國外建筑模板和支承系統(tǒng)
一、模板系統(tǒng)的發(fā)展概況
模板工程在國外有相當長的發(fā)展歷史，最初的混凝土模板是采用木制散板，按結(jié)構(gòu)形狀拼裝成混凝土的成型模型。這種模板裝拆很費時間和勞動力，拆模后成一堆散板，材料損耗也很大。
20世紀初，開始出現(xiàn)了裝配式定型木模板， 根據(jù)工程需要，預先設計出一套有幾種不同尺寸的定型模板， 由加工單位進行批量生產(chǎn)。
20世紀50年代后半期，在法國等國家開始出現(xiàn)了大型模板，采用機械代替人工，進行大塊模板的安裝、拆除和搬運，采用流水法進行施工，從而提高勞動效率，節(jié)省勞動力和縮短施工工期，這種施工方法很快便普及到歐洲各國。
20世紀60年代，又開始發(fā)展組合式定型模板，這種模板是在原來的裝配式定型模板的基礎上加以改進的，加上配套的拼裝附件，可以拼裝成不同尺寸的大型模板。它與此前尺寸固定的大型模板不同，由于采用模數(shù)制設計，可以通過板塊的組合變化大型模板的尺寸。
20世紀70年代以來，模板發(fā)展為體系化，形成了具有各種不同特點的模板體系。模板制作出現(xiàn)了不少專業(yè)模板工廠，模板工廠不僅能設計、制作模板，供應配套附件和支撐系統(tǒng)，還生產(chǎn)必要的輔助材料和專業(yè)工具。
二、模板的體系化
上世紀70年代以來，歐美、日本等國家的模板規(guī)格已各具特色，如適用于各種澆筑混凝土墻體的大模板體系，適用于各種混凝土結(jié)構(gòu)的組合式模板體系，適用于澆筑混凝土樓板、平臺的臺模體系，適用于同時澆筑混凝土墻體與樓板的隧道模體系，適用于筒體結(jié)構(gòu)和高層建筑的滑動模板、爬升模板及提升模板體系，以及適用于壩堤施工的懸臂模板體系等。在當前模板工程中，大模板體系和組合式模板體系的應用范圍最廣，使用量最多。
1、墻體模板體系
目前國外墻體模板體系主要有無框模板體系、鋼框膠合板模板體系和鋼模板體系三種。
1）無框模板體系。用木工字梁或型鋼作檁條，面板為實木模板或膠合板模板, 還有一種膠合板模板和鋼連接件連接的簡易無框模板。無框模板的特點是價格較低，使用靈活，可以拼裝成各種形狀的模板結(jié)構(gòu)，尤其是形狀比較復雜的結(jié)構(gòu)。
2）鋼框膠合板模板體系。有小型鋼框膠合板模板、輕型鋼框膠合板模板和重型鋼框膠合板模板三種。
小型鋼框膠合板模板的邊框和肋為熱軋扁鋼，板厚一般為6mm，邊框截面高度為63～80mm，面板為12mm 膠合板，規(guī)格尺寸較小，一般最大規(guī)格為1500mm×900mm，其特點是重量輕，適宜手工操作，裝拆方便靈活。
輕型鋼框膠合板模板, 其邊框和肋為冷彎型鋼，或邊框為空腹鋼框，肋為冷彎型鋼，邊框截面高度為100～120mm，面板為14 mm 膠合板，其特點是模板規(guī)格尺寸較大，一般最大規(guī)格為3000mm×900mm，模板重量較輕，強度和剛度較大，裝拆靈活。
重型鋼框膠合板模板。其邊框和肋均為空腹鋼框，邊框截面高度為140～160mm，面板為18mm膠合板，其特點是模板規(guī)格尺寸大，最大規(guī)格為3300mm×2400mm，模板強度和剛度大，可承受混凝土側(cè)壓力80kN/m2。
鋼框膠合板模板的共同特點是鋼框的強度和剛度都較大，模板組裝時不需要附加縱橫楞條，只需用夾具將兩塊模板的邊肋夾緊固定即可，因此裝拆速度很快，省工省料，非常方便。
3）鋼模板體系。有全鋼大模板、輕型鋼模板和組合鋼模板三種。
全鋼大模板的特點是模板強度和剛度較大、使用壽命長、模板面積大、模板上可帶有支撐架、裝拆和搬運方便、操作簡便等，主要適用于墻體結(jié)構(gòu)混凝土施工。按其結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、拼裝式和模數(shù)式三種, 但模板重量較大，目前在歐洲應用較少。
輕型鋼模板既有全鋼大模板面積大的特點，又具有重量輕、便于人工操作、使用范圍廣等特點，可用于各類墻、板、梁、柱和圓形結(jié)構(gòu)的混凝土工程，裝拆靈活，配件輕巧，裝拆作業(yè)方便，施工效率高，混凝土表面平整，受到施工單位的歡迎。
組合鋼模板具有使用靈活、通用性強，裝拆靈活、搬運方便，承載能力強、使用壽命長等特點，這種模板的種類很多，使用范圍也很廣，既適用于工業(yè)和民用建筑，也適用于筒倉、橋梁、隧道、水壩等構(gòu)筑物。
2、樓板模板體系
國外樓板模板施工方法很多，主要有活動支柱體系和臺模體系兩種。1）活動支柱體系。每層樓板施工后，拆除支柱，再移到上一層施工。這類體系使用的支柱為鋼支柱或鋁合金支柱，面板為膠合板、鋼框膠合板模板或鋁框膠合板模板，橫梁為木工字梁、型鋼或鋼桁架等，利用這些支柱、面板、橫梁相互組合，形成了多種多樣的施工方法。
2）臺模體系。也稱飛模，由面板和支架兩部分組成，可以整體安裝、脫模和轉(zhuǎn)運，利用起重設備在施工中層層向上轉(zhuǎn)運使用，適用于各種結(jié)構(gòu)體系的現(xiàn)澆混凝土樓板和梁的模板工程。
20世紀60年代，臺模施工首先在歐洲推廣應用，臺模施工可以一次組裝多次重復使用，節(jié)省裝拆時間，施工操作簡便，具有顯著的優(yōu)越性, 發(fā)達國家已形成各具特色的臺模體系。
3、柱模板體系
國外柱模板體系也很多，有木梁和木模體系、型鋼和鋼模體系、型鋼和鋼框膠合板模板體系等，采用木梁、型鋼與木模、鋼框膠合板模板或鋼模板組合，形成各種柱模板施工方法。
4、筒體模板體系
國外筒體模板一般采用型鋼和鋼框膠合板模板體系，也有采用全鋼模板體系。調(diào)節(jié)筒模的方法，以前采用轉(zhuǎn)動中央調(diào)節(jié)螺桿，或四角緊伸器來使四面模板移位，這種調(diào)節(jié)方法比較麻煩。目前國外模板公司采用新的調(diào)節(jié)方法，施工非常方便。如德國PERI 模板公司采用在四面模板中間各加一塊梯形TSE模塊，通過提插梯形模塊來完成筒模的裝拆。奧地利DOKA模板公司在筒模四角采用可調(diào)角模，各角模頂部固定一個螺管，螺管內(nèi)插一根方管，方管上有兩處與角模相連，調(diào)節(jié)螺管帶動方管上下，改變角模角度來完成筒模的裝拆。意大利ALPI模板公司和FARESIN模板公司在筒模四角采用三角形模板，通過拉插三角形模板來完成筒模板的裝拆施工。
5、爬升模板體系
爬升模板由大模板、爬升系統(tǒng)和爬升設備三部分組成，吸收了滑模和大模板兩者的優(yōu)點，能像滑模一樣以墻體為支承點，利用爬升設備自下而上逐層爬升,又與大模板支模形式相似，能得到大面積支模的效果。爬升模板在橋墩、筒倉、煙囪和高層建筑等高度較大、形狀比較簡單、墻壁較厚的模板工程中得到大量應用。爬升模板可采用人工爬模和自動爬模兩種方法。
爬模于20世紀70年代中期首先在西歐興起，由于爬模不需要連續(xù)爬升施工，工人操作較易掌握。另外，爬模施工是在混凝土達到一定強度后脫模，混凝土結(jié)構(gòu)尺寸和表面質(zhì)量都較好，施工也較安全可靠，所以很快在歐洲、南美、日本、非洲等地推廣應用，并形成多種形式的爬模施工方法。
6、單面模板體系
單面模板主要適用于大壩、護坡、大型基礎等，由于只有單面模板，不能用對拉螺桿，因此模板的支撐體系必須堅固，能承受較大的混凝土側(cè)壓力。
7、橋梁模板體系
橋面箱梁等構(gòu)件一般采用預制工藝制作，隨著橋梁設計和施工技術的進步，在高速鐵路和公路的橋梁設計中，已向大體積、大噸位的整孔預制箱梁方向發(fā)展。在現(xiàn)澆箱梁的施工中，已大量采用移動模架造橋機及掛籃，廣泛應用于城市高架、輕軌、高速鐵路和公路橋施工。
8、隧道模板體系
在隧道襯砌施工中，已廣泛使用模板臺車，近幾年模板臺車技術不斷創(chuàng)新，從平移式發(fā)展到穿行式，從邊頂拱模板發(fā)展到全斷面模板。目前模板臺車主要有穿行式全斷面模板臺車、平移式全斷面模板臺車、針梁模板臺車、穿行式馬蹄形模板臺車、非全圓斷面模板臺車等，廣泛應用于公路、鐵路、水利水電的隧道施工中。
9、其他材料塑面模板
1）塑面模板。在歐洲和美國考察中，看到不少模板公司研制開發(fā)了各種形式的塑料模板。如德國MEVA 模板公司在2002年開發(fā)了鋼框塑覆塑模板，由于這種塑料板材質(zhì)輕、耐磨性好，使用壽命長，可以周轉(zhuǎn)使用500 次以上，并且清理和修補簡便，該公司已逐步將木膠合板面板改為塑料板面板，大量租賃經(jīng)營，效果很好。
德國PECA模板公司研制了在鋼筋框上貼塑料布，作為一次性模板，主要用于基礎、樓板等模板施工，施工簡便，可節(jié)省大量費用。
斯洛文尼亞EPIC集團公司開發(fā)了塑料模板體系，模板、連接件、橫梁等均采用復合材料制作，可用于基礎、墻體、樓板等結(jié)構(gòu)的模板工程。
在美國國際混凝土博覽會上，看到很多塑料模板，有全塑料墻體模板、樓板施工用塑料模殼、塑料柱模板、泡沫塑料一次性模板，既可作墻體模板又可作為墻體外墻的塑料模板等，品種很多，用途很廣。
另外，在韓國考察中也看到大量采用GMT塑料模板作樓板模板，并且可與膠合板通用，使用效果很好。日本開發(fā)了一種輕型塑面建筑模板，重量為6.8kg/m2，比木膠合板輕20％以上，主要用于樓板模板，加上木框可作墻體模板。
2）樹脂裝飾模板。目前，歐美等國家研制了各種清水混凝土裝飾模板，如美國SYMONS模板公司開發(fā)了各種樹脂裝飾襯模，共有七大類，193種和705個規(guī)格，其中有線條型、木紋型、磚塊型、石塊型、石料型、平滑凹槽型等，品種規(guī)格非常多，可廣泛用于各類建筑物的外墻和地坪。美國ACC 模板公司研制的樹脂裝飾模板，可以澆筑出各種仿石塊的混凝土墻面，可與鋼框膠合板模板組合使用。
德國NOE模板公司研制的樹脂裝飾襯模，有130多種不同的花紋，可用于橋梁、立交橋、建筑物外墻、公共建筑的地坪等。由于在混凝土內(nèi)可加入各種顏料，澆筑的混凝土可以一次成型且有各種花紋、各種顏色的外裝飾。這種模板施工工藝非常有前途。
3）鋁合金模板。美國和加拿大采用鋁合金模板較多，過去美國CONTECH 模板公司主要采用鑄鋁合金模板，這種模板具有用鋁量多、價格高、使用壽命長、模板精度高等特點。目前，主要采用鋁合金型材，這種模板重量輕，強度和剛度好，使用壽命長，能多次周轉(zhuǎn)使用；板面經(jīng)過涂刷處理后，易脫模不生銹；模板精度高，澆筑后的混凝土表面很漂亮，可用于墻、梁、柱、樓板、樓梯等各種部位。美國SYMONS、WTF、PFI 等模板公司還生產(chǎn)裝飾鋁合金模板，可以澆筑各種圖形的混凝土墻面和地面。
歐洲采用鋁框覆塑建筑模板用作樓板模板施工比較多。在韓國考察時，看到的幾乎全部為鋁合金模板施工的工程。這種模板重量輕，一個人就可以搬運，使用壽命長，可以周轉(zhuǎn)使用上百次，模板回收率高，在墻、梁、柱、板的模板施工中，結(jié)合樓板模板采用快拆模體系，使用效果好，采用租賃方式利于施工企業(yè)的綜合經(jīng)濟效益。
另外還有玻璃鋼模板、透水模板、透光模板、紙模板等。
三、支承系統(tǒng)
1、支承系統(tǒng)的發(fā)展概況
最早使用的腳手架是木腳手架，20世紀初，英國首先應用了用連接件與鋼管組成的鋼管支架，并逐步完善發(fā)展為扣件式鋼管腳手架。20世紀50年代，日本開始大量應用扣件式鋼管腳手架。
20世紀30年代，瑞士發(fā)明了可調(diào)鋼支柱，由于這種支柱具有結(jié)構(gòu)簡單、裝拆靈活等特點，在很多國家得到普遍應用。20世紀80年代以來，為增加鋼支柱的使用功能，不少國家在鋼支柱的轉(zhuǎn)盤和頂部附件上做了改進，使鋼支柱的使用功能大大增強。20世紀90年代，歐洲又開發(fā)了鋁合金支柱，目前歐美不少模板公司都已生產(chǎn)，并已在工程中大量應用。
20世紀50年代以來，美國首先開發(fā)了門式腳手架，不久歐洲各國也先后引進并發(fā)展這種腳手架，形成了各種規(guī)格的門架體系。1955年，日本許多建筑公司開始引進這種門式腳手架，但當時日本扣件式鋼管腳手架仍占主導地位。后來，由于扣件式鋼管腳手架安全事故不斷發(fā)生，腳手架的安全性被提到日程上來。1963年，日本一些規(guī)模較大的建筑公司開發(fā)、研究或購買門式腳手架，由于門式腳手架裝拆方便，承載性能好，安全可靠，在一些工程中開始大量應用。門式腳手架首先使用在地下鐵道、高速公路的支架工程中，1965年隨著超高層建筑的增多，腳手架的使用量也越來越多。1970年各種腳手架租賃公司開始激增，由于租賃腳手架能滿足建筑施工企業(yè)的要求，減少企業(yè)投資，所以，門式腳手架應用量迅速增長。目前，門式腳手架仍在大量應用，并且對門架的安全護欄進行了改進。
20世紀70年代中期，英國SGB模板公司首先研制成功碗扣式腳手架，至今在世界各地已得到推廣應用，許多國家的腳手架廠都有這種產(chǎn)品，只是其局部構(gòu)造稍有不同。20世紀80年代，德國萊亞(Layher)公司首先研制成功圓盤式腳手架，隨后歐美等發(fā)達國家開發(fā)了各種類型的插銷式腳手架。該腳手架的插座、插頭和插銷種類和品種規(guī)格很多，以兩種形式為主，即盤接式腳手架和插接式腳手架。
2、支承系統(tǒng)的工具化
歐洲模板公司研制的腳手架和支架的品種規(guī)格非常多，這種工具化的支承系統(tǒng)使模板的組裝和拆除靈活方便。
1）鋼支柱。鋼支柱在國外樓板和梁模板施工中應用相當普遍，鋼支柱大部分為螺紋封閉式，并且在鋼支柱的轉(zhuǎn)盤和頂部附件上做了很多改進，各家模板公司都有新穎設計，使鋼支柱的使用功能大大增加。
2）鋁合金支柱。近幾年鋁合金支柱在歐洲不少模板公司都已生產(chǎn)，并在工程中得到大量應用。支柱采用帶槽的方形鋁合金管作套管，插管是四角帶齒牙的鋁合金管，其特點是重量輕，承載能力大，單根支柱可承載60kN，支柱之間可用橫桿連接成支架, 可承載90kN，提高承載力和穩(wěn)定性；插管為通長螺紋，即使幾個螺紋有問題也無妨；插管上有標尺，可預調(diào)支柱高度。
3）門式支架。在歐洲應用已久，目前在不少工程中還大量應用，但在結(jié)構(gòu)上已做了改進，門框改為封閉框，提高了門框的剛度，門架在搬運和使用過程中不易變形。日本在20世紀60年代就開始廣泛使用門式支架，由于其安全性較好，因此目前仍在大量應用，且對門架的安全護欄做了改進。
4）碗扣式支架。碗扣式支架是英國SGB模板公司的專利，已有30多年的應用歷史，目前歐洲仍在少量應用，在亞洲、非洲等國家正在大量推廣應用，日本應用也比較多，不過做了改進，在橫桿上加了兩個連接件，以增強碗扣架的整體剛度。我國也大量推廣應用碗扣式支架，但是沒有充分發(fā)揮碗扣式支架的使用功能，有些部件沒有學到手，如活動碗扣，方便與扣件鋼管支架連接；伸縮橫桿方便施工圓弧形結(jié)構(gòu)。
5）插銷式支架。20世紀80年代以來，歐美等發(fā)達國家開發(fā)了各種類型的插銷式腳手架，是立桿上的插座與橫桿上的插頭，采用楔形插銷連接的一種新型腳手架。由于具有結(jié)構(gòu)合理、承載力高、裝拆方便、節(jié)省工料、技術先進、安全可靠等特點，在歐、美發(fā)達國家應用廣泛，是當前國際主流腳手架。插銷式腳手架的插座、插頭和插銷種類很多，如插座有圓形、方形、梅花形、V 形耳、U 形耳等。圓盤式支架是在一個直徑120mm、厚18mm的圓盤插座上，可以連接8個不同方向的橫桿和斜桿，插頭的構(gòu)造設計先進，組裝牢固可靠，目前是歐洲應用最普遍的腳手架。
6）方塔式支架。方塔式支架在歐洲的橋梁、高架橋等工程中大量應用，具有結(jié)構(gòu)合理、使用安全可靠、適用范圍廣、承載能力大、使用壽命長等特點。另外，還有其他各種形式的承插式腳手架。
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