論建筑模板的發展

  【前言】隨著建筑業的發展，施工行業面臨著巨大的機遇和挑戰。模板工程是建筑施工的核心環節，大力發展模板施工技術，已成為房地產開發行業提高效率、降低成本的主要措施。對各類建筑模板的力學性能及經濟性能進行對比分析，不僅對施工企業合理使用各類模板有指導作用，而且能進一步把握各類模板的經濟性。研發出的橡膠建筑模板對資源利用和環境保護有利。

  此篇文章針對我國建筑模板應用現狀與結構型式，結合國外先進的模板技術，分析總結了模板發展中存在的問題；對幾種建筑模板的力學性能和經濟性能進行了對比分析；對新型再生橡膠模板進行了試驗研究及有限元分析，主要研究工作如下：

   1、闡述建筑模板的發展歷程；概述分析模板規格尺寸的變化，總結了模板模數制的發展；對我國現有建筑模板的結構型式進行了詳細的分析、闡述，并著重介紹了幾種新型建筑模板；分析了現行國內模板市場的基本現狀，對各類主流模板存在的問題做出總結。

   2、建筑模板的力學性能分析。從每種型式的模板中選出一種有代表性的建筑模板，對其力學性能進行分析，并用具體算例闡述模板的設計方法。模板設計遵循了截面選型→強度驗算→撓度驗算→實用性評價的基本步驟。

  3、研究再生橡膠建筑模板的力學性能。對再生橡膠實芯模板，運用理論計算與實體試驗相結合的方法進行了研究；對鋼框再生橡膠模板的截面構造，采用“有效慣性矩法”進行了理論設計；對再生橡膠空芯保溫模板的應力和變形進行了有限元分析，為空芯模板模具的生產提供了技術支持。

  4、建筑模板的經濟性能分析。對各類模板的基本性能進行了全方位的比較；采用平均折舊法對各類模板的攤銷費進行了計算、對比與分析；采用遞減費用折舊法，在考慮資金時間價值的基礎上，對各類模板的經濟效益進行了評價。

  一、國內外模板工程的發展概況

  國外建筑模板的發展歷程

    早出現的模板是木制散板，它由支撐系統和面板組成，按結構形式拼接成混凝土的成型模具，這種模板安裝與拆除耗費大量的人工和時間，拆模后堆成一堆散板，不能重復利用，木材耗損很大，此種模板已經淘汰

  20世紀初，裝配式定型木模板[5]研制成功，其顯著特點是可根據工程需要，預先設計一套有幾種不同尺寸的定型模板，由加工單位批量生產，施工前按結構型式，先做出配板設計，然后在現場按照配板圖進行拼接，拆模后可繼續周轉使用。

  此種裝配式定型木模板可大面積的批量生產，有效的降低了生產成本，在施工中模板拼接速度快，縮短了施工工期，目前一些地區仍在使用這種模板。

  20世紀50年代，出現了大型模板，使得生產效率在很大程度上得到提高，大大縮短施工工期；而且以機械代替人工在一定程度上節省勞動力，模板安裝、拆除和搬運等流水施工方法在西歐 得到普及。

  60年代，隨著裝配式定型模板的應用與發展，組合式定型模板開始出現。與傳統模板不同，組合式定型模板以模數設計為基準，具有尺寸形式多樣、拼裝簡便靈活、使用范圍更廣的優點，現階段已發展成工程領域尤其是混凝土工程中應用 多的模板。

  從模板的材料類型，來看國外建筑模板的發展歷程。

木材是 早制作模板的材料。20世紀初，以美國為首的鋼模板才開始出現，并得到初步發展。20世紀60年代，由于鋼模板具有設計靈活、制作簡便和易于管理等優點，因此得到飛速發展，大量應用于實際工程中。而隨后出現的其它模板，均由于其缺點而沒有發展，例如美國研制的鋁合金模板因價格高昂而發展受阻。

  20世紀50年代中旬，歐美等 通過對酚醛樹脂進行研究制造木膠合板模板，其具有尺寸大、制作方便、 材質輕等優點，但由于實際工程中還存在一些技術問題未解決，直至60年代才得以大量應用。現階段，鋼框和木膠合板的模板形式已成為發達 廣泛的模板形式，其使用率已達模板行業的60%。

   20世紀60年代中期，用ABS樹脂為材料制作的塑料模板開始在日本建筑領域出現；其具有重量輕、耐用性高、設計簡單、施工簡便、尺寸模數化等優點，但因剛度小、價格高、強度低等缺點并未得到進一步發展。

 二、 國內建筑模板的發展歷程

    隨著我國經濟建設的蓬勃發展，傳統的木模板被淘汰，為適應時代的需求，模板工程上曾出現“以鋼代木”的一段時期。20世紀60年代初期，原冶金部在馬鞍山率先召開會議進行模板學術與技術交流[9]。 早的鋼模板完全按照木模板設計以適應施工的需要，并沒有發揮出強度高等自身優點。為了廣泛利用鋼模板，充分發揮其自身優勢，經過專家與學者不斷研究， 近幾年使得鋼模板得到了很大的改進，并得到了廣泛應用。

  20世紀80年代初期，組合鋼模板開始出現并大量在工程中使用，此模板的規格居多；經常在梁、板、柱等構件和構筑物中大量使用，逐漸成為建筑施工中 重要的模板。但是鋼模板也有很多不足之處：首先，鋼模板拼縫較多，處理繁瑣；其次，重量大，不易操作。

  20世紀80年代，隨著改革開放的實施，膠合板模板開始出現并在南京金陵店工程中首次得到使用。1987年，青島華林膠合板采用國際先進技術與設備，生產出酚醛覆膜木膠合板模板；隨后青島瑞達模板公司在此模板基礎上研究出新的鋼框膠合板模板。鋼框膠合板模板的出現，受到政府部門的高度重視，并被稱為第三代模板，在大量工程中得到應用和迅速發展。但是，由于我國林木缺乏，造成酚醛覆膜木膠合板成本較高，嚴重制約了此模板在我國的使用。

  1982年，塑料平面模板因易于脫模、耐久性好、周轉使用率高等優點得到迅速發展，并在天津、上海等地大量使用。此模板強度與剛度較低、耐火性差、價格昂貴， 終未能在現階段工程中大量普及應用。1987年，新的建筑模板竹膠合板在浙江與四川開始應用。1989年，以冶金部建筑研究院為首的科研單位，對竹膠合板的生產工藝、受力性能、物理屬性進行了大量研究，很大程度上改善了竹膠合板的性能，同時在江蘇、四川等地生產和投入使用。

  上世紀末到本世紀初，以不飽和聚酯樹脂為粘結劑、玻璃纖維布為基材進行加工而成的玻璃鋼模板[13]出現并被大量應用。該模板具有施工方便、重量輕、易成型、加工簡單、周轉使用率高等優點。

   國內建筑模板模數制的發展

    建筑設計時，為實現大規模工業化生產，要求不同建筑組合件，構配件能夠具有一定的通用性，模數制統一規定構筑物的尺度，使不同形式、材料和制造方式的建筑制品可以按規定的尺寸生產，從而達到通用性的目的。建筑模數是建筑業定制的尺寸單位，規定了各項尺度協調中的增值單位，是建筑設計、施工、材料及制品、設備、組合件等其它各部件規格協調的基礎，其目的是使各種建筑制品拼接吻合，且可以互換使用。

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