(wěn)定性，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況良好。

3 結(jié)論

1) 3種塑料模板體系各項(xiàng)數(shù)值均低于規(guī)范規(guī)定的容許值，符合施工需要，說(shuō)明塑料模板可以滿足不同施工體系，達(dá)到不同施工情況下的差異性要求，具有較強(qiáng)適應(yīng)性。

2) 運(yùn)用鋁合金框PVC復(fù)合塑料模板施工工藝進(jìn)行施工時(shí)，拆模后構(gòu)件成型質(zhì)量較好，在大幅度簡(jiǎn)化工藝操作流程、減輕施工強(qiáng)度的同時(shí)，還能大大縮短施工工期，值得在實(shí)際生產(chǎn)生活中大規(guī)模推廣使用。