一种基于钢木混合结构形成的圆弧模板及其安装工艺的制作方法

1.本发明涉及建筑圆弧模板施工的技术领域，尤其涉及一种基于钢木混合结构形成的圆弧模板及其安装工艺。


背景技术：

2.当前建筑工程越来越追求外形的新颖、美观，在设计上采用弧形、不规则结构以突出亮点，越来越多的建筑结构着力于打造集功能与美观于一体的建筑形态，但曲率半径渐变的弧形结构以及不规则结构模板工程的设计及施工难度较大。对于现浇隧道结构而言，结构体量大、外观形式多样化等问题，均对现场模板的制作与安装提出了更大的挑战。
3.目前对于大体积混凝土结构的圆弧模板，常规往往采用定制钢模板或现场散拼木模板体系等方式。定制钢模虽能满足结构施工要求，但对钢模支撑强度要求高，对起重设备要求高，且一次性成本投入比较大，通用性较差，给工程管理带来较大的成本控制压力。而散拼木模板体系，则现场根据结构形式进行模板拼装及加固，采用螺纹钢等作为后方围囹，此法虽然施工简单，成本较低，但其结构尺寸及安装精度不易控制，浇筑过程中模板挠度变形大，混凝土表观质量较差，且施工规范性不高，安全保障性较低。


技术实现要素：

4.本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种基于钢木混合结构形成的圆弧模板及其安装工艺。
5.本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
6.一种基于钢木混合结构形成的圆弧模板，包括大曲率半径模板以及小曲率半径模板；
7.其中大曲率半径模板包括设置在弯曲处两侧的模板单体，每个模板单体均包括从外侧向内侧依次设置的若干横向槽钢分载梁、若干竖向双拼槽钢主梁、若干横向木工字次梁、圆弧造型衬板和覆膜胶合板，若干个竖向双拼槽钢主梁通过螺栓均匀固定连接在横向槽钢分载梁内侧，竖向双拼槽钢主梁、横向木工字次梁通过主次梁连接器进行连接；两侧对应的模板单体的竖向双拼槽钢主梁之间通过对拉螺杆连接固定；
8.其中小曲率半径模板包括设置在弯曲处外侧的外模板单体以及弯曲处内侧的内模板单体，外模板单体包括从外侧向内侧依次设置的若干横向双拼槽钢主梁、若干竖向木工字次梁、圆弧造型衬板和覆膜胶合板，横向双拼槽钢主梁、竖向木工字次梁通过主次梁连接器进行连接；内模板单体包括从内侧向外侧依次设置的若干竖向双拼槽钢主梁、圆弧造型衬板和覆膜胶合板，竖向双拼槽钢主梁、圆弧造型衬板之间通过主次梁连接器连接；外模板单体、内模板单体的横向双拼槽钢主梁、竖向双拼槽钢主梁之间通过对拉螺杆连接固定。
9.主次梁连接器包括“几”字形卡板，“几”字形卡板的两侧延伸板上穿设有连接杆，连接杆另外一端螺纹连接有钩板环，钩板环两侧设有设有两个挂钩。
10.大曲率半径模板的模板单体上的主次梁连接器的“几”字形卡板卡设在横向木工
字次梁上，两个挂钩勾住竖向双拼槽钢主梁两侧。
11.小曲率半径模板的外模板单体的主次梁连接器“几”字形卡板卡设在竖向木工字次梁上，两个挂钩勾住竖向横向双拼槽钢主梁两侧；小曲率半径模板的内模板单体的主次梁连接器“几”字形卡板卡设在圆弧造型衬板上，两个挂钩勾住竖向双拼槽钢主梁两侧。
12.圆弧造型衬板上设有若干加固方木。
13.覆膜胶合板的厚度为21mm。
14.上述基于钢木混合结构形成的圆弧模板的安装工艺，包括大曲率半径圆弧模板的安装工艺及小曲率半径圆弧模板的安装工艺。
15.大曲率半径圆弧模板的安装工艺具体步骤为：
16.s1、准备相关材料及辅助工具，模板需在平整场地进行拼装；
17.s2、根据结构弧形，提前进行模板翻样图绘制，确定每块模板结构尺寸，现场根据模板翻样图，制作圆弧造型衬板；
18.s3、将竖向双拼槽钢主梁放置于平台上，按照设计间距进行固定；
19.s4、将横向木工字次梁按照间距置于竖向双拼槽钢主梁上方，要求间距不大于30cm，并用主次梁连接器与竖向双拼槽钢主梁进行连接固定；
20.s5、将圆弧造型衬板固定于横向木工字次梁上方，并用加固方木进行加固，采用螺丝钉进行钉装，为增强圆弧造型衬板稳定性，圆弧造型衬板之间采用小节段定尺方木进行加固；
21.s6、安装覆膜胶合板，因弧形结构弧度较小，故采用按压法进行覆膜胶合板安装，安装时从一侧开始钉装，另一侧采用人工按压的方式，先用螺丝钉进行初步加固，初步固定后，进行尺寸复核，确认弧线曲率半径满足要求后，再进行大面积钉装加固；
22.s7、安装横向槽钢分载梁，完成模板拼装。
23.小曲率半径圆弧模板的安装工艺具体步骤为：
24.p1、准备相关材料及辅助工具，模板需在平整场地进行拼装；
25.p2、根据结构弧形，提前进行模板翻样图绘制，确定每块模板结构尺寸，现场根据模板翻样图，制作圆弧造型衬板；
26.p3、小曲率半径模板按照结构转折弯弧段外侧形状加工外模板单体的横向双拼槽钢主梁，按照圆弧角度，设置合适的折点，提前进行横向双拼槽钢主梁的加工制作；
27.p4、在预制平台上进行横向双拼槽钢主梁组拼，每组横向双拼槽钢主梁由多节钢梁拼接形成折线状，确保钢梁连接平顺；
28.p5、将竖向木工字次梁竖向布置于横向双拼槽钢主梁内侧，并用主次梁连接器6进行连接；
29.p6、将圆弧造型衬板固定于横向双拼槽钢主梁上方，并用加固方木进行加固，采用木螺丝钉进行钉装，为加强圆弧造型衬板稳定性，衬板之间采用小节段定尺方木进行加固；
30.p7、进行覆膜胶合板安装，因此类型结构弧度较大，故采用锯缝法进行覆膜胶合板安装；安装前将覆膜胶合板背面进行锯缝，缝深约14mm，占板厚2/3，锯缝宽度约3mm，每隔5cm一道竖向设置；安装前对锯缝处使用水湿润1h，增加覆膜胶合板柔韧性，防止覆膜胶合板安装时断裂；覆膜胶合板安装时，先用螺丝钉进行初步加固，将覆膜胶合板调整至弧线平滑、尺寸正确后，进行大面积钉装加固；
31.p8、内模板单体按照结构转折弯弧段内侧形状设置若干竖向双拼槽钢主梁并安装圆弧造型衬板和覆膜胶合板；
32.p9、外模板单体、内模板单体的横向双拼槽钢主梁、竖向双拼槽钢主梁之间通过对拉螺杆连接固定，完成模板拼装。
33.本发明的有益效果是：本发明总体施工工艺方便快捷，施工成本降低，结构实体质量提升，有较高的推广与应用价值，为今后类似弧形结构的施工提供技术参考和经验借鉴。
附图说明
34.图1为本发明大曲率半径圆弧模板安装的示意图；
35.图2为图1中的局部放大图；
36.图3为大曲率半径圆弧模板中模板单体的示意图；
37.图4为本发明小曲率半径圆弧模板安装的示意图；
38.图5为图4中的局部放大图；
39.图中：1-横向槽钢分载梁；2-竖向双拼槽钢主梁；3-横向木工字次梁；4-圆弧造型衬板；5-覆膜胶合板；6-主次梁连接器；7-对拉螺杆；8-横向双拼槽钢主梁；9-竖向木工字次梁；10-加固方木；
40.6.1
‑“
几”字形卡板；6.2-连接杆；6.3-钩板环；6.4-挂钩；
41.以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。
具体实施方式
42.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
43.一种基于钢木混合结构形成的圆弧模板，包括大曲率半径模板以及小曲率半径模板；
44.其中大曲率半径模板如图1-3所示，包括设置在弯曲处两侧的模板单体，每个模板单体均包括从外侧向内侧依次设置的若干横向槽钢分载梁1、若干竖向双拼槽钢主梁2、若干横向木工字次梁3、圆弧造型衬板4和覆膜胶合板5，若干个竖向双拼槽钢主梁2通过螺栓均匀固定连接在横向槽钢分载梁1内侧，竖向双拼槽钢主梁2、横向木工字次梁3通过主次梁连接器6进行连接；两侧对应的模板单体的竖向双拼槽钢主梁2之间通过对拉螺杆7连接固定；
45.其中小曲率半径模板如图3-4所示，包括设置在弯曲处外侧的外模板单体以及弯曲处内侧的内模板单体，外模板单体包括从外侧向内侧依次设置的若干横向双拼槽钢主梁8、若干竖向木工字次梁9、圆弧造型衬板4和覆膜胶合板5，横向双拼槽钢主梁8、竖向木工字次梁9通过主次梁连接器6进行连接；内模板单体包括从内侧向外侧依次设置的若干竖向双拼槽钢主梁2、圆弧造型衬板4和覆膜胶合板5，竖向双拼槽钢主梁2、圆弧造型衬板4之间通过主次梁连接器6连接；外模板单体、内模板单体的横向双拼槽钢主梁8、竖向双拼槽钢主梁2之间通过对拉螺杆7连接固定。
46.主次梁连接器6包括“几”字形卡板6.1，“几”字形卡板6.1的两侧延伸板上穿设有连接杆6.2，连接杆6.2另外一端螺纹连接有钩板环6.3，钩板环6.3两侧设有设有两个挂钩6.4。
47.大曲率半径模板的模板单体上的主次梁连接器6的“几”字形卡板6.1卡设在横向木工字次梁3上，两个挂钩6.4勾住竖向双拼槽钢主梁2两侧。
48.小曲率半径模板的外模板单体的主次梁连接器6“几”字形卡板6.1卡设在竖向木工字次梁9上，两个挂钩6.4勾住竖向横向双拼槽钢主梁8两侧；小曲率半径模板的内模板单体的主次梁连接器6“几”字形卡板6.1卡设在圆弧造型衬板4上，两个挂钩6.4勾住竖向双拼槽钢主梁2两侧。
49.圆弧造型衬板4上设有若干加固方木10。
50.覆膜胶合板5的厚度为21mm。
51.圆弧模板的设计原理如下：
52.大曲率半径圆弧模板：
53.圆弧模板体系以24#木工字梁作为横向木工字次梁3，14#双拼槽钢作为竖向双拼槽钢主梁2，最外侧辅以横向槽钢分载梁1，确保受力均匀，最后在横向木工字次梁3上直接安装圆弧造型衬板4，再将覆膜胶合板5固定于圆弧造型衬板4上，从而制成所需弧形模板。本次所提出的钢木混合结构下的圆弧模板体系，关键就在于在横向木工字次梁3与覆膜胶合板5之间所增加的圆弧造型衬板4，通过前期提前翻样，制作好与结构同弧度的圆弧造型衬板4，再将圆弧造型衬板4与横向木工字次梁3连接，覆膜胶合板5直接固定于圆弧造型衬板4上，形成钢木结合圆弧模板体系。
54.浇筑时混凝土侧模压力直接作用于覆膜胶合板5上，然后通过覆膜胶合板5传递至后方圆弧造型衬板4上，圆弧造型衬板4分载至其固定的横向木工字次梁3上，横向木工字次梁3再将力传递至竖向双拼槽钢主梁2上，再通过横向槽钢分载梁1将力直接作用于对拉螺杆7上，最大程度上确保了对拉螺杆7受力均匀，从而保证浇筑时整体结构安全。
55.小曲率半径圆弧模板：
56.小曲率半径圆弧模板不同于上述大曲率圆弧模板，在一些结构转折弯弧处，小曲率半径部位无法横向放置木梁，故在曲率半径较小部分，采用竖向木工字次梁9，最外侧布置横向双拼槽钢主梁8，圆弧造型衬板4与竖向木工字次梁9相连接的形式。此时圆弧造型衬板4相当于次梁，竖向木工字次梁9相当于竖向主梁，后方横向双拼槽钢主梁8则作为分载梁，受力时依次从覆膜胶合板5传至外侧竖向木工字次梁9、横向双拼槽钢主梁8，最后作用于对拉螺杆7上。
57.本发明的圆弧模板除去圆弧造型衬板4、覆膜胶合板5的部分可以重复利用，只需针对不同的弧度更换合适的圆弧造型衬板4即可。
58.上述基于钢木混合结构形成的圆弧模板的安装工艺，包括大曲率半径圆弧模板的安装工艺及小曲率半径圆弧模板的安装工艺。
59.大曲率半径圆弧模板的安装工艺具体步骤为：
60.s1、准备相关材料及辅助工具，模板需在平整场地进行拼装；
61.s2、根据结构弧形，提前进行模板翻样图绘制，确定每块模板结构尺寸，现场根据模板翻样图，制作圆弧造型衬板4；
62.s3、将竖向双拼槽钢主梁2放置于平台上，按照设计间距进行固定；
63.s4、将横向木工字次梁3按照间距置于竖向双拼槽钢主梁2上方，要求间距不大于30cm，并用主次梁连接器6与竖向双拼槽钢主梁2进行连接固定；
64.s5、将圆弧造型衬板4固定于横向木工字次梁3上方，并用加固方木10进行加固，采用螺丝钉进行钉装，为增强圆弧造型衬板4稳定性，圆弧造型衬板4之间采用小节段定尺方木进行加固；
65.s6、安装覆膜胶合板5，因弧形结构弧度较小，故采用按压法进行覆膜胶合板5安装，安装时从一侧开始钉装，另一侧采用人工按压的方式，先用螺丝钉进行初步加固，初步固定后，进行尺寸复核，确认弧线曲率半径满足要求后，再进行大面积钉装加固；
66.s7、安装横向槽钢分载梁1，完成模板拼装。
67.小曲率半径圆弧模板的安装工艺具体步骤为：
68.p1、准备相关材料及辅助工具，模板需在平整场地进行拼装；
69.p2、根据结构弧形，提前进行模板翻样图绘制，确定每块模板结构尺寸，现场根据模板翻样图，制作圆弧造型衬板4；
70.p3、小曲率半径模板按照结构转折弯弧段外侧形状加工外模板单体的横向双拼槽钢主梁8，按照圆弧角度，设置合适的折点，提前进行横向双拼槽钢主梁8的加工制作；
71.p4、在预制平台上进行横向双拼槽钢主梁8组拼，每组横向双拼槽钢主梁8由多节钢梁拼接形成折线状，确保钢梁连接平顺；
72.p5、将竖向木工字次梁9竖向布置于横向双拼槽钢主梁8内侧，并用主次梁连接器6进行连接；
73.p6、将圆弧造型衬板4固定于横向双拼槽钢主梁8上方，并用加固方木10进行加固，采用木螺丝钉进行钉装，为加强圆弧造型衬板4稳定性，衬板之间采用小节段定尺方木进行加固；
74.p7、进行覆膜胶合板5安装，因此类型结构弧度较大，故采用锯缝法进行覆膜胶合板5安装；安装前将覆膜胶合板5背面进行锯缝，缝深约14mm，占板厚2/3，锯缝宽度约3mm，每隔5cm一道竖向设置；安装前对锯缝处使用水湿润1h，增加覆膜胶合板5柔韧性，防止覆膜胶合板5安装时断裂；覆膜胶合板5安装时，先用螺丝钉进行初步加固，将覆膜胶合板5调整至弧线平滑、尺寸正确后，进行大面积钉装加固；
75.p8、内模板单体按照结构转折弯弧段内侧形状设置若干竖向双拼槽钢主梁2并安装圆弧造型衬板4和覆膜胶合板5；
76.p9、外模板单体、内模板单体的横向双拼槽钢主梁8、竖向双拼槽钢主梁2之间通过对拉螺杆7连接固定，完成模板拼装。
77.经现场施工经验，可得钢木结合结构下圆弧模板体系具有如下优势：
78.由于木材作为主要材料，相对于钢模板来讲，模板单元的自重较小，不存在荷载过大的问题，满足岛上现有起重设备起重条件；
79.造型木、木工字梁的刚度较大，能够保证混凝土结构的线型质量，另使用钢梁连接器等措施，减小模板单元之间的拼缝及错台，从而保证浇筑后混凝土结构边线与原设计整体偏差小，保证混凝土结构的成型质量；
80.吊装时模板，模板体系刚度及强度均有保障，模板吊装风险降低，安全性总体可控；
81.施工中安装及拆除均较为方便，模板单元块按照模块化安装，且周转使用改动量小，安装快捷方便，减少施工总工期；
82.模板中的木工字梁、钢梁均为标准构件，利用现场现有材料即可。施工中针对不同形状的部位，仅需按照弧形曲率制作不同的衬板，过程中替换衬板即可满足施工，极大程度的降低了施工成本。
83.弧形结构在建筑工程结构设计中是非常常见的一种构造，具有弧形曲线长度大、弧面圆滑度不易控制的特点，已成为弧形结构施工的控制重点与难点。本发明在现有技术条件下，通过工艺优化，综合采用钢木结合圆弧模板施工技术，利用计算机设计绘制翻模图，辅助现场弧形曲率放样和圆弧模板的精确制作，准确的控制弧形结构的圆弧曲率和保护层厚度，通过技术优化减少了模板拼缝错台等缺陷，弧形结构表面平整、光滑，减少了拆模后的修补处理工作，提高了弧形结构观感质量。本发明总体施工工艺方便快捷，施工成本降低，结构实体质量提升，有较高的推广与应用价值，为今后类似弧形结构的施工提供技术参考和经验借鉴。
84.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。