本發(fā)明屬于建筑模板工程領域，特別涉及一種用于變截面矩形柱的鋁合金模板體系及其施工方法。

背景技術：

隨著我國城市化進程的加快，建筑工程建設如火如荼，城市超高層建筑大量涌現。在城市建設過程中，混凝土模板體系不僅關系著工程進度、質量，而且占據工程成本的較大部分。作為豎向構件的混凝土柱，其澆筑質量要求會更高，因此它常作為關鍵工作控制著總工期。超高層建筑中，外框柱多為臨邊結構，且鋼骨混凝土組合柱較多，其模板體系在搭設過程中面臨高空墜人、墜物的風險，同時鋼骨柱截面尺寸大，型鋼鋼骨設置對拉螺栓難度大。鋁合金模板體系由于其高強輕質的特性，使得澆筑完成后的混凝土表面觀感極佳且操作方便，大量減少了臨邊作業(yè)強度，并減少了木模板等大量建筑垃圾，現場文明、綠色施工程度大幅提升，而配套的鋁合金模板支撐體系取消了對拉螺栓設置，大大減小了現場操作難度，節(jié)約了材料，同時加快了現場施工進度。

技術實現要素：

本發(fā)明提出了一種用于變截面矩形柱的鋁合金模板體系及其施工方法，要解決傳統(tǒng)模板體系使用對拉螺栓進行連接時操作難度大，臨邊作業(yè)強度大，面臨高空墜人、墜物的風險高，施工過程復雜以及容易產生大量建筑垃圾的技術問題。

本發(fā)明的技術方案如下。

一種用于變截面矩形柱的鋁合金模板體系，包括有鋁合金模板面板和設置在鋁合金模板面板外側的水平背楞；所述鋁合金模板面板有四塊，對應圍設在待澆矩形柱段的四個豎向側面外，其中每塊鋁合金模板面板均由若干鋁合金模板面板單元拼合而成；所述鋁合金模板面板的兩側端部分別通長設置有豎向的邊楞，且相鄰兩塊鋁合金模板面板之間通過邊楞連接；所述水平背楞有一組，沿豎向平行間隔環(huán)箍在四塊鋁合金模板面板外側面上；其中每個水平背楞由兩個l形雙型鋼背楞單元首尾拼接圍成矩形，并通過兩個斜拉螺栓固定矩形的兩個拼接角；所述鋁合金模板面板的外側面上、沿豎向間隔連接有三角支撐架；所述三角支撐架與水平背楞對應布置、且托接在水平背楞的底部。

優(yōu)選的，所述鋁合金模板面板單元有四種設計模數，分別為100mm、200mm、250mm、400mm；所述鋁合金模板面板通過一種模數化的鋁合金模板面板單元拼裝而成或者其中兩種模數化的鋁合金模板面板單元拼裝而成或者其中三種模數化的鋁合金模板面板單元拼裝而成或者四種不同的模數化的鋁合金模板面板單元拼裝而成。

優(yōu)選的，所述鋁合金模板面板單元呈盒狀，包括有矩形面板單元主體；所述矩形面板單元主體的四條邊分別向外垂直彎折形成四條翻邊；所述鋁合金模板面板單元的四條翻邊上均間隔開有孔洞，且相鄰兩個鋁合金模板面板單元通過穿在孔洞中的第一緊固件連接。

優(yōu)選的，所述邊楞的水平切面呈l形，且邊楞的兩個豎向側面分別與其兩側的鋁合金模板面板邊部豎向的翻邊連接；所述邊楞的豎向側面上、沿豎與向間隔開有與鋁合金模板面板邊部的豎向的翻邊上孔洞對應的通孔，所述邊楞與鋁合金模板面板邊部的豎向的翻邊之間通過穿在孔洞和通孔中的第二緊固件連接。

優(yōu)選的，所述l形雙型鋼背楞單元的外側面上平行間隔連接有連接塊；所述連接塊與連接塊之間的間距根據變截面矩形柱相鄰兩個矩形柱段截面的尺寸差而定。

優(yōu)選的，所述連接塊為角鋼切割而成，所述斜拉螺栓的螺桿斜向穿過拼接角兩側相鄰的兩個連接塊，并通過連接在斜拉螺栓的螺桿兩端的墊片和螺母緊固。

優(yōu)選的，所述鋁合金模板面板外側還設有斜撐，所述斜撐的上端支撐在l形雙型鋼背楞單元底部，斜撐的下端支撐在地面上。

一種用于變截面矩形柱的鋁合金模板體系的施工方法，先對變截面矩形柱按照截面尺寸相同的柱段為一段的原則進行分段，再利用所述鋁合金模板體系對所分的柱段從下而上逐段進行施工；包括步驟如下。

步驟一：對變截面矩形柱進行分段；相同截面尺寸的柱段為一段，柱段從下往上依次為第一段、第二段……第n段,其中n為整數。

步驟二：根據設計變截面矩形柱中第一段待澆矩形柱段的尺寸，將鋁合金模板面板單元拼接出與第一段待澆矩形柱段尺寸對應的鋁合金模板面板。

步驟三：將拼接好的鋁合金模板面板對應圍設在第一段待澆矩形柱段的四個豎向側面外，并在相鄰鋁合金模板面板之間設置邊楞。

步驟四：將相鄰的兩個鋁合金模板面板均與設置在其二者之間的邊楞利用第二緊固件進行連接。

步驟五：根據第一段待澆矩形柱段截面尺寸制作l形雙型鋼背楞單元，并在l形雙型鋼背楞單元的外側面上平行間隔設置連接塊；連接塊與連接塊之間的間距根據變截面矩形柱相鄰兩個矩形柱段截面的尺寸差而定。

步驟六：在四塊鋁合金模板面板外側面上均沿豎向平行間隔設置三角支撐架，且四塊鋁合金模板面板上的三角支撐架對應布置。

步驟七：將水平背楞對應放置在三角支撐架上；其中每個水平背楞由兩個l形雙型鋼背楞單元首尾拼接圍成矩形，并用兩個斜拉螺栓固定矩形的兩個拼接角。

步驟八：再在四塊鋁合金模板面板外側分別設置斜撐進行支撐。

步驟九：進行混凝土的澆筑。

步驟十：待混凝土強度達到設計拆模強度后，依次拆掉斜撐、水平背楞邊楞和矩形柱段的四個豎向側面外的鋁合金模板面板。

步驟十一：根據步驟一劃分的矩形柱段中的下一段待澆矩形柱段尺寸，對鋁合金模板面板的尺寸進行調整，并使之與待澆矩形柱段尺寸對應。

步驟十二：將調整好的鋁合金模板面板對應圍設在待澆矩形柱段的四個豎向側面外、位于已澆筑矩形柱段上，并在相鄰鋁合金模板面板之間設置邊楞。

步驟十三：將相鄰兩鋁合金模板面板均與二者之間設置的邊楞連接。

步驟十四：根據待澆矩形柱段截面尺寸，將l形雙型鋼背楞在對應的連接塊的部位截斷，調節(jié)斜拉螺栓，使之與下一段待澆筑的矩形截面柱段的截面相適應，從而來滿足下一段待澆筑的矩形截面柱段的鋁合金模板面板的固定。

步驟十五：對應變截面矩形柱的待澆矩形柱段，循環(huán)步驟六至步驟十三的步驟，直至變截面矩形柱所有分段施工完畢。

優(yōu)選的，步驟二中鋁合金模板面板單元拼接具體為將相鄰兩個鋁合金模板面板單元的翻邊重疊，在重疊的兩個翻邊上連接第一緊固件進行固定。

優(yōu)選的，步驟四中所述邊楞的水平切面呈l形，邊楞的兩個豎向側面分別與其兩側的鋁合金模板面板邊部的豎向的翻邊件進行拼合，再用第二緊固件進行連接。

優(yōu)選的，步驟十中對鋁合金模板面板的尺寸進行調整的具體方法為根據設計變截面矩形柱中待澆矩形柱段的尺寸對鋁合金模板面板中的鋁合金模板面板單元進行拆減或者更換為設計模數相對小的鋁合金模板面板單元，使調整后的鋁合金模板面板與待澆矩形柱段尺寸相適應。

本發(fā)明的有益效果如下。

1、本發(fā)明是對于常規(guī)變截面柱而言，常規(guī)變截面矩形柱高的逐步增加，柱截面尺寸逐漸縮小，因而本發(fā)明中的水平背楞采用l形雙型鋼背楞單元拼接而成，不同截面尺寸的矩形截面柱段的水平背楞可通過切割來滿足繼續(xù)使用，從而節(jié)約材料和成本。

2、本發(fā)明中鋁合金模板體系的水平背楞經專門設計，利用l形雙型鋼背楞單元拼合水平背楞實現模板的快支、早拆，經實踐證明柱澆24h之后即可進行拆模；另外，兩個l形雙型鋼背楞單元之間采用10#雙槽鋼通過連接板連結，連接板采用8#角鋼，8#角鋼的位置按照柱截面變化尺寸確定，當矩形柱段截面尺寸變化時，將l形雙型鋼背楞在對應的8#角鋼部位截斷，來滿足不同截面尺寸鋁合金模板面板的固定，這種其操作方法簡便，不需要準備多組水平背楞，而且還節(jié)約材料、大量減少了臨邊作業(yè)以及顯著縮減變截面矩形柱的施工工期，尤其適用于超高層建筑大截面柱的周轉施工。

3、本發(fā)明中的鋁合金模板體系在同層兩個l形雙型鋼背楞單元之間通過角部的斜拉螺栓固定，即可滿足受力又滿足變形的要求。

4、本發(fā)明中所述的用于變截面矩形柱的鋁合金模板體系，其操作工藝經專門設計，其中鋁合金模板面板由多種模數的鋁合金模板面板通過第一緊固件連接而成，這種連接方式安裝及拆卸極其簡便，一般工人稍加培訓即可操作，無需特種作業(yè)人員，能大幅度簡化施工工藝、縮短工期和節(jié)約成本，而對于單個的鋁合金模板面板單元而言，其四邊均設置翻邊，這種設計不僅為后期的施工提供方便，而且這些翻邊在鋁合金模板面板上相當與水平向和豎向的肋板，使得整個鋁合金模板面板更加穩(wěn)定。

5、本發(fā)明中鋁合金模板體系質量輕便，便于人工搬運，大大減少了塔吊吊次并且水平背楞及背楞底部設置的三角支撐架取消了傳統(tǒng)柱模板設置的對拉螺栓，尤其是解決了鋼骨混凝土柱設置對拉螺栓的難題，大大減小了現場工人操作難度，同時節(jié)約了設置對接螺栓使用的一次性pvc穿墻套管和鋼骨柱對拉螺栓的成本。

6、本發(fā)明在超高層建筑中外框柱施工中取得了良好應用效果，并可廣泛地應用于各種大體量、臨邊的建筑的矩形截面柱的施工。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的設計模數為400的鋁合金模板面板單元結構示意圖。

圖2為本發(fā)明中的設計模數為250的鋁合金模板面板單元結構示意圖。

圖3為本發(fā)明中的設計模數為200的鋁合金模板面板單元結構示意圖。

圖4為本發(fā)明中的設計模數為100的鋁合金模板面板單元結構示意圖。

圖5為本發(fā)明的水平背楞l形雙型鋼背楞單元外側面連接有連接塊的結構示意圖。

圖6為本發(fā)明的鋁合金模板體系的平面結構示意圖。

圖7為本發(fā)明的鋁合金模板體系的側面結構示意圖。

附圖標記：1－鋁合金模板面板、1.1－鋁合金模板面板單元、2－水平背楞、2.1－l形雙型鋼背楞單元、3－斜拉螺栓、4－邊楞、5－連接塊、6－三角支撐架、7－斜撐。

具體實施方式

在本實施例中，所述的變截面矩形柱的每個矩形截面柱段的截面尺寸是以50為模數，截面尺寸范圍為400mm～2000mm，從下往上逐漸減小；標準鋁合金模板面板單元為400mm寬度，配合100mm、200mm、250mm非標準鋁合金模板面板單元組裝成各種尺寸的矩形截面柱形狀，如1000×1600、1000×1300、1000×1000、850×850等。利用螺桿直徑為28mm的斜拉螺栓將l形雙型鋼背楞單元固定在鋁合金模板面板上，水平背楞的豎向間距500mm。在利用普通鋼管斜撐對鋁合金模板面板進行加固，保證整個模板體系的承載能力、變形能力。

如圖所述6和圖7所示，這種用于變截面矩形柱的鋁合金模板體系，包括有鋁合金模板面板1和設置在鋁合金模板面板1外側的水平背楞2；所述鋁合金模板面板1有四塊，對應圍設在待澆矩形柱段的四個豎向側面外，其中每塊鋁合金模板面板1均由若干鋁合金模板面板單元1.1拼合而成；所述鋁合金模板面板1的兩側端部分別通長設置有豎向的邊楞4，且相鄰兩塊鋁合金模板面板1之間通過邊楞4連接；所述水平背楞2有一組，沿豎向平行間隔環(huán)箍在四塊鋁合金模板面板1外側面上；其中每個水平背楞2由兩個l形雙型鋼背楞單元2.1首尾拼接圍成矩形，并通過兩個斜拉螺栓3固定矩形的兩個拼接角；所述鋁合金模板面板1的外側面上、沿豎向間隔連接有三角支撐架6；所述三角支撐架6與水平背楞2對應布置、且托接在水平背楞2的底部。

本實施實例中，所述三角支撐架6有四組，分別布置在四個鋁合金模板面板1外側面上，其中每組三角支撐架6沿鋁合金模板面板1外側面的豎軸線間隔設置，并且托接在水平背楞2的底部；所述三角支撐架6由三個型鋼桿件焊接形成，并通過螺栓固定在對應的鋁合金模板面板單元的翻邊上。

本實施例中，所述鋁合金模板面板1的材料為6061t6鋁合金，面板厚度不小于4mm。

本實施例中，所述鋁合金模板面板單元1.1有四種設計模數，分別為100mm、200mm、250mm、400mm；

所述鋁合金模板面板1通過一種模數化的鋁合金模板面板單元拼裝而成或者其中兩種模數化的鋁合金模板面板單元拼裝而成或者其中三種模數化的鋁合金模板面板單元拼裝而成或者四種不同的模數化的鋁合金模板面板單元拼裝而成。

如圖1-4所示，本實施例中，所述鋁合金模板面板單元1.1呈盒狀，包括有矩形面板單元主體；所述矩形面板單元主體的四條邊分別向外垂直彎折形成四條翻邊，翻邊寬度不小于65mm；所述鋁合金模板面板單元1.1的四條翻邊上均間隔開有孔洞，且相鄰兩個鋁合金模板面板單元1.1通過穿在孔洞中的第一緊固件連接。

在其他實施例中，當鋁合金模板面板的高度較大時，還可以在鋁合金模板面板上、沿水平方向的楞設置寬度不小于35mm，間距不大于400mm的楞。本實施例中，所述邊楞4的水平切面呈l形，且邊楞4的兩個豎向側面分別與其兩側的鋁合金模板面板1邊部豎向的翻邊連接；所述邊楞4的豎向側面上、沿豎與向間隔開有與鋁合金模板面板1邊部的豎向的翻邊上孔洞對應的通孔，所述邊楞4與鋁合金模板面板1邊部的豎向的翻邊之間通過穿在孔洞和通孔中的第二緊固件連接。

本實施例中，所述邊楞4通孔直徑為15mm、間距100mm，用于與鋁合金模板面板組裝時穿第二緊固件。

如圖5所示，本實施例中，所述l形雙型鋼背楞單元2.1的外側面上平行間隔連接有連接塊5；所述連接塊5與連接塊5之間的間距根據變截面矩形柱相鄰兩個矩形柱段截面的尺寸差而定，當矩形柱段截面尺寸變化時，將l形雙型鋼背楞在對應的連接塊5的部位截斷，調節(jié)斜拉螺栓3，使之與下一段即將澆筑的矩形截面柱段的截面相適應，從而來滿足不同截面尺寸的鋁合金模板面板的固定。

本實施例中，所述l形雙型鋼背楞單元2.1為兩個背對背平行間隔設置的l形槽鋼通過連接塊5連接而成；所述連接塊5為角鋼切割而成；所述l形雙型鋼背楞單元2.1的槽鋼為10#雙槽鋼，所述連接塊5采用8#角鋼。所述斜拉螺栓3的螺桿斜向穿過拼接角兩側相鄰的兩個連接塊5，并通過連接在斜拉螺栓3的螺桿兩端的墊片和螺母緊固；所述斜拉螺栓3的螺桿為直徑28mm的絲桿。

當然在其他實施例中，l形雙型鋼背楞單元2.1也可以為其他的型鋼，如方鋼。

本實施例中，所述鋁合金模板面板1外側還設有斜撐7，所述斜撐7的上端支撐在l形雙型鋼背楞單元2.1底部，斜撐7的下端支撐在地面上；所述的斜撐7可用普通鋼管，也可用直徑12mm斜拉索斜拉。

這種用于變截面矩形柱的鋁合金模板體系的施工方法，先選用合格的板材6061t6鋁合金，厚度不小于4mm，按照設計要求進行標準鋁合金模板面板單元和非標準鋁合金模板面板單元的加工，加工數量應結合實際工程的施工流水段、流水強度等施工參數，加工后的鋁合金模板面板單元參見圖1至圖4所示。

這種用于變截面矩形柱的鋁合金模板體系的施工方法，先對變截面矩形柱按照截面尺寸相同的柱段為一段的原則進行分段，再利用所述鋁合金模板體系對所分的柱段從下而上逐段進行施工；包括步驟如下。

步驟一：對變截面矩形柱進行分段；相同截面尺寸的柱段為一段，柱段從下往上依次為第一段、第二段……第n段,其中n為整數。

步驟二：根據設計變截面矩形柱中最大截面尺寸，即此處第一段待澆矩形柱段的尺寸，將鋁合金模板面板單元拼接出與第一段待澆矩形柱段尺寸對應的鋁合金模板面板。對于常規(guī)變截面柱而言，隨著柱高的逐步增加，柱截面尺寸逐漸縮小，因而此處變截面矩形柱中最大截面尺寸為第一段待澆矩形柱段的截面尺寸。

步驟三：將拼接好的鋁合金模板面板對應圍設在第一段待澆矩形柱段的四個豎向側面外，并在相鄰鋁合金模板面板之間設置邊楞。

步驟四：將相鄰的兩個鋁合金模板面板均與設置在其二者之間的邊楞利用第二緊固件進行連接。

步驟五：根據第一段待澆矩形柱段截面尺寸制作l形雙型鋼背楞單元，并在l形雙型鋼背楞單元的外側面上平行間隔設置連接塊；連接塊與連接塊之間的間距根據變截面矩形柱相鄰兩個矩形柱段截面的尺寸差而定。

步驟六：在四塊鋁合金模板面板外側面上均沿豎向間隔設置有一組三角支撐架，且四塊鋁合金模板面板上的三角支撐架對應布置，其中每個三角支撐架均通過螺栓固定在鋁合金模板面板單元的翻邊上。

步驟七：將水平背楞對應放置在三角支撐架上；其中每個水平背楞由兩個l形雙型鋼背楞單元首尾拼接圍成矩形，并用兩個斜拉螺栓固定矩形的兩個拼接角，所述l形雙型鋼背楞單元的間距和數量可以通過調整三角支撐架間距來調整。

步驟八：再在四塊鋁合金模板面板外側分別設置斜撐進行支撐，保證澆筑混凝土過程中模板體系的穩(wěn)定。

步驟九：進行混凝土的澆筑。

步驟十：待混凝土強度達到設計拆模強度后，這里為混凝土強度設計值的30%，即可依次拆掉斜撐、水平背楞邊楞和矩形柱段的四個豎向側面外的鋁合金模板面板。

步驟十一：根據步驟一劃分的矩形柱段中的下一段待澆矩形柱段尺寸，對鋁合金模板面板的尺寸進行調整，并使之與待澆矩形柱段尺寸對應。

步驟十二：將調整好的鋁合金模板面板對應圍設在待澆矩形柱段的四個豎向側面外、位于已澆筑矩形柱段上，并在相鄰鋁合金模板面板之間設置邊楞。

步驟十三：將相鄰兩鋁合金模板面板均與二者之間設置的邊楞連接。

步驟十四：根據待澆矩形柱段截面尺寸，將l形雙型鋼背楞在對應的連接塊的部位截斷，調節(jié)斜拉螺栓，使之與下一段即將澆筑的矩形截面柱段的截面相適應，從而來滿足不同截面尺寸的鋁合金模板面板的固定。

步驟十五：對應變截面矩形柱的待澆矩形柱段，循環(huán)步驟六至步驟十三的步驟，直至變截面矩形柱所有分段施工完畢。

本實施例中，在施工變截面矩形柱的鋁合金模板體系之前先搭設井形操作架、綁扎柱鋼筋，所述的井形操作架4為普通鋼管（48.3×3.6）。

本實施例中，步驟二中鋁合金模板面板單元拼接具體為將相鄰兩個鋁合金模板面板單元的翻邊重疊，在重疊的兩個翻邊上連接第一緊固件進行固定。

本實施例中，步驟四中所述邊楞的水平切面呈l形，邊楞的兩個豎向側面分別與其兩側的鋁合金模板面板邊部的豎向的翻邊件進行拼合，再用第二緊固件進行連接。

本實施例中，步驟十中對鋁合金模板面板的尺寸進行調整的具體方法為根據設計變截面矩形柱中待澆矩形柱段的尺寸對鋁合金模板面板中的鋁合金模板面板單元進行拆減或者更換為設計模數相對小的鋁合金模板面板單元，使調整后的鋁合金模板面板與待澆矩形柱段尺寸相適應。

本實施例中，所述第一緊固件和第二緊固件均為螺栓或者螺柱與螺母的組合或者螺釘與螺母的組合。本說明書實施例所述的內容僅僅是對發(fā)明構思的實現形式的列舉，發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，發(fā)明的保護范圍涵蓋本領域技術人員根據發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。