标准模架

标准模架（精选7篇）

标准模架 篇1

随着塑料工业的不断发展,对塑料注射模具设计与制造技术的要求越来越高。计算机辅助设计(CAD)技术的出现,彻底改变了注射模传统的设计与制造方法,可以有效地缩短模具设计和制造周期、降低模具成本,提高塑料制品的精度和性能。

1 应用工具

1.1 Pro/Toolkit介绍

Pro/TOOLKIT是美国Parametric Technology Corporation(PTC)公司为Pro/ENGINEER提供的客户化开发包。该软件集三维模型设计、加工、分析及绘图功能于一体,有强大的二次开发能力和第三方软件的支持。PTC向用户提供了大量的C语言函数库,这些函数提供了Pro/E系统的外部接口,其主要目的是让用户能方便而又安全地访问Pro/Engineer的内部应用系统内部应用系统,开发出满足企业自身需求的功能强大的应用系统,并实现与Pro/Engineer系统的无缝集成,使用户能直接对Pro/Engineer数据库进行各种信息存取,从而满足用户的特殊要求。

1.2 VC++6.0开发环境

鉴于VC++在程序开发过程中强大的用户截面设计功能,在本设计中截面的开发采用当今世界编程的主流语言VC++6.0。VC++是新一代面向对象的、可视化的程序设计工具。利用VC++开发基于Pro/Engineer的三维标准模架库程序编制一般需要两个步骤:一是可视化设计阶段;二是代码编写阶段。在可视化设计阶段,编程使用VC++工具箱来制定所需要的时间函数实现所需要的功能,可以大大提高系统开发的效率。

2 核心技术

2.1 设计菜单

通过调用Pro/Toolkit函数,在系统原有的菜单上再添加一个二级菜单“模架库系统”。制定菜单方法是首先写一个菜单项和文本文件,在利用Pro/Toolkit提供的增加菜单项功能函数ProMenubarMenuAdd,ProCmdActionAdd和ProMenubarmenuPushbuttonAdd来添加用户化菜单。

2.2 建立标准模架库数据库

为了便于集成,需要为每一种标准模架库建立数据库,如A1、A2、A3、A4型中小型模架库等。数据库是根据零件手册中有关标准件的数据参数、尺寸参数及其之间的关系建立,每一个数据库由数据表组成,以存放不同形式的标准件数据,如建立推杆数据库,动模板、定模板数据库等。

用Pro/Engineer开发产品过程中调用各种标准件实际上得到的是一个相关标准件级别模型的实体。

2.3 VC++环境设计和对话框开发技术

对话框是CAD/CAM/CAE类应用软件不可缺少的用户界面之一,能够正确快速的开发出应用程序对MFC AppWizard(dll)创建一个工程,使用Regular DLL using shared MFCDLL,打开Tools/Options菜单,设置Pro/Toolkit的头文件和库文件所在路径,然后选择Project/Settings菜单,再在Link选项卡Object/library modules文本框中加入mpr.lib和protk-dll.lib二个库文件。由于没有采用Pro/Toolkit提供的make文件生成应用程序,在VC环境直接连接会出现多个连接错误,而不能生成DLL文件。因此,必须在菜单Project/Settings的Link选项页设置强制文件输出,即选中“Force file output”的复选框。

3 开发实例

3.1 系统结构

三维标准模架库开发是基于Pro/E内部的二次开发语言Pro/Toolkit进行的,通过调用其内部函数,在菜单条中添加名为“模架系统”的二级菜单,第一级“中小型标准模架库”菜单,说明用户将要对进行模架库的选型,第二级是选择期中具体的模架类型。如图1所示。

3.2 界面设计

在模架设计界面上,用户选择模架系统→中小型标准模架库,选取用户所需类型。以A4标准模架为例,演示注射模模架生成过程如图2、图3、图4。点击菜单条,出现A4型标准模架向导属性页对话框,设置完这些参数以后,用户所需的A4型标准模架即生成。如图5。

4 结束语

本文详细介绍了如何利用可视化编程语言VC++开发基于MFC的三维CAD软件Pro/E标准模架库,完成产品的初步细化模型设计,并通过参数化驱动方法对零件模型进行自动更新,快速而方便的生成新的设计方案,解决了以往Pro/E标准模架库在工作站中运行的不足之处,从而极大提高了产品的设计效率,有较好的实用性和推广价值。

参考文献

[1]李世国.Pro/Toolkit程序设计[M].北京工业出版社,2003.

[2]张继春.Pro/Engineer二次开发使用教程[K].北京大学出版社,2003.

[3]二代龙震工作室.Pro/Toolkit Wildfire2.0插件设计[M].北京:电子工业出版社,2005.

[4]Kruglins D J,Scot W,George S.Visual C++6.0技术内幕[M].北京:希望电子出版社,2001.

标准模架 篇2

塑料模具的设计具有一定的程序化、机械化, 从模架的选取、三维设计模型的建立、到二维CAD图纸的完成, 尤其是模架部分, 重复性工作比较多, 浪费了很多时间。模架作为设计和制造塑料注射模的基本部件, 在我国已经有了一套完整的标准。设计人员如果能从CAD系统中获得满足设计要求的标准模架, 则可大大减少重复劳动, 提高设计效率, 从而缩短新产品的研制周期。在设计过程中, 如果缺少标准模架库, 在调用每一个标准模架时, 就需要像别的非标准零件一样, 重新建模。而标准件的频繁调用, 大大降低了装配效率, 造成了时间和精力上的浪费[1,2]。本论文通过利用在三维建模软件Pro/Engineer中利用二次开发工具Pro/Toolkit对标准注塑模架库的开发定制, 建立统一的参数输入对话框、菜单并与Pro/Engineer软件集成来提高设计效率。用户只需要在对话框中输入所需的模架系列以及相应的参数, 即可生成所需的已装配好的三维标准模架的几何模型, 然后在三维模架中插入所设计的其他的模具零部件如型腔、型芯等即可设计出三维注塑模具, 避免了在模具设计过程中的大量重复性工作。

1 标准注塑模三维参数化模架库的建立

1.1 模架建库方案的确定

模具标准化对提高模具设计与制造水平、提高模具质量、缩短模具制造周期、降低模具成本、节约材料等均具有重要意义。在进行模具设计的过程中, 模具设计者尽量都会采用标准模架来降低模具的制造成本。在对标准模架进行参数化设计时, 首先是根据我国注塑模模架国家标准, 分析模架的结构特点, 确定模架建库方案如图1所示。

1.2 三维参数化模架库的实现

1) 原始模板的建立建立参数化模架库的思路是将同一模架系列的标准零件只需建立一个实体模型, 然后通过输入不同尺寸值来驱动尺寸, 从而得到所需要的实体模型。因此对于每一个模架系列, 只需要利用Pro/Engineer的实体造型模块建立一块参数化的模板, 然后根据每个系列模板的结构特点加入相应的辅助特征如导柱孔、复位杆孔、定杆孔、螺钉孔等得到对应的模板。

2) 原始模架装配模型的建立在Pro/Engineer的装配模块下, 将所建立的各种模板根据相互之间的关系装配在一起。

3) 原始模架装配模型的参数化由于模架系列很多, 为了减少参数和关系式的输入, 根据注塑模模架的特点, 模架中各模板之间的长、宽尺寸具有一定的关系, 故除定模板外的其他模板类零件的设计可采用在装配件中进行组件设计的办法, 在剖面绘制时使用或偏移定模板的各边来使组件的长、宽与定模板的长、宽相等或成一定的关系。确定好参数化方案后, 利用Program模块的程序设计来实现模架库的参数化。点击菜单Tool/Program/Edit Design, 在INPUT和END INPUT之间输入下列自己设计的模架参数语句[3]:

INPUT

SERIES NUMBER

"请选择模架的系列"

L:2 NUMBER

"请输入定模板的长度L:"

HA:4 NUMBER

"请输入定模板的高度HA:"

HB:8 NUMBER

"请输入动模板的高度HB:"

HC:12 NUMBER

"请输入垫块的高度HC:"

END INPUT

在RELATIONS和END RELATIONS之间输入各模架系列装配零件之间的尺寸关系式和函数关系式。利用if和end if语句控制各系列不同模板之间的螺孔个数即可完成模架装配模型的参数化。

2 标准注塑模三维参数化模架库开发的关键技术

2.1 基于Pro/ENGINEER注塑模架菜单的定制

在注塑模模架库参数化系统中, 为了方便用户调用模型, 修改参数, 提高使用效率, 必须向菜单栏中增加自定义菜单, 以激活各种功能。Pro Toolkit提供了一系列菜单操作函数, 允许应用程序创建和管理菜单[4,5]。菜单栏创建步骤是:1) 创建一个消息文件;2) 在菜单栏中创建新菜单;3) 设置菜单按钮的动作函数;4) 在菜单中添加按钮或者子菜单。

消息文件是Pro/Toolkit应用程序的信息资源文件, 用来定义应用程序的各种消息, 此文件应该放在Pro/Toolkit应用程序注册文件text_dir所指定的text目录下。在Pro/ENGINEER系统中直接调用Pro Menuebar Menu Add () 函数及Pro Mneubarmenu Pushbutton Add () 可向Pro ENGINEER添加所需要的菜单及菜单按钮, 建立新建菜单的消息文件。参数化模架系统的菜单条及菜单按钮的创建函数语句分别为:

status=Pro Menubar Menu Add ("User Menu", "USER-User Menu",

"U t i l i t i e s", P R O_B_T R U E, User Msg) ;

status=Pro Menubarmenu Pushbutton Add ("User Menu", "Main Btn1", "USER-Main Btn1",

"USER New Button help", "NULL", PRO_B_TRUE, cmd_id, User Msg) ;

s t a t u s=P r o M e n u b a r m e n u P u s h bu t t o n A d d ("User Menu", "Main Btn2", "USER-Main Btn2",

"USER New Button help", NULL, PRO_B_TRUE, cmd_id, User Msg) ;

将菜单函数和动作函数联系起来的是函数Pro Cmd Action Add () , 参数化模架系统的按钮动作函数语句为:

status=Pro Cmd Action Add ("My Cmd", (ui Cmd Cmd Act Fn) mold, ui Proe2nd Immediate,

Test Access Default, PRO_B_TRUE, PRO_B_TRUE, &cmd_id) ;

status=Pro Cmd Action Add ("My Cmd1", (ui CmdCmd Act Fn) mold, ui Proe2nd Immediate,

Test Access Default, PRO_B_TRUE, PRO_B_TRUE, &cmd_id) ;

2.2 UI对话框的制作

对话框是设计者与用户沟通的重要渠道, 因而对话框的建立能够大大提高系统的可用性和易用性。本文是通过Pro/TOOLKIT提供的用户界面对话框 (User Interface Dialog Boxes, 简称UI对话框) 进行设计。UI对话框主要由对话框资源文件和相应的程序控制两大部分构成, 因此UI对话框的设计主要包括两个方面:一是按界面的布局编写资源文件;二是针对UI对话框的功能编写相应的控制程序[4,5]。对话框资源文件定义了对话框的组成、外观和属性。程序控制用C或C++语言编写, 用来在Pro/E环境中装入对话框资源、显示对话框、设置动作和退出对话框等。

1) 对话框资源文件在Pro/TOOLKIT应用程序开发中, 对话框资源文件必须以dialog-name.res的形式命名, 且须存放在“ (text-dir) resource”目录下供系统调用, 其中, dialog-name指所创建的对话框名称, text-dir指注册文件中“text-dir”所指定的路径[6]。

2) 对话框的控制程序对话框编制完成后, 要想实现对话框调用, 必须读取对话框资源文件, 所用到的函数是Pro UIDialog Create () , 作用是将对话框资源文件调入内存, 但并不显示出对话框[7]。函数语句为:

Pro UIDialog Create ("mold", "mold") ;

为对话框各控件指定行为函数, 修改对话框及控件属性。函数语句为:

Pro UIPushbutton Activate Action Set ("mold", "Ok", mold OK, NULL) ;

Pro UIPushbutton Activate Action Set ("mold", "Can cel", Usr Cancel Action, NULL) ;

显示对话框, 接受用户交互。所用到的函数是Pro UIDialog Active (char*dialog_name, int*status) [5,7]。参数化模架系统的显示对话框函数语句为:Pro UIDialog Activate ("mold", &status1) ;

2.3 Pro/TOOLKIT应用程序与Pro/E系统集成

为了在Pro/E系统中实现菜单及对话框功能, 需要编写相应的控制程序, 将注塑模模架参数化设计菜单及对话框与Pro/E系统集成。该程序的作用包括对象的获取和显示、对象的更新修改、模型的再生, 开发流程如图2所示。

2.3.1 模型对象的获取与初始化

调用函数Pro Mdl Retrieve () 将模型导入内存, 并用函数Pro Mdl Id Get () 获得模型的标识号, 然后用函数Pro Mdl Display () 显示模型, 最后用函数Pro Modelitem Init () 进行模型特征的初始化。

2.3.2 参数值的初始化与修改

要实现模型特征和参数的初始化, 首先必须得到指向该参数对象的指针, 本系统通过调用Pro Parameter Init () 直接获得该参数名对应的参数指针。参数初始化之后, 调用Pro UIInputpanel Double Get () 获得用户输入的参数, 然后将新的参数值赋给中间变量value, 最后将value的值传递给参数设置函数Pro Parameter Value-Set () [6]。

2.3.3 生成新的实体模型

调用函数Pro Solid Regenerate () 即可实现参数化实体模型的再生。

3 注塑模参数化模架系统的运行及演示实例

3.1 注塑模参数化模架系统的运行

为了在Pro/E系统中运行注塑模参数化模架菜单资源文件、UI对话框资源文件及Pro/TOOLKIT程序, 必须完成Pro/TOOLKIT开发环境的设置、连接、注册和卸载。首先在Visual C++6.0开发环境中设置Pro/TOOLKIT头文件所在的三个文件夹的位置以及库文件所在的两个文件夹的位置。然后在Pro/ENGINEER系统的界面上选择“工具/辅助应用程序”菜单项, 选择“注册”按钮手动注册Pro/TOOLKIT应用程序。注册成功后选择“启动”按钮运行Pro/TOOLKIT应用程序。

3.2 注塑模参数化模架系统的演示实例

下面以中小型模架设计为例演示注塑模参数化模架系统的稳定性和正确性。打开Pro/E软件, 注册并运行Pro/TOOLKIT程序, 加载成功后就会出现如图3所示的菜单。该系统可以进行各种标准模架的选择。

选择“中小型模架设计”菜单, 弹出中小型模架设计界面对话框, 如图4所示。输入再生模架的尺寸, 点击“Regenerate”按钮, 则生成所需的三维模架模型, 如图5所示。

4 结论

1) 利用Pro/ENGINEER Wildfire的Program模块建立了注塑模标准模架库三维参数化模型, 用户只需输入所设计的模架的尺寸参数, 即可得到所需的模架三维几何模型。

2) 在Visual C++6.0开发环境中, 利用Pro ENGINEER Wildfire的二次开发工具Pro/TOOLKIT开发了三维参数化注塑模架库模块。通过实例验证可知, 该三维参数化模架库界面简单, 易于操作, 运行可靠。可应用于企业的注塑模具设计中来提高模具设计效率。

摘要：本文利用Pro/ENGINEER Wildfire的Program模块建立了三维参数化的注塑模标准模架库;研究了基于Pro/TOOLKIT的注塑模标准模架库三维参数化程序设计系统的二次开发技术。在Visual C++6.0开发环境下, 利用Pro/Toolkit应用程序在Pro/ENGINEER系统上添加了用户菜单以及相关的动作函数, 编制了对话框, 实现了标准模架参数化程序设计系统的集成, 并调试、运行多次, 确保了系统的稳定性。用户只需要在对话框中输入模架参数即可生成所需三维模架, 避免了在模具设计过程中的大量重复性工作。

关键词：注塑模,三维参数化标准模架库,二次开发,Pro/TOOLKIT

参考文献

[1]潘风文, 焦敬品.模具行业发展的研究[J].清华大学学报 (自然科学版) , 2000 (5) :4-6.

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[3]林清安.Pro/ENGINERE 2001件设计高级篇[M].北京:清华大学出版社, 2003.85-86.

[4]张红旗, 曹文钢.开发PRO/E用户化菜单的技术与实践[J].合肥工业大学学报, 2001, 24 (2) :240-243

[5]张继春.Pro/ENGINEER二次开发实用教程[M].北京:北京大学出版社, 2003.54-56.

[6]Parametric Technology Corporation.Toolkit User's Guide[M].USA:PTC公司出版, 1998.

移动模架施工 篇3

ZQM900移动模架造桥机是为了配合客运专线32m简支箱梁在原位现浇的施工工法而设计制造的桥梁施工设备, ZQM900移动模架造桥机具有跨越能力强、使用范围广、自动化程度高、施工周期短、施工占地少、综合效益好、不影响桥下交通等特点, 且施工中梁的几何变形易于调整, 有利于工程质量和安全控制, 尤其适用于海上及路上多跨长桥、高墩、窄墩连续或简支PC梁的施工。

2 ZQM900移动模架造桥机工作原理

ZQM900移动模架造桥机采用桥面下支承, 利用两组主梁支承模板, 通过模板开合、模架纵移、横移、支腿自移等功能, 实现对混凝土梁原位现浇、逐孔成桥的施工方法。针对本桥, 其工作原理分以下几个具体的程序单元。

1) 制梁单元。两组钢箱梁支承模板, 在模板内现场浇注混凝土箱梁。底模通过螺旋顶调整预拱度, 侧模通过支撑螺杆调整线型, 以保证梁型正确。本机采用桥面下支承式, 混凝土梁的重量及模架的自重通过四个支顶油缸传递到墩旁托架上, 再通过墩旁托架下部立柱传至承台。2) 脱模单元。四个支顶油缸收缩, 模架整体脱模落于支承台车滑道上。3) 支腿自移单元。前、中、后扁担吊挂模架及前导梁, 模架自重转至桥面, 支腿卸荷。利用垂直吊挂油缸使墩身两边的墩旁托架和支承台车脱离墩身, 反钩轮钩住主梁轨道外侧, 用本机卷扬机牵引支腿向前方桥墩移位并安装。4) 模架纵移单元。前、中扁担卸载, 后扁担仍吊挂模架, 松开横向联接系, 模架对开成两组。后扁担走行轮落于桥面轨道上, 钢箱梁前部及前导梁落于支承台车滑道上, 由纵移油缸步进式向前顶推, 后扁担和两组模架一同前移至新的桥位。

3 ZQM900移动模架造桥机主要构造及功能

ZQM900移动模架造桥机主体构件可分为墩旁托架及支撑、主梁、导梁、支撑横梁、前、中、后扁担梁、推进台车、外模、内模、内模台车及液压电气系统等组成。

1) 墩旁托架:采用三角形结构, 共两对, 每对之间采用高强精轧螺纹钢筋对拉固定在墩身两侧。墩旁托架通过墩身承台支承, 是整个模架系统的总支承。

2) 主梁:每套移动模架共有2组主梁, 分设于混凝土箱梁翼缘板的下方, 是模架系统的主要承重构件。主梁采用焊接箱形断面, 分节段采用高强螺栓及拼接板连接而成。

3) 导梁:导梁位于主梁的前端, 与主梁连接成整体, 其为焊接而成的三角桁架结构。导梁节段之间以及主梁之间均为铰接, 可以保证它竖向和水平转动。

4) 支撑横梁:位于二组主梁之间, 每隔一定距离设置一根, 分左右两侧对称布置, 横梁截面一般为焊接的窄箱形结构或焊接平面桁架结构, 横梁两端采用高强螺栓与主梁连接, 横梁中间采用螺栓连接, 每根横梁有四个支承点, 用丝杠千斤顶支撑底模并用以调整梁体预拱度。

5) 扁担梁:前扁担由丝杆千斤顶和连接在导梁上的两段组成, 合模时, 两段横梁由精轧螺纹钢连接, 中扁担和后扁担为过孔过程中的主要承重构件。两者均为横梁、支承千斤顶、构成, 其中后扁担还配有液压油泵系统。

6) 推进台车:推进台车是移动模架钢主梁的导向支撑体, 是模架系统移动的关键部件。它安装在支撑托架上, 下部设有四氟滑板, 在液压油泵的推动下, 可沿支撑托架上的滑道做水平横向移动, 同时依靠自身滚动轮支撑主梁前后移动。

7) 外模:分为底模、腹板模和翼板模, 沿底模中心线分为左右两部分。底模通过丝杠千斤顶支撑在支撑横梁上, 腹板模支撑在底模和主梁上, 翼板模通过丝杠千斤顶支撑在主梁上。

8) 内模:内模一般由3块模板组成, 2块腹板模 (含上、下角模) 和1块顶模, 单元长度约为4~5m, 每块模板8~10根不同方向可调撑杆支撑, 并铰接在底模板和腹模板上。内模系统的安装、拆除、运输均由内模台车完成。当箱梁内预应力齿板 (波纹管定位网) 较密时, 内模也有采用常规的钢管脚手架配组合式钢模的形式, 由人工进行安装和拆除。

9) 内模台车:为框架结构, 由型钢组焊而成。台车上设一个液压工作站和操作台, 负责内模板上及内模台车上的所有液压缸供油和操作控制, 以及内模台的安装和拆除。内模台车的行走系统采用液压马达驱动。

10) 液压电气系统包括:支撑托架上及扁担梁下的顶升千斤顶及油泵, 推进台车上的终、横移千斤顶及油泵, 内模和内模台车上的千斤顶、液压泵站及电气控制柜。

4 移动模架施工中几个重点环节

1) 移动模架施工中风力限制条件。在施工过程中, 为了保证移动模架的使用安全, 在不同状态下有相应的风力限制条件, 模架处于开模状态, 尤其在纵移推进时, 风力应限制在6级风以内;模架处于合模状态或浇注砼时, 风力应限制10级风以内。模架在浇注砼后, 落梁前, 其抗风能力最强。

2) 支撑托架的整体稳定性。由于支撑托架是左右分体靠两组精轧螺纹钢筋对拉后, 将其与墩身牢固连为一体的, 在模架纵向、横向移动时, 托架受力较大并将受到不平衡的弯扭作用, 因此, 每根精轧螺纹钢筋的施工质量都极为重要, 它是保证支撑托架能否形成整体, 从而确保其稳定性的关键。

3) 模架纵移时导梁应与推进台车的滚轮平稳接触。当模架纵移推进时, 支撑托架和钢主梁滑移走道应密贴, 如果发生滚轮偏位时, 应暂停推进并立刻用千斤顶调整合格后, 才可继续进行前移。在整个过程中, 应由专门人员进行观察, 发现问题, 立即停下, 绝不能盲目推进, 避免发生托架失控, 脱离轨道。

4) 箱梁预拱度的设置。为了使施工完毕后的砼箱梁的纵向型做到美观平顺, 符合设计要求, 需对模板设置切合实际的预拱度, 影响预拱度的主要因素有以下几方面:a.浇注砼的重量产生的挠度。b.内模重量产生的挠度。c.各支点的沉降。d.各扁担处支反力所产生的影响。e.由徐变、干缩和温度造成的混凝土箱梁所产生的弹塑性变形。

在桥梁施工前依据估算预拱度对模板的高程位置进行初调, 让桥面完成并经过长期使用之后, 行车可以相当平顺舒适, 首先估算徐变, 干缩和温度造成桥面的影响。并且将这些影响量叠加在设计纵断面的高程上, 同时以这上高程作为浇注完成面的标准高程, 其次, 将支撑架主梁模板转动变位, 以及模板除之后上部结构自重共4个项目的变形做上升、下降的加减结果值就是所需要的预拱。

浅析移动模架制梁 篇4

关键词：移动框架,制梁工艺,安装

中铁四局七公司甬台温铁路项目经理部承建甬台温铁路客运专线清江特大桥工程, 该桥址是跨海湾地段, 两端位于软基地段, 与九龙山隧道出口及江沿山隧道进口顺接, 全桥长2008.55m, 设61跨32.6m简支箱梁, 墩高均大于12m, 最高墩19m。因地质较复杂, 因此我们梁部施工采用下行式移动模架。

分别在宁波端和温州端采用两台移动模架向桥中施工, 宁波端采用中铁武桥股份有限公司制造的移动模架;温州端采用中铁四局南昌机电安装公司制造的移动模架。现结合使用移动模架制梁的情况, 谈谈移动模架施工的体会。

1 移动模架简介

ZQM900型号移动模架采用桥面下行式, 该设备利用两组钢箱梁支承模板, 通过模板开合、模架纵移、支腿自移等功能, 实现对混凝土梁原位现浇, 逐孔成桥的施工方法。具有设备简单、自动化程度高、操作方便、工艺先进、安全平稳、节约制梁设备、施工周期短。移动模架施工方法具有作业程序清晰、结构明确、模架强度高、满足施工各种作业工况的要求, 有利于工程质量和安全控制。占用施工场地少, 不受桥下地质条件的限制, 便于开展平行流水作业。

2 移动模架结构

本移动模架按系统自下而上可分为墩旁托架及支撑、支承台车、前导梁、主梁及横联、顶升油缸、主框架总成、内外模板系统、前中后门架、电气及液压系统等。

3 箱梁移动模架施工

箱梁采用移动模架逐孔现浇施工, 其主要工序有:移动模架拼装, 运行和拆除。拼装是施工准备阶段的重点, 运行是施工过程中的关键, 拆除是收尾阶段的难点, 三者关系紧密, 缺一不可。

3.1 移动模架拼装。

3.2具体拼装施工步骤。步骤一:在跨中搭设主梁拼装临时支墩;步骤二:拼装立柱;步骤三:安装主支腿承重牛腿, 张拉拉杆, 安装液压油缸;;模撑杆;步骤六:安装底模, 调整预拱度。拼装内模, 试运行。步骤七:安装侧模, 安装配重块;步骤八:安装翼模, 调整;步骤九:吊装各辅助支腿;步骤十:安装液压及电气系统、调试。

3.3 移动模架过孔工艺流程图 (图1) 。

3.4 移动模架制梁工艺流程及作业时间表 (13-14d) (图2) 。

4 移动模架施工中几个重点环节

4.1 移动模架施工中风力限制条件

在施工过程中, 为了保证移动模架的使用安全, 在不同状态下有相应的风力限制条件, 模架处于开模状态, 尤其在纵移推进时, 风力应限制在6级风以内;模架处于合模状态或浇注砼时, 风力应限制10级风以内。模架在浇注砼后、落梁前, 其抗风能力最强。

4.2 移动模架的吊挂系统

下行式移动模架的吊挂是指前、中、后吊架吊挂导梁、主梁及模板系统, 是移动模架过孔的关键工序之一, 也是移动模架墩旁托架自移的辅助工序, 此时要保证移动模架处于悬挂的状态。每次模架过孔前, 要检查前、中、后吊架和导梁主箱梁之间的吊挂点焊接是否有脱焊现象, 防止脱焊造成模架倾覆。为保证墩旁托架自移顺利进行, 前、中、后吊架的吊挂要保证墩旁托架纵移前行行走轨道处于同一水平面。前、中、后吊架的顶升油顶全部处于受力状态, 应注意, 在油顶的顶升过程中及顶升结束后, 要在油顶附进加设保险受力点, 防止因油顶失稳而导致吊挂失稳。

4.3 墩旁托架自移与固定

墩旁托架的纵移前行与固定是保证移动模架真正意义上过孔的关键工序, 也是移动模架过孔的危险工况, 因模架此时是处于悬挂的状态。墩旁托架自移前要检查反钩轮与轨道的连接处是否安全可靠, 行走过程中要检查反钩轮两侧是否对称, 防止反钩轮脱离轨道, 导致墩旁托架滑落。当墩旁托架纵移到位后, 就开始墩旁托架的固定, 在张拉墩旁托架的精扎螺纹钢筋时, 一定要按设计的张拉力进行张拉, 防止模架纵移时墩旁托架产生摆动, 从而保证模架横移和纵移的稳定性。

4.4 移动模架的横移和纵移

移动模架的横移也就是通常所说的开模, 因开模时是在三个点处进行操作的, 即前墩旁托架、后墩旁托架、后吊架三个点同时进行, 因此要统一指挥, 平行移动, 且左右两侧要对称地进行。当横移到为后, 就可以纵移, 此时是模架真正意义上的过孔, 纵移时, 因在两侧各两个点共四个点处同时进行操作纵移油缸的状态下进行, 因此必须统一指挥, 平行移动, 才能保证过孔安全顺利地进行。

4.5 支承主油顶的锁定

在制砼梁过程中, 此时要依靠四个500t主油缸来支撑模架的主箱梁、导梁、横联、模板及钢筋砼等荷载, 为防止500t千斤顶失稳, 因此支承主梁的四个500t千斤顶油缸必须用机械螺母锁定, 并防止油缸倾翻。

4.6 移动模架预压及预拱度设置

4.6.1 移动模架预压

移动模架拼装后, 在第一孔箱梁施工前要对移动模架进行预压。预预压的目的是消除移动模架拼装的非弹性变形, 测算出施工荷载时的弹性变形, 根据箱梁张拉后的起拱度再计算出移动模架底模的预拱度。同时检查各部位联结的强度和稳定性。

压重物堆码前应将底模横梁与底模之间按图示现场支垫牢固。压重物堆码前在模架上及主梁上L/4、L/2、3/4处各选定1组测点, 测量移动模架原始标高, 压重后6h、12h、24h测移动模架的标高, 计算各点变形值, 卸载后测量移动模架各测点标高, 并做好记录。

4.6.2 箱梁预拱度的设置

为了使施工完毕后的砼箱梁的纵向线型做到美观平顺, 符合设计要求, 需对模板设置切合实际的预拱度。影响预拱度的主要因素有以下几方面:a.浇注砼的重量产生的挠度;b.内模重量产生的挠度;c.钢箱梁自身挠度, 及导梁对箱梁产生的弯距;d.各支点的沉降;e.由徐变、干缩和温度造成的混凝土箱梁所产生的弹塑性变。反拱度设置:δ2因砼箱梁对移动模架的作用力, 使移动模架主钢箱梁产生下扰度。上拱度设置:δ3预应力张拉完成后, 砼箱梁产生的上拱度数值。

5 移动模架制梁人员机械设备组织

5.1 移动模架所需劳动力组织见表1。

5.2 下行式移动模架施工机具设备见表2。

6 安全措施

清江特大桥移动模架施工是高空作业, 危险性很大, 在施工中除严格遵守桥梁施工安全技术规程的有关规定外, 还应注意以下几点:

6.1移动模架模板均为大块钢模, 面积大, 自重大, 利用起吊设备安装时要注意吊机位置, 起吊高度, 防止出现吊机倾覆事故;同时加强现场指挥, 施工人员必须佩戴安全帽、安全带。

6.2墩旁托架上的操作平台边缘要加焊栏杆, 用于主梁行走的小型机具及构件要安放牢固, 安装精轧螺纹钢的工作平台要坚固并挂好安全网。

6.3 移动模架中的施工用动力、照明线路必须由专业人员敷设, 并经常清理检查, 以消除漏电、短路隐患。

6.4移动模架上应在梁端、栏杆断开处及上下人行梯挂好安全网。同时应配备消防器材, 以防止电焊作业等原因可能引燃防雨遮晒篷布、安全网等易燃物而出现的火灾。

6.5 浇注混凝土施工过程中, 必须安排专人经常检查移动模架横联螺栓、支撑托架及外模架关键受力杆件的状态。

6.6 加强起重用千斤顶、链条滑车、钢丝绳等机具设备的维修养护, 发现问题, 及时处理。

6.7 施工人员上移动模架前, 必须经过培训。

6.8 移动模架的吊挂顶升油缸在升降过程中, 应设置保险临时支撑, 防止因顶升油缸内泄或意外而导致模架倾覆。

6.9因移动模架在开模、合模、纵移时是由几个泵站同时作业, 因此必须要统一指挥, 协调一致, 动作一致, 才能保证模架过孔作业的安全稳定性。

移动模架施工及安全保障措施 篇5

关键词：移动模架,施工,安全措施

为保证移动模架施工的顺利进行, 确保机械的安全使用和从业人员在施工过程中的安全和健康, 应最大限度地控制危险源, 尽可能地减少事故造成的人员伤亡和财产损失。

1 移动模架拼装前准备工作

组织好作业人员, 并对其进行方案、技术质量、安全交底, 做到心中有数。所有作业人员必须熟悉本工种的技术安全操作规程、质量规范, 并持证上岗。了解安装现场情况, 检查周围建筑物及空间干涉情况。仔细检查移动模架的各构件、各部位、结构焊缝, 重要部位螺栓、销轴、电器设备线路均应齐全并处于良好状态, 发现问题及时处理。对作业人员所使用的工具、附件等仔细检查, 不合格者立即更换, 确保使用。

2 移动模架拼装

2.1 横梁的安装

用履带吊 (或汽吊) 将横梁一片片吊起对齐与主梁连接起来 (在装横梁之前, 可用型钢横担在两主梁之间, 搭简易操作平台) 。先装靠近墩身的横梁, 保持平衡, 在安装横梁的同时, 装适当的配重块使体系平衡。横梁安装好后, 然后再分别装底模、腹板及翼板, 分别用各连接撑杆支撑。

2.2 模板的安装

支架塔设完毕后, 模板安装前, 在横向分配型钢两端竖纵向焊接小钢管或钢筋, 形成安全栏杆, 在支架四周外栏杆上放置安全网, 这样在模板安装前形成一个安全操作平台及安全通道。

(1) 底模板安装。箱梁底模直接分配在横梁千斤顶上, 卸落设备采用横梁千斤顶卸落, 预拱度要精确放样, 调整, 严格控制平面偏差及标高。

(2) 外侧模及内模板安装。外侧模采用每节为2 m～6.8 m不等的钢质结构外模, 与支撑桁片架加工成一整块, 在底模上进行拼接形成整跨箱梁外侧模, 模板有足够的强度和刚度。模板平缝间拼接紧密, 保证砼的外观质量。外侧模围檩支撑在主梁上。内模亦采用钢模, 内外模间不设拉杆, 两侧内模相互支撑, 外模利用可调节撑杆支撑在型钢上。

3 安全保障措施

3.1 基本安全保障措施

进入施工现场的所有人员, 必须正确穿戴好安全防护用品 (安全帽、救生衣、高处作业系好安全带) 。重视施工全过程的安全控制, 对全体职工进行海上施工安全知识教育, 加强现场施工人员和机械设备、船舶的安全管理。各工种和各道工序进入现场施工前, 由技术主管、现场安全员组织学习各工种安全技术操作规程, 详细研究施工过程中可能出现的安全隐患, 制定出切实可行的安全防护措施, 严格进行施工过程控制。各道工序开工前, 对参加施工的人员进行严格的技术交底的同时, 进行详细的安全交底。

对所吊的构件重量进行严格的计算把关, 合理调配机械设备和索具, 严禁违章操作, 对吊、索具进行经常检查, 发现问题及时更换, 认真填写《吊装令》。施工现场进行起吊作业时, 必须设立有操作证的人员专人采用有效信号指挥, 起吊索具必须经常检查, 不符合要求的及时更换。

施工过程中各部门联合行动检查各项措施计划落实情况。切实做好特殊工种作业人员开工前的鉴定工作, 杜绝无证上岗。现场的施工机具和设备必须设有安全操作规程牌, 明确设备负责人, 严禁带病运转。施工现场的大型电器设备必须设置防雨棚, 小型电器设备必须配备防雨罩, 工作结束及时关闭电源, 并必须设专人负责, 现场专职安全人员现场监督, 随时检查。发现问题, 及时督促作业队整改。起重设备必须具有安全检测合格证、安全使用证、各项限位、保险装置齐全有效, 开工前必须进行严格的检查, 合格方能开始现场作业。施工用船舶必须符合安全规定, 应配有工作船和救护船。施工中必须按施工组织设计要求设置各种安全防护设施, 在危险部位根据现场实际增设防护设施。箱梁施工属于高空作业, 必须设计安全通道供施工人员上下, 设置工作平台供操作人员作业。箱梁施工中用到的各种电器设备和器具必须有合格有效的安全保护装置。箱梁模板的设计和支撑系统必须保证结构在各种荷载作用下的安全性, 且有一定的安全系数。为保证现场施工作业的连续性, 各部作业人员在作业过程中必须密切配合, 相互照应, 发现安全隐患及时汇报。

3.2 移动模架施工专项安全技术要求

移动模架及模板的设计必须保证模板结构在各种荷载作用下的安全性, 且有一定的安全系数;移动模架拼装成型前的堆放、运输过程中必须安全可靠;移动模架所有提升项目都应装配有提升吊耳;在拼装移动模架各构件时要设置相对应的操作平台、阶梯和安全网;在拼装过程中, 各部件的连接必须符合施工要求, 经验收合格后, 才能进行下一步作业, 保证作业人员的安全和施工质量;移动模架在启动、维护及修理过程中应采取相应措施保证安全, 如确定吊装设施是否牢固;在拆卸管线或阀门时, 紧固所有松动部件, 防止坠落;在维护动力包过程中, 关闭安全阀门或拆去保险丝;拆除任何部件之前要检查系统压力等;模板安装及钢筋绑扎完毕后, 在两侧箱梁翼缘板钢筋端焊接竖向及纵向钢筋网格, 铺设安全网, 形成安全栏杆;组织夜间施工, 现场的灯光布置, 必须达到规定的能见度, 方可施工, 在施工过程中要相互配合, 相互照应;在施工吊装过程中, 必须选定一人专职负责指挥, 严禁多人指挥, 发生混乱, 用机械吊运时, 应检查机械设备和绳索的安全性和可靠性。起吊后下面不得站人或通行, 下放距地面1m时, 作业人员方可靠近操作。

参考文献

[1]渠述锋.MZ900SB型桥梁移动模架设计与施工技术研究[D].中南大学, 2007.

[2]王立超.移动模架的设计、安全性监测及其适用性研究[D].浙江大学, 2007.

[3]高纪宏.适于移动模架工法大跨径连续箱梁高性能混凝土研究[D].武汉理工大学, 2008.

某大楼高大支模架方案简介 篇6

某大楼两主楼之间在14层设置一16.8 m (跨度) ×8.0 m (宽度) 的悬空楼面板, 其平面布置图见图1。楼面板南北侧各一根主梁, 断面0.5 m×1.5 m;楼面板厚15 cm, 其间东西向肋梁2道, 断面0.25 m×0.7 m, 南北向肋梁3道, 断面0.35 m×0.7 m。楼面板距地面约50 m, 常规建筑施工扣件式钢管脚手架无法满足该楼面板现浇支模架要求;本项目成功采用321贝雷桁架搭设悬空楼面板高大支模架, 并取得良好的经济效益。

2 支架方案及施工方法

根据设计文件及施工现场情况, 经设计验算, 确定采用以贝雷桁架纵梁作为悬空楼面板现浇支模架主要承载结构的支架方案, 即:1) 共设五道双排单层东西向贝雷桁架纵梁作为施工支架主要承载结构。墙柱外侧各一道, 采用宽45 cm 支撑架及联板连接, 贝雷纵梁端部支承于预埋于墙柱的型钢构件上;墙柱间布置三道, 采用宽90 cm支撑架及联板连接, 贝雷纵梁端部支承于已浇筑好的墙体上;贝雷桁架下弦杆支承部位均按要求设置相应的钢垫板。贝雷桁架在地面按2片一道拼装好采用汽吊整体吊装。2) 墙柱外侧贝雷支承构件采用2根[25a槽钢焊接成一体 (槽口朝外, 以便圈梁混凝土浇筑时槽口内混凝土密实) , 南北通长预埋, 两端悬出墙体100 cm, 悬出段必须在预埋前焊好加劲肋, 悬臂端焊接一限位构造。3) 在下一楼层相应位置预埋由2根[12.6槽钢焊接成一体 (槽口朝外, 以便圈梁混凝土浇筑时槽口内混凝土密实) 的型钢组合构件, 南北通长预埋, 两端悬出墙体30 cm, 悬出段必须在预埋前焊好加劲肋。4) 两道槽钢组合构件间设置一根ϕ152 mm×10 mm钢管斜撑, 钢管斜撑中间设置两道斜撑横向联系, 采用型钢构件, 一端与钢管斜撑焊接牢固, 一端与墙柱中预埋钢板焊牢。5) 与贝雷桁架纵梁垂直方向布置间距50 cmⅠ12工字钢, 作为主梁浇筑模板支承体系及中间楼面板、肋梁浇筑支架支承体系。6) 中间楼面板、肋梁浇筑支架采用ϕ48 mm×3.5 mm的短钢管 (约150 cm高) 满堂支架体系, 支承于Ⅰ12工字钢上。

支架布置示意图见图2。

3 支架检算

3.1 主梁支架贝雷纵梁检算

根据贝雷纵梁布置, 考虑主梁及主梁附近85 cm范围楼面板荷载由边上3片单层贝雷桁架承载。最不利工况时, 荷载:主梁自重, 主梁附近85 cm范围楼面板、肋梁自重, 贝雷桁架自重, 施工模板及相应的施工机械、设备、人员等由3片单层贝雷纵梁承受。

由图2可见, 主梁支架传力途径是模板及其上荷载通过Ⅰ12工字钢横梁作用在贝雷纵梁上, 传递给墙柱外侧悬挑的[25a槽钢支撑构件上 (通过内侧一片贝雷直接经由墙体传至地基的荷载作为安全储备考虑) , 悬挑型钢支撑构件上的部分竖向荷载通过钢管斜撑经由下一楼层墙柱传至地基。故支架设计需对贝雷纵梁的抗弯强度、抗剪强度及挠度进行检算, 内力按简支力学模型计算。

3.2 悬挑型钢支撑构件及钢管斜撑检算

墙柱外侧[25a槽钢悬挑型钢支撑构件受力简图见图3。

由图3可见, 根据主梁支架贝雷纵梁检算求得的反力P, 可求出图3中构件内力。根据相应内力, 对[25a槽钢抗弯承载能力及抗剪承载能力进行检算, 应分别满足钢材抗弯强度f及抗剪强度fv。

同样, 根据由钢管斜撑传递下来的轴力N的大小, 应对钢管斜撑下支点的[12.6槽钢组合构件的抗剪强度进行检算。

钢管斜撑采用单根152 mm×10 mm钢管, 中间设两道型钢横向联系, 每节段长L′=1.3 m。根据钢管斜撑受力状况, 需按轴心受压构件对钢管的稳定性进行检算。

3.3中间楼面板及肋梁支架检算

中间楼面板支架检算考虑中间510 cm范围荷载由中间4片贝雷桁架承载。由图2可见, 支架传力途径是模板及其上荷载通过48 mm×3.5 mm的短钢管满堂支架体系经由Ⅰ12工字钢横梁作用在贝雷纵梁上, 经由墙体传递至地基。故支架设计需对贝雷纵梁的抗弯强度、抗剪强度及挠度进行检算。

楼面板及肋梁下的满堂支架, 采用扣件式钢管支架, 48 mm×3.5 mm的钢管纵横距均为50 cm;考虑支架不高 (135 cm) , 荷载不大, 按建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范搭设, 满足相关构造要求, 不需做受力检算。

4注意事项

1) 考虑墙柱外侧两片贝雷桁架支承于工字钢预埋件上, 支承点接触面小, 要求其下弦杆支承处放置一块500 mm×500 mm×20 mm A3钢板一块, 钢板上下接触面支承必须密实, 严禁脱空。2) 贝雷桁架的拼装、就位等作业, 应按《装配式公路钢桥使用手册》 (交通部交通战备办公室, 1998年6月) 实施。3) 贝雷桁架上48 mm×3.5 mm钢管满堂支架, 应按JGJ 130-2001建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范实施。4) 钢管斜撑设两道横向联系, 与墙柱预埋钢板焊接牢固, 以有效减小压杆稳定计算长度。5) 支模时, 应根据理论计算的贝雷纵梁在混凝土浇筑过程中的下挠数据设置预拱度;混凝土的浇筑顺序应遵循由跨中向两端对称浇筑。6) 施工安全:高空支架上作业空间小, 难度大, 安全防护是重中之重;在支架搭设时考虑足够的作业空间的同时, 对施工构件的临边均采取规范的防护措施, 对施工作业人员做好相应安全知识教育;混凝土浇筑过程应派专职人员检查、观测整个支架的形变, 尤其是关键节点, 发现异常情况及时采取有效措施。7) 本支架简易轻便, 设计仅承受该楼层主梁、楼面板及肋梁浇筑施工荷载, 其上的建筑结构必须在该楼层主梁、楼面板及肋梁混凝土达设计强度后再行施工。

5结语

根据该项目特点, 采用常规的建筑施工扣件式钢管脚手架做50 m高的悬空楼面板现浇支架不仅施工成本高、工期长, 而且安全风险大;本方案借鉴公路桥梁贝雷支架理念, 成功尝试了在高空悬空楼面板施工中采用321贝雷桁架搭设悬空楼面板高大支模架, 可为类似工程提供参考。

参考文献

[1]JGJ 130-2001, 建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范[S].

[2]刘群.建筑施工扣件式钢管脚手架构造与计算[M].北京:中国物价出版社, 2004.

北美的模架技术与绿色建筑环保 篇7

北美的建筑结构主要有混凝土板式结构、钢结构、木结构以及它们之间的混合结构。

1.混凝土板式结构

北美的高层公寓楼几乎都是混凝土板式结构, 集中在市区范围群楼之间, 拆除低矮陈旧房屋后兴建。低矮的三、四层的独立屋或联体屋 (国内称之“别墅”) 几乎全是木结构, 分布在离市区较远的新开发的环保区域。但不论是混凝土板式结构或木结构, 外包的大部分都是装饰混凝土板或是玻璃幕墙。几乎未曾见到像国内清水混凝土施工工地。可能与清水混凝土施工工艺太耗费工时和材料有关, 在工时昂贵的北美并不合适。

图a是2009年7月正在施工的玛丽莲·梦露大厦, 位于加拿大第七大城市安大略省米西索加市内。该楼是北京MAD设计事务所年轻的建筑设计师马岩松设计中标的。2006年3月28日上午, 米西索加市长黑兹尔·麦卡利恩在多伦多加拿大国家电视塔举行的新闻发布会上宣布, 北京MAD设计事务所马岩松及其设计方案从来自世界70个国家、超过600名的竞赛注册和最终92份提案选出的6个方案中脱颖而出, 获得了米西索加市这座超高层建筑的设计权。图b是马岩松设计中标的60层玛丽莲·梦露大厦。图c为米西索加Absolute小区的两个发展商Fernbrook Homes和Cityzen制订的两栋玛丽莲·梦露大厦, 她们将成为现有大多伦多地区最引人注目的两栋高层建筑, 建筑结构仍然是板式混凝土结构。

被加拿大媒体形容为“梦露般性感”的大楼, 并不是设计师想设计性感的建筑招揽瞩目, 而是试图提出一个摆脱城市中频繁出现的过于简单乏味的方盒子那样工业化的建筑形象, 以柔和旋转的界面唤起大城市中人对自然的憧憬, 更多地感受到阳光和风对他们生活的影响。可能有人会从居住者的角度来判断这栋曲面公寓, 一定会认为内部空间不大好利用, 但实际上, 设计师受自然的启发, 公寓的内部具备可供常规陈设的直线墙体, 而每户与外界相邻的界面是开放的曲线, 这种设计使整个大楼被连续的阳台环绕, 每个住户都有窗外不同的风景, 赋予人们最大的自由空间, 同时给平淡的城市带来一种惊喜。

2.钢结构

钢结构建筑的骨架都由绝缘层包裹, 然后与其它附着构件连接。由照片可以见到四种不同用途 (文化艺术馆、商城、写字楼) 的钢结构建筑物, 钢结构的外部都有绝缘层和预制装饰混凝土板包裹。

3.木结构的独立屋或联体屋 (“别墅”)

加拿大居民90%的住宅是木结构房屋, 这与加拿大森林资源的丰富密不可分。与目前主流的混凝土结构、轻型钢结构建筑相比, 木结构房屋的节能效果最好。研究结果显示, 在上海地区, 木结构房屋采暖耗能比轻型钢结构房屋低27.1%, 比混凝土结构房屋低31.3%。

木结构建筑在加拿大, 已经为工业化、规模化、集约化生产的产物, 先进的木材加工技术使木结构建筑更具有生命力。在加拿大, 民用住宅的造价并不高。从低档到高档, 每平方米造价大约在2000加元到5000加元不等, 除了家俱之外, 包括装修, 橱柜、灶具、空调、冰箱、烤箱、洗碗机、洁具、灯具、洗衣机、烘干机等等。所有我们担心的有关防火、防震、防腐、防潮、防虫等一系列问题, 都已有效解决。据了解加拿大在北京、上海分别建起了木结构建筑的展示示范区。帮助建设部制定了《木结构设计规范》, 正在上海帮助实现一个205栋规模的木结构独立住宅项目。木结构的外墙部分, 也往往砌砖石或挂贴预制装饰混凝土板。上图所示为木结构和外墙。

无论那种结构的建筑物, 内外墙之间都衬垫防潮保温等材料, 达到建筑节能的目的。

二、模架技术

北美当地的模架技术有代表性的有加拿大的ALUMA和TABLA以及美国WESTERN等模架公司。

1.ALUMA是总部在美国的BRAND能源和基础设施服务公司旗下的加拿大最大的模板脚手架公司, 集销售、租赁和工程承包, 产品都是外加工采购, 不生产制造。模板主要特色是用铝工字梁与木胶合板组成大墙模板、水平大模板和柱模板等, 组拼方便、模板面积大、工作效率很高, 很适合板式混凝土结构。墙体模板可以双吊、双落。水平大模板以整体吊装的台模 (飞模) 为主, 也有少量散装散拆, 多位于特殊部位 (见图) 。

我国高层建筑的全现浇混凝土结构比较复杂, 本人在多伦多期间根据ALUMA台模和大墙模板应用情况, 结合国内两栋不同结构的高层公寓楼进行了可行性研究, 得出结论:

(1) 用高强度的铝梁与铝背楞结合在一起。用于所有墙和楼板结构形式, 模板面积大、重量较轻 (约40kg/m2) 、组装轻松、快捷和简便, 可以最大限度地节省劳动力, 提高施工效率。

铝图a为铝梁断面, 图b为铝背楞, 图c为铝梁与背楞的连接及图d连接件铝闩钉。

(2) 采用专用吊具, 可以同时将墙体两边的模板进行脱模、起吊、重新安装。专用吊具 (见下图) 要有充分距离, 使得重新安装时, 允许绑扎钢筋。

(3) 有窗台结构, 窗台混凝土后浇, 使台模能飞出。

(4) 有边梁结构, 台模可从梁底飞出

(5) 铝桁架支撑台模一次性装配, 减少重复施工劳动, 降低成本;铝桁架与铝梁的设计协调模数化, 减少装配形式;与调节立柱等附件的配置比较通用合理;因此这种形式的铝桁架支撑台模工作效率很高, 可以在我国高层建筑施工中推广应用。

在大多伦多的高层建筑施工中, 本人曾见到个别工程采用过PERI的液压爬模、早拆模板、带框的胶合板模板之外, 几乎都是采用类似上述的ALUMA大墙模板和整体吊装的台模。

ALUMA的盘扣脚手架在大多伦多地区到处可见。除了工地上用来当脚手架之外, 大量用于搭设临时看台。因为多伦多是个多元文化的城市, 临时性演出活动和比赛比较多, 需要搭设临时看台。

2.TABLA模板公司也在米西索加市内, 离玛丽莲·梦露大厦工地很近。本人仔细考察了该公司的产品, 对其中的可以早拆的台模比较感兴趣。

该台模有几个基本部件组成, 包含四个热镀锌钢转角的铝合金模板。铝合金框架型材无焊接, 用飞机制造技术紧固件, 表层喷塑处理寿命达20年, 覆面模板可用50次。

3.带有快拆和卸载机构的可调钢支撑和专用支拆模板的工具, 可以在楼面上完成支模、拆模、卸载和两次支撑工作。

4.有辅助梁、伸缩梁、S梁协助铺放冗余的楼板模板。

5.有悬臂梁、斜撑和靴套协助完成楼层边缘部位的模板和护栏的支护。

该系统具有工程化、模块化和安全操作的特点。据了解该系统已成功地应用于中东迪拜THE BAY GATE40层办公大楼工程, 每层约1000多平米, 4个人一个工作日完成支模任务, 拆模速度比支模速度几乎快一倍。

6.WESTERN模板公司有50多年历史, 以领先提供适用于各种混凝土结构的完整铝模板体系著称, 其产品应用遍及32个国家的不同项目, 从低矮住宅到超高层的商住公寓, 从工厂、仓库到商场、学校, 应用十分广泛。下图为该公司铝模板的实际应用状况。

在用铝模板浇筑预制混凝土结构件和现浇饰面清水混凝土取得的效果也是十分理想的。

铝模板的优点很多: (1) 重量轻、板面大、拼缝少、制作精度高、承载能力高, 容易达到饰面清水混凝土施工质量要求; (2) 组拼简便, 适应性强, 适合墙体、楼板、梁柱、楼梯、阳台、门窗洞口等各种混凝土结构, 十分有利于组合成完整建筑模板体系; (3) 材料和加工制作、维修等成本并不高, 但节省劳动力、使用寿命长、回收价值高, 是一种可持续发展的绿色建筑环保材料。

在本世纪初本人曾在深圳香港地区参与铝模板的实地应用开发研究工作。巨涛 (香港) 自2000年开始结合港澳市场需求, 开发出铝合金模板系统, 并成功运用于多个香港、澳门及国外 (中东地区) 建筑模板施工项目。前两年, 我曾考察过山东丛林铝材公司研制的铝模板和早拆铝模板铝支撑体系, 具备开发研制铝模板的优势硬件环境。近年来, 京沪两地的有识人士都去北美考察铝模板的生产制造工艺和技术应用。最近由北京捷安建筑脚手架公司推出54型铝合金建筑模板, 是个可喜的进展。

另外在大多伦多地区的工地上还能见到两种模数化的楼板模板系统适用于塔楼结构, 其中一种比较灵活的木梁楼板模板支撑系统 (图a) 和另一种模数化的早拆楼板模板系统 (图b) 。

三、垂直运输与安全防护环保

常见的垂直运输方式有两种:自升塔吊和货笼。自升塔吊通过楼板安装在建筑物内, 可以逐层爬升。在塔吊底部楼层内有高荷载工字钢和多功能独立支撑支顶楼板和塔吊, 既安全不易发生塔吊倒塌事件, 又不占施工现场。通往楼面的货笼, 都有加锁的安全门和胶合板墙体, 与周边结构隔开。

由TABLA最新开发的液压自提升送料机构与台模配合, 很适用施工现场。

液压送料机将装在专用车上的模板和脚手架, 或其它料由地面或一层提升到二层, 以及自身由地面提升到一层的过程示意如下:

在建高层建筑的周边人行通道都搭有结实木棚。用板墙与工地隔绝。

所有工地门口都有《工地安全规则》和必须戴安全帽、穿带铁包头的安全鞋和穿夜光的安全防卫服的标志提示。未戴安全帽、未穿带铁包头的安全鞋, 未经工地办公室的同意, 任何人都不能进入工地现场。

下图为护栏和施工人员的安全带。

建筑垃圾通过滑槽直接贯送到封闭的垃圾车。水泥车清洗后才能离开工地。工地周边的路面经常冲洗、清理或重铺路面, 以保持路面整洁和防止毁坏道路。

四、模架租赁销售和专业化施工

北美模架公司业务以租赁为主, 约占公司产值的90%, 大部分公司已将生产厂关闭, 都到国外按设计要求采购, 贴上他们的商标进行销售或租赁。目前ALUMA公司就是以这种方式经营。

由于北美的模板脚手架技术比较成熟, 组装操作简便, 安全操作使用的标准和规范都比较完善, 执法严格, 人员素质较高, 模板工程一般都是专业化分包, 模架公司一般不承包工程。

五、绿色建筑施工

据统计, 人类从自然界所获得的50%以上的物质原料用来建造各类建筑及其附属设备。这些建筑在建造和使用过程中又消耗了全球能量的50%左右;与建筑有关的空气污染、光污染、电磁污染等占环境总体污染的34%;建筑垃圾占人类活动产生垃圾总量的40%。因此用什么样的材料来建筑施工能节省材料和能源, 能减少建筑施工对环境的污染和降低建造成本、减轻劳动强度、延长建筑寿命等问题在当今世界各国都十分重视。

绿色建筑是当今建筑世界涵盖深广的题目。绿色建筑为人们提供安全健康舒适的环境, 同时在建筑的全生命周期中实现高效率地利用资源, 最低限度地影响环境, 已成为未来建筑的主导趋势。基于我国正处于工业化、城镇化加速发展时期, 带动建筑业大规模、高速度地发展。中国的建筑规模占了整个世界的45%, 但面临我国能源和资源的严重短缺, 以及生态环境的严重恶化, 迫切需要将可持续发展的理念引入到建筑领域, 并且用强制有效的行政措施从土地资源的利用到设计, 从材料采集加工到施工, 从交付使用到物业管理, 步步为营, 加以强化, 为我们现代和未来几代人的生存和发展做出好的安排。

预制饰面混凝土结构件可以说是混凝土结构件的绿色产品。预制饰面混凝土可以离开工地, 利用当地的制造能力和废旧材料, 在一个安全的环保环境下加工制作成各色各样持久耐用的、可以周转使用的艺术混凝土结构件, 减少工地的环境影响, 减少工地模板及其支护的用工用量, 提高施工效率, 加快施工进程, 降低成本。因此预制饰面混凝土是能够满足绿色建筑标准LEED的要求。在近两年, 本人跟踪考察了多伦多地区上百个建筑工地, 从几十层楼的高层建筑到几层高的楼房, 其外墙无不采用预制混凝土结构件。

各种绝缘混凝土模板 (ICF) 。这是一种用发泡聚苯乙烯和聚丙稀材料制成的各种墙体、楼板、屋顶模块, 它融合了结构、隔热、隔潮、隔音、壁骨等材料, 具有高强度性和对人体健康安全性的绿色建筑施工材料。模块的形状完全可逆, 利用刚性聚苯乙烯和聚丙稀板 (EPS) 独特网络结构, 很容易搭接, 无需使用胶水、胶带或线绳, 只需要很少的支撑和钢筋材料, 减少了施工时间和劳动强度, 提高施工效率, 节省能源和各项开支。这种建筑结构创造了一个密不透风的建筑物, 阻止灰尘、花粉、潮气的侵入, 比木结构还降低了声音传输的三分之二, 具有防风、保温、防潮、防火、防弹、隔音、防尘、防花粉、防虫蛀、防发霉等各种性能, 提供了优越舒适的居住环境。聚苯乙烯和聚丙稀材料是一种利用回收材料加工制作的绿色建筑材料, 不用木材, 降低了森林砍伐, 减少了建筑废物, 减少有害气体排放。对保护环境起很大影响作用。这类材料和工程量, 在2008年的20届多伦多国际建筑材料博览会上的展现明显要比2007年19届博览会上多得多。

六、建筑模架规程和标准

北美有关建筑施工、模板脚手架和安全操作使用的规范和标准比较完善, 规定比较细, 尤其是加拿大。

1.加拿大的建筑法由各省制定。安大略省建筑法由安大略省市政事务和住房部具体负责。安大略省市政事务和住房部所制定的《安大略省房屋建筑法》调控范围是10平方米以上由墙体、屋顶和地板等组成的结构体系、室内外管道工程, 污水处理系统。按照惯例, 建筑法应当每隔5年修改一次。新的建筑法已于2007年开始执行。

2.建筑施工中所采用的钢材、混凝土、模板、脚手架等材料、设备、技术和工艺, 都需要经过评估检测。加拿大对建筑新材料、新设备、新技术和新工艺 (简称“四新技术”) 实行评估制度。评估工作由加拿大研究院建筑研究所下属的建筑材料中心 (CCMC) 负责。通过实施评估制度, 有利于新产品标准统一, 有利于创新技术成果得到社会认同并推广应用, 形成产业化。

3.施工现场安全方面的内容由另一部法规 (健康与安全法) 规范, 其管理由劳工部具体负责。劳工部通过监察员实行监察以保证遵守本法及法规的运行。加拿大是联邦制国家, 实行联邦、省、地区和市三级政府制度, 各省和各地区政府都具有相对的立法权和行政管辖权。加拿大三级政府在职业安全与健康方面的职责和作用各有侧重。联邦政府的职责是负责制定劳动保障、工作条件、职业卫生和安全等方面的法规, 约占加拿大全部劳动立法的10%;省政府则负责制定最低工资、工伤补偿、休假、加班等劳工标准方面的法规, 约占全部劳动立法的90%;市政府则侧重对弱势群体提供就业帮助和社会保护援助, 某些行业也制定具有本行业特点的职业安全与健康规程。安大略省建筑安全协会受省职业安全和保险局委托, 主要从事建筑施工安全管理咨询服务和教育培训工作, 为建筑公司提供技术咨询, 出版专业刊物, 指导建筑公司做好安全生产工作。安全教育培训的重点是帮助各类作业人员增长安全防范知识和技能。近年来, 针对小型建筑公司事故增多情况, 该协会在经费许可的情况下, 重点强化了小型建筑公司施工安全的指导和服务。

4.加拿大的模板脚手架的标准和规范加拿大标准协会制定 (CSA) 的分类和规定很细。

2008年修订了1992年制定的混凝土模板标准 (CAN/CSA S269.3-M92 (R2008) -Concrete Formwork) 该标准规定了现浇混凝土模板的设计, 制造和安装使用的规则和要求, 对于特殊施工环境和不符合该标准所涵盖的材料或操作程序, 如制作预制混凝土的模板, 就需要另做补充规定或要求。该标准规定不适用阳台模板、支撑架、棚架、混凝土结构设计和烟囱模板。对于烟囱模板的设计需要参照美国混凝土学会制定的标准 (ACI Standard 307) 。

2003年修订了1987年制定的脚手架标准 (CAN/CSA-S269.2-M87 (R2003) Access Scaffolding for Construction Purposes) , 规定了对这类脚手架的设计、制造、安装、检查、测试、维护及其器材、部件的使用, 提供规则和要求。在建筑施工、改建、修造时, 安装这种脚手架仅用来提供施工人员的工作和材料平台。该标准不适用于悬挂式棚架、承重架和支撑, 以及自升工作平台。另外在遇到本标准未涉及的环境特征和所采用的材料及操作程序, 将需要有补充规定。

与此同时, 在2003年修订了1975年制定的承重架标准 (CSA S269.1-1975 (R2003) Falsework for Construction Purposes) 规定了承重架的设计、制造、安装、检查、测试、维护及其器材、部件的使用, 提供规则和要求。在建筑施工、改建、修造时, 安装这种脚手架主要用来临时性垂直支撑建筑物和其它结构。该标准不适用于悬挂式棚架, 车载工作平台、脚手架和模板设计。另外在遇到本标准未涉及的环境特征和所采用的材料及操作程序, 同样需要有补充规定。

由此可见, 在北美脚手架与承重架和支撑都有不同的标准。不能混为一谈, 随便替代。

美国和加拿大都有脚手架工业协会和网站, 安大略省有模板协会和网站, 协会机构都在多伦多地区, 通过网站可以了解到一部分加拿大的模板和脚手架的技术状况。但如果能实地考察或参加他们的讨论, 会有更大的受益。

在北美的模板脚手架产品只要满足美国或加拿大的C.S.A检测要求和O.S.H.A职业安全与健康管理要求, 就可以得到应用与推广。

七、金融危机对建筑业的影响

2008年下半年暴发了全球性的金融危机。在这场金融风暴中, 最直接影响的应该是建筑行业。伴随着全球经济低迷, 绝大多数国家都在减少建筑项目, 特别是在使用欧元结算的工程项目冲击最大。开发商因金融危机的影响造成资金不足, 工程款支付风险加大。

全球金融危机形势下, 世界绝大多数国家都会受到影响。但是我国建筑业可以说受金融危机影响较小、建筑业受冲击较小的国家。意大利、葡萄牙、海湾国家、发展中国家、东南亚国家、非洲国家的建筑市场受金融危机的影响也较小。海湾各地大量的建筑工程还在以其它地区难以比拟的速度继续进行。

全球经济危机形势下, 各国为了尽快摆脱危机, 都会制定经济刺激计划。各国刺激经济的资金投入已经超过10万亿美元。美国国会2008年10月批准了总额7000亿美元的金融救援方案, 我国投入4万亿 (人民币) , 加拿大投资400亿加元 (合320亿美元) 。这些资金的投入必将拉动经济, 刺激世界经济复苏。但各国国情不同, 投入的行业重点也不同, 伦敦出台的经济刺激计划针对新房屋建造、轻轨等交通运输基础设施、环保节能减排等, 加拿大的情况也相类似。

2008年年底在全球金融危机的浓雾笼罩下我应邀参加了第20届加拿大国际建筑论坛暨博览会, 1100个展台、150多种绿色新产品、110多个精湛的演讲和300亿加元的安大略湖边绿色振兴计划, 凸显绿色建筑以潜在的强劲实力暴风般的席卷全球。在寒风凛冽的安大略湖边我亲眼目睹、亲耳伶听这一计划的执行, 当时的我, 感觉不到全球经济危机的酷冷。这或许是因为绿色建筑代表全球和全人类的共同利益, 正在捕捉改变地球气候和经济衰退的机遇, 危中有“机”。在《建筑施工》2009年第二期, 发表了我写的《绿色建筑风暴》一文, 阐述了标志全球绿色风暴的五个特征。在《全球绿色建筑发展趋势》 (Global Green Building Trends) 和《2009年绿色展望:推动变革的趋势报告》两份研究报告中指出, 绿色建筑已成为一个全球性现象, 预期在今后五年中业内有53%人员将致力于超过60%的绿色项目。2009年尽管市场低迷, 绿色建筑似乎是一个低迷时期的绝缘体。随着市场萎缩, 绿色建筑已成为业者更重要的捕捉机会。绿色建筑还会在未来五年内继续增长, 比今天的整体绿色建筑市场增长一倍以上, 将达到960亿美元-1400亿美元的产值。巨大的绿色建筑市场被广泛认为是有利可图, 非常重要。预计在每一个区域与绿色建筑相关的销售和盈利都会快速增长。预计到2013年56%地区快速增长, 30%地区比较扎实稳定, 9%地区平稳的, 5%地区未知。绿色建筑在世界各地市场已成为非常重要的, 会发生全球性增长。许多企业都期望能深入参与绿色建筑。2007年全球建筑产值超过4.7万亿美元, 超过1亿人受雇, 占全球GPD总产值的10%。2008-2013全球绿色建筑的发展趋势, 绿色家园建设和绿色产品的使用趋势, 预计在全球每一个区域戏剧性的增长。

由于金融危机造成人们对未来经济需求的悲观看法, 曾经一度形成物价大幅下滑, 特别是石油价格和钢材价格的大幅度下跌, 有利在建工程降低施工成本。乱世出英雄, 面临同样的经济低迷大环境, 只要我们审时度势、扬长避短, 同样会创造出良好的业绩。既然是“危机”, 就说明有“危”就有“机”。“危”是风险, “机”是机会利益, 风险永远和机会并存, 只有善于把握风险和机会才能使企业立于不败之地。

我最近考察了北京联东模板公司承担的某项目模板工程, 在当时钢材价格最昂贵时期, 为了支持国家基础工程建设, 推进模架应用技术的发展和摸索模板专业承包的经验, 在微利的情况下, 签署了1.5万平米的模架工程量的供货合同。恰恰遇到金融危机, 油价和钢材价格大幅度下跌, 使这个项目获得可喜的经济效果。据说, 联东模板公司今年创造8亿产值的计划已胜券在握。

目前, 我国模架企业总体上来说技术、管理水平不高, 但各具特色, 应该实行企业联合, 携手合作、互利共赢, 优势互补, 以具有较强竞争力和综合实力的大型建筑业企业为“龙头”, 应对建筑市场垄断性的大承包商, 模架生产和租赁企业必须重组整合, 积极参与市场竞争。在竞争日趋激烈的市场, 不能单枪匹马独自作战, 要按照市场需求、企业自愿、政府引导的原则, 强化合作、形成合力。

参考文献

[1]仇铭华.多伦多高层建筑施工模架技术及其安全防护措施.建筑施工, 2006年

[2]仇铭华.绿色建筑-世界的大趋势.智能与绿色建筑文集4.建设部科技司编《建筑施工》, 2007年

[3]仇铭华.从《绿色施工导则》展望我国模架技术未来.智能与绿色建筑文集5.房建部科技司, 2008年

[4]仇铭华.绿色建筑风暴.建筑施工, 2009年第2期