钢木复合龙骨模板加固体系

钢木复合龙骨模板加固体系

刘昊宇 张磊 姚有为 郭亚栋 鲍松辰

中国建筑第八工程局有限公司华北分公司，天津市 300452

[摘要内容]：使用钢木复合龙骨形式代替传统木方用于工程模架体系，可大大提高模板龙骨材料周转效率，节约企业成本，减少木材浪费，在提高经济效益的同时促进资源可持续性发展。

[关键词]：模板工程 钢木复合龙骨 新型模板材料 增加经济效益 环保

一、引言

随着国内建筑行业技术飞速发展，建筑形式日益复杂，各种超大、超高型建筑越来越多地出现在人们视野之中，建筑市场对各类材料的需求量也日益增高。

国家目前正处于实现全面建设小康社会的重要时期，宏观经济发展已进入新常态，传统的高耗能、高污染的建造模式已很难适应绿色发展的道路，推广使用新型建筑材料已经迫在眉睫。

新型建筑材料是在传统建筑材料基础上产生的新一代建筑材料。新型建筑材料主要包括新型建筑结构材料、新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料和装饰装修材料。

在结构施工中，模板工程所占成本比重很大，约占混凝土总造价的15%-30%，在无筋或少筋的大体积混凝土工程中约占5-15%，模板制作与安装劳动消耗量约为28%-45%，且消耗大量木材，对资源环境的影响不可忽视。在保证施工质量的前提下，如何有效地控制施工成本，并且响应国家推行绿色施工的号召，模板材料成为一个重要的插入点。

二、模板工程应用现状

在建筑工程范畴，制作、组装、运用及拆除在混凝土施工中用以使混凝土成型的构造设施的工作统称为模板工程，而该使混凝土成型的构造设施称为模板。其构造包括面板体系和支撑体系。面板体系包括面板和所联系的肋条龙骨;支撑体系包括纵横围囹、承托梁、承托析架、悬臂梁、悬臂析架、支柱、斜撑与拉条等。早期普遍用木材制作模板。20世纪50年代以后,逐步发展到采用钢材、胶合板、钢筋混凝土，或是钢、木、混凝土等材料混合使用。也有以薄板钢材制作具有一定比例模数的定型组合钢模板，用U形卡、"L"形插销、钩头螺栓、蝶形扣件等附件拼成各种形状及不同面积的模板。

目前我国普遍使用的方木楞作为模板面板体系中的肋条龙骨，传统方木楞龙骨材料主要来源于木材加工，大量使用会造成森林结构破坏，造成严重生态环境污染。且传统方木楞龙骨周转率低，寿命较短，经济效益低下。相比于传统方木楞龙骨，部分地区也采用方钢管包木的形式制作肋条龙骨，可一定程度上提高肋条龙骨的周转频次，节约木材浪费，但“钢包木”与面板无法连接固定，易滑落，导致模板工程质量难以把控。

三、钢木龙骨加工工艺

（一） 钢木复合龙骨组成形式

钢木复合龙骨的组成形式为50×30方木楞与50×70×1.3方钢管拼接而成，形成50×100的复合型龙骨，采用自攻钉固定连接，替代传统方木楞充当工程中用于模板面板体系的肋条龙骨。

（二）材料技术指标

（1）龙骨材料：方木木材宜选用国产杉木、白松等易用自攻螺钉连接嵌入的材质，且保证不易变形及缩水，方钢管采用镀锌钢管。

（2）规格尺寸：采用50mm×70mm×（1.2～1.3）mm镀锌方钢管，与50mm×30mm方木通过自攻螺钉固定，自攻螺钉型号：M4×50mm，保证组合龙骨的有效截面50mm×100mm。

（三）材料准备

50×30方木楞与50×70×1.3方钢管选择在场区外提前加工完成，运送到场，进行安装加工。

根据钢木复合龙骨截面形式，可计算出木方材料与钢管材料理论重量比值：

根据工程模板体量及设计龙骨间距，可分别得出方木楞与方钢管体量，提前计划用量以备后期龙骨供应不足的问题。

（四）场内加工

(1)原材料加工：次龙骨以0.5m为基本模数，加工尺寸主要有：0.5m、1.0m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、4.0m，为了更方便周转使用，可考虑加工长度1.5m、2.0m、4.0m为主要规格尺寸，同时可通过搭接方式解决其他尺寸使用问题。

(2)拼装组合：将加工完成的方钢管与方木楞使用M4×50mm型号自攻螺丝进行连接，自攻螺丝间距宜为450mm左右，端部螺钉距离龙骨端部≤100mm。

(3)加固安装：楼板模板利用钢木复合龙骨做次龙骨，方木楞一面与楼板模板采用钢钉嵌入固定，主龙骨一般采用双钢管（其余与常规模架体系相同）。

四、钢木复合龙骨实际应用的效益分析

（一）材料性能分析

(1)材料密度小：

根据材料密度，木材密度为800kg/m³，钢材密度为7850kg/m³，可计算得出传统方木龙骨与钢木复合龙骨每延米重量如下：

W_方木=800×0.05×0.10=4kg/m

W_钢木=7850×(0.05+0.07)×2×0.0013+800×0.05×0.03=3.65kg/m

钢木龙骨材料相对较轻质，可以相对减轻内支撑架体结构荷载负担。

(2)受环境影响小：

木方在潮湿环境中，宜吸水受潮。当木材含水率在纤维饱和点以下时，由于含水率的增加使木材的细胞壁逐渐软化，其强度随含水率增加而降低。含水率除影响木材强度性能外，还会使木材本身变形，吸水膨胀，失水收缩。

采用钢木复合形式，方钢管材料可相对削减因木方受环境影响老化对龙骨整体强度及变形的影响，整体性能受环境影响小。在实际工程中，各种环境条件较为复杂，钢木复合龙骨更易在复杂条件中储存，减少材料损耗。

(3)受力性能较好：

分析木材与钢材两种材料受力性能可知，木材属于脆性材料，受压性能较好，受拉性能较差，易发生脆性断裂。将钢材与木材有机结合，木材置于内力受压面，钢材置于受拉面，既方便施工，又有效地弥补了木材自身地缺陷，产生了“1+1＞2”的实际效果。

（二）经济效益分析

传统方木楞龙骨由于材质限制原因，平均周转次数在5~6次。钢木复合龙骨使用复合材料工艺，平均周转次数可达到50次以上。且在方木老化后，可进行翻新加工，继续投入市场进行周转。

目前市场木方价格约为2230元/m³，镀锌钢管价格约为5164元/t，钢木龙骨加工人工费按2元/m计算。根据单价及钢木复合龙骨截面参数，可计算出每延米成本价格如下：

S_方木=0.05×0.1×2230=11.15元/m

S_钢木=0.05×0.03×2230+（0.07+0.05）×2×0.0013×7.85×5164+2=18元/m

钢木复合龙骨每延米成本价格为普通方木龙骨的1.61倍，周转率却比普通方木龙骨高出十倍。钢木复合龙骨的经济效益为普通方木龙骨的6.2倍左右。在大体量模板工程中，可为企业产生的利润相当可观。

同时，钢木复合龙骨的使用，有效克服了传统木方龙骨用量大，工人随意锯切，消耗高的问题，加强了对施工现场有效管控，减少现场材料浪费的现象。

（三）环境效益分析

钢木复合龙骨以金属材料代替部分木材，大幅度减少了工程建设对木材的消耗量，同时比传统方木龙骨周转次数多，减少木材损耗，节约资源，环境保护效益显著。

四、结语

该新型复合龙骨材料，可广泛应用于各类型模板加固体系，适用于大体量地下室、地上钢筋混凝土、装配式混凝土叠合楼板等结构体系使用。钢木复合龙骨工艺的创新应用，在实现施工企业“降本增效”的同时，响应国家绿色建筑及可持续发展的战略理念。钢木复合龙骨代替传统方木楞龙骨的使用，在未来大体量模板工程中具有广泛的应用前景。

参考文献

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