木模板在某大剧院音乐厅结构工程中的应用

木模板在国家大剧院音乐厅结构工程中的应用国家大剧院工程位于人民大会堂西侧。总建筑面积144687.62m2。由北部(201区)、南部（203区）及中部主体建筑（202区）三部分组成。其中主体建筑内含歌剧院、戏剧院及音乐厅三部分。音乐厅结构异型复杂，各种轴线的布置，房间的开间和进深，墙体的平、立面布置，都不符合我国的建筑模数，分层不规则，夹层多，无标准结构层。曲线形墙体多，约占墙体总面积的80%，曲线形墙曲率半径在1.2m~82.5m不等，变化幅度很大，配模极为困难，更不利于模板周转。1、模板体系的选择针对本工程的结构特点，如采用传统的大模板，或定型钢模板，周转率极低、加工造价高、配模困难、不能满足施工进度要求。经过多种方案的综合比较，选用了装拆方便、配模灵活、便于周转使用、重量轻的木胶合板模板。木胶合板模板既能在直线墙体上使用，同时也能在曲线形墙体上使用。2、木胶合板模板的构造木胶合板模板的面板选用15mm厚覆膜木胶合板。模板的竖肋选用50×100mm方木，间距250mm，竖边框选用∟90×56×5mm的角钢，方木与面板之间用圆钉连接间距250mm，角钢与面板之间用φ6mm平头螺栓连接，角钢上加焊φ8mm钢筋作吊环，具体结构见图：3、木胶合板模板的设计3.1选用木胶合板作面板，充分利用木胶合板的刚性好、表面光滑、韧性好等优点。大大提高了砼墙面成型的宏观质量。3.2木胶合板模板的大小为1220×2440mm，正好为整块木胶合板，方便模板的加工和支设。3.3木胶合板模板之间的横向连接设计为平口拼缝，用φ8带全丝的螺栓连接。保证模板之间的接缝严密、平整、连续、光滑。同时模板在排板时也十分方便，具有很高的实效性。3.4竖边框角钢上的连接孔为φ20×50mm的连接孔,间距300mm。可以很好的调节模板之间的高低差，灵活组装。3.5根据墙体长度排板，把剩余的长度全部留给角模，角模做成定型角模，角模的竖边框采用∟90×65×50mm的角钢，在角钢上的连接孔同其他模板，之间的连接同用螺栓连接。4、木胶合板模板的施工针对音乐厅工程的结构特点，木胶合板模板主要使用在直线墙体，曲率半径大于25m的曲线形墙体。4.1在直线墙体上的应用施工工艺现场加工、制作模板→模板配、排板→现场组拼模板→安装钢管横肋→穿对拉螺栓→支设钢管斜撑→调整模板的垂直度、平整度→加固模板→墙体混凝土的浇筑→模板的二次校核→拆模→清理码放模板。楼板混凝土施工时，在墙根部支设模板处分别用4m和2m刮杠刮平，并控制好墙体两侧的标高，标高偏差控制在2mm以内，再用铁抹子找平，支模时加设海绵条，保证模板底部的平整、密实。为了更好的提高混凝土的宏观质量，防止拆模后支模棍短钢筋头外露，在支模棍的两端加焊30~50mm短钢筋头，增大模板面板与支模棍之间的接触面积，减少对模板面的损坏。在曲线形墙施工时，短钢筋头与弧形垂直相交，有利于弧形的形成。模板之间用螺栓连接，直线墙体用双钢管作背肋，用钢管和可调顶托作墙体模板斜撑。模板拼缝侧面粘海绵条，保证拼缝严密。调节斜撑上的可调顶托，用线坠和拉水平通线来控制模板的垂直度和水平度。在模板上口放置与钢筋保护层同厚的通长木条，起到既能控制墙体钢筋保护层厚度，又能控制墙体混凝土浇筑高度的作用。混凝土浇筑完成后，必要时利用水平通线和斜撑对墙体的垂直度进行二次校核。4.2在曲线形墙体上的应用施工工艺：按配模图准备模板→在模板背面锯出小锯槽→按墙体边线就位模板→安装钢筋横肋→通过模板控制线调整弧度→安装钢管竖肋→支设斜撑→调整墙体弧度、垂直度→紧固螺栓、支撑→浇筑墙体砼→二次校核。施工要点：(1)充分利用木胶合板韧性好的优点。在模板的背面锯出2~3mm宽3~5mm深的锯槽。增加面板的可调弧度。曲率半径R=15m的曲线形墙体在1.2m长度内（单块模板宽度）的弦长与弧长之间的矢高为5mm左右，面板的韧性可提供3-5mm的可调量，通过斜撑和模板控制线，保证曲线形墙体的弧度。(2)模板按控制线就位安装，用Φ25钢筋作为模板的水平背楞，钢管作竖楞，钢筋和钢管构成网架肋。钢筋背楞为曲线形墙体提供弧度，在保证弧度的前提下，网架肋增强模板体系的刚度。5、木胶合板模板的清理和存放5.1木胶合板模板拆除时，先清掉模板上的混凝土残渣，取下连接螺栓，清理干净，用专用的袋子收集。拆下的模板，及时清理干净，对板面和竖边框角钢的清理作为重点。模板上不得留下任何的混凝土和海绵条残渣。5.2模板码放在间距为600mm的100×100mm垫木上。模板平放时，堆放的层数不超过10层。模板的堆放应选在不积水，尽量避免暴晒，便于运输的场地内。5.3对在施工过程操作不当或正常消耗的模板，及时拆下面板，作为梁侧模和梁、板底模使用。6、体会经过我们在施工过程中不断使用和不断改进，认为木胶合板模板具有以下几方面的实效性：6.1宏观效果好。由于标准木模板的面板韧性好，刚度好，平口接缝严密，螺栓连接牢固可靠。墙体拆模后表面光滑，弧形墙体弧度准确，接缝一般只是条“混凝土线”，用自制扁铲铲除后，砼表面就能达到光滑、平整的清水砼效果。6.2周转率高：模板标准大小一致，便于组配和排板对于结构复杂的公建非常适用，减少定型模板的投入。6.3有利于加快施工进度：木模板重量轻，操作方便。木胶合板模板单块重量不到100kg，可以人工运输、就位，拼装组配方便，操作简单。减少塔吊的吊次。6.4经济实用：木胶合板模板周转次数多，经过现场的使用一般在15~20次左右。当标准木模板上的面板不能在墙体上使用时，可以作为梁侧模和梁、板底模二次使用。木胶合板模板的单方造价为：96元/m2。相对曲线形墙体的定型钢模板，大模板或其他木模板具有明显的经济优势。6.4资源优势：木材是一种可再生资源，相对铁矿具有明显的资源优势。（中国模板协会糜嘉平在《施工技术》2003年2期《我国模板行业面临的挑战》一文中有此观点）7、模板计算7.1、木胶合板模板的计算新浇混凝土侧压力计算新浇混凝土的侧压力：F=0.22rctβ1β2V1/2砼自重rc=24kN/m3。砼添加外加剂β1=1.2；坍落度180mm，β2=1.15；砼浇筑为分层浇筑，故浇筑速度为V=1m/h；浇筑温度T=20℃，t=200/(T+15)=5.714。F1=0.22×24×5.714×1.2×1.15×11/2=41.6kN/m2（1）F1=rcH=24×4.5=108kN/m2（2）取（1）、（2）中最小值即：F1=41.6kN/m2×1.2=49.92kN/m2查表得泵送砼侧压力F2=3kn/m2×1.4=4.2kN/m2侧压力F=F1+F2=49.42+4.2=54.12kn/m2。取F=55kN/m2面板的计算用15mm厚木胶合板作模板的面板，竖肋为100×100mm方木，间距为250mm。取1mm宽的木胶合板板带进行计算。Ix=bh3/12=281.2mm4Wx=bh21/6=37.5mm3E=6.5×103N/mm2抗弯强度f=15N/mm2q1=0.055N/mm2面板按五等跨连续梁计算。Mmax=-0.1q1l2=0.1×0.055×2502＝343.75N·mm强度验算:σmax=Mmax/Wx＝343.75/37.5=9.17<15N/mm2强度满足要求。挠度验算:Vmax=kwql4/(100EI)=0.677×0.055×2504/(100×6.5×103×281.25)=1mm挠度满足要求。竖肋计算：竖肋为100×100mm方木，E=7.5×103N/mm2Wx=bh2/6=1/6×100×1002=16.6×104mm3Ix=bh3/12=1/12×100×1003=8.33×106mm4背肋为2ф48×3.5mm钢管。竖向间距为300mm、600mm、600mm、600mm、340mm。q2=q1×l=0.055×250=13.75N/mm2内力计算：Mmax=618750N·mm强度验算σmax=Mmax/Wx=618750/（8.3×104）=7.45N<[f]=15N满足强度要求挠度验算:悬臂部分：Vmax=q2×l14/8EIx=13.75×3004/（8×7.5×103×4.16×106）=0.445mm<300/650=0.46mm跨中部分：Vmax=q2×L24(5-24λ2)/384EIx=13.75×6004×(5-24×0.52)/（384×7500×4.16×106）=0.148mm<600/400=1.5mm满足挠度要求。背肋计算：背肋为2φ48×3.5钢管，E=2.06×105N/mm2Wx=5080mm3Ix=121900mm4集中荷载q3=q1lxly=0.055×250×700=9625NMmax=-0.311×q3×L=0.311×9625×700=2095362.5N.mm2σmax=Mmax/(rc·Wx)=20953