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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 混凝土大模板技術(shù)的研究——電磁模板的研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 主要研究利用電磁理論，在兩側(cè)模板通過(guò)電磁裝置，施加引力和斥力，使大模板安裝拆卸方便，節(jié)約用鋼量。在大模板的接縫處添加電磁吸引裝置，減小兩模板間接縫，改善兩模板間的接縫造成的漏漿問(wèn)題，以及減少模板鏈接構(gòu)件，為解決當(dāng)前模板的接縫問(wèn)題提供一種新的思路。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前國(guó)內(nèi)使用的大模板主要是傳統(tǒng)的組合全鋼大模板，如組合式鋼模板、橋梁鋼模板、水電鋼模板、鐵路鋼模板、異形鋼模板、箱梁鋼模板、T梁鋼模板。雖然它較之普通模板工藝施工方法簡(jiǎn)單，施工速度快，周轉(zhuǎn)次數(shù)多。但是也存在一些問(wèn)題：模板間的接縫缺陷，由于大模與角模硬對(duì)接產(chǎn)生了漏漿和錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，模板較重，安裝拆卸困難，底部漏漿。 隨著高層住宅樓的不斷增加，對(duì)模板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及施工工藝的要求越來(lái)越高，針對(duì)現(xiàn)行大模板存在的接縫與安裝拆卸問(wèn)題，我們提出了一種全新的模板形式——電磁大模板 設(shè)計(jì)創(chuàng)新靈感來(lái)自：電磁起重機(jī)。 本設(shè)想創(chuàng)新主要依據(jù)是大學(xué)物理中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象和電磁起重機(jī)工作原理。 1、畢奧—薩伐爾定律：電流元在空間某點(diǎn)處產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與該點(diǎn)相對(duì)于電流元的大小成正比，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向可以用右螺旋法則確定。由此可得通電的亥姆霍茲線圈的磁場(chǎng)特性。 2、電流的磁效應(yīng)(通電會(huì)產(chǎn)生磁)：任何通有電流的導(dǎo)線，都可以在其周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)的現(xiàn)象，稱為電流的磁效應(yīng). 非磁性金屬通以電流，卻可產(chǎn)生磁場(chǎng)，其效果與磁鐵建立的磁場(chǎng)相同。 3、磁鐵工作原理；同極相互排斥，異極相互吸引。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)創(chuàng)新靈感來(lái)自：電磁起重機(jī)本。 設(shè)想創(chuàng)新主要依據(jù)是大學(xué)物理中的電磁感應(yīng)現(xiàn)象和電磁起重機(jī)工作原理 1、畢奧—薩伐爾定律。 2、電流的磁效應(yīng)(通電會(huì)產(chǎn)生磁）。 3、磁鐵工作原理； 1、力的計(jì)算 （1）混凝土對(duì)模板側(cè)壓力的計(jì)算 在進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)模板設(shè)計(jì)時(shí)，常需要知道新澆注混凝土對(duì)模板側(cè)面的最大壓力值，以便據(jù)此計(jì)算確定模板厚度和支撐的間距等。 采用內(nèi)部振搗器時(shí),新澆注混凝土作用在模板上的最大側(cè)壓力,可以按下式計(jì)算,并取二式中的較小值: F = 0.22γc?to?β1?β2?V1/2 ………… 公式（1） F = γc?H …………… 公式（2) F－新澆混凝土對(duì)模板產(chǎn)生的最大側(cè)壓力（kN/m2）； γc——混凝土的重力密度KN/m3; to---新澆筑混凝土的初凝時(shí)間，h; H－混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆混凝土頂面的總高度（m）； v－混凝土澆筑速度（m/h）； β1-外加劑影響修正系數(shù)，不摻外加劑時(shí)取1.0；摻具有緩凝作用的外加劑時(shí)取1.2； β2-塌落度影響修正系數(shù)，當(dāng)塌落度小于30mm時(shí)，取0.85；50-90mm時(shí)，取1.0；110-150時(shí)，取1.15。 （2）線圈的電磁力 當(dāng)一側(cè)模板內(nèi)線圈通電流時(shí)，另一側(cè)模板內(nèi)的線圈受到電場(chǎng)力，單匝線圈受力為F=BIL,將所有線圈受到的力相加，即為兩模板間的引力，
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 電磁模板的優(yōu)點(diǎn)： 電磁模板與現(xiàn)行大模板相比主要有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）安裝拆卸方便。電磁模板工作主要依靠電磁吸引力，通過(guò)控制電磁力的大小方向來(lái)達(dá)到模板的固定與脫離結(jié)構(gòu)，配以簡(jiǎn)單的邊部固定及支撐體系，實(shí)現(xiàn)模板安裝拆卸的方便快捷。有利于文明施工。 （2）節(jié)省用鋼量。與傳統(tǒng)的全鋼大模板相比，電磁大模板省去了大量的錨固和背部固定構(gòu)件，如對(duì)拉螺栓、背楞、龍骨，節(jié)省大量鋼材。如果采用低碳合金鋼材，鋼鐵用量進(jìn)一步減少，模板周轉(zhuǎn)次數(shù)將明顯增加。在材料科學(xué)的發(fā)展基礎(chǔ)上，模板可以考慮采用鋁合金、有機(jī)材料等新型材料，屆時(shí)將實(shí)現(xiàn)無(wú)鋼大模板的技術(shù)飛躍。 （3）平整度高，接縫嚴(yán)密。在電磁大模板體系中，由于電磁力的較均勻分布，減少了板材的應(yīng)力集中，對(duì)材料的剛度要求降低，混凝土結(jié)構(gòu)面的平整度提高。在傳統(tǒng)的大模板中，由于需要機(jī)械力分離模板和混凝土，模板變形嚴(yán)重，接縫部位損傷更為明顯，使得模板結(jié)合缺陷較大。在電磁模板中，用電磁力實(shí)現(xiàn)模板的分離，減少了對(duì)邊縫部位的破壞。同時(shí)角部扣件易拆除，方便快捷。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 有償轉(zhuǎn)讓或合作
作品可展示的形式
- 圖片 圖紙
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 電磁大模板技術(shù)特點(diǎn)：電磁大模板以符合建筑模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)模板為主，非標(biāo)準(zhǔn)模板塊為輔，組拼配置的大型模板，材料以鋼材或鋁材為主，同時(shí)可以考慮新型合金和有機(jī)材料。由于該模板以磁力來(lái)平衡混凝土的側(cè)壓力，在模板面積范圍內(nèi)較均勻分布，所以對(duì)材料的剛度要求不高，模板平整度高，整體強(qiáng)度大，能滿足清水混凝土的要求。模板所需錨固構(gòu)件大為減少，僅需要在邊縫部位加以固定，以及必要的支撐體系。邊縫采取陰陽(yáng)角接縫，考慮采用扣件的形式固定。支撐體系以簡(jiǎn)單的鋼管排架為主，也可以采用其他支撐體系。 電磁大模板節(jié)省了用鋼量，減少了施工中許多麻煩的環(huán)節(jié)，會(huì)給施工帶來(lái)極大的方便，同時(shí)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 模板工程作為混凝土建筑工程中的特殊內(nèi)容, 在國(guó)內(nèi)外都已有相當(dāng)長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程。到了60 年代開(kāi)始出現(xiàn)了組合式定型模板, 這種模板是在原來(lái)的裝配式定型模板的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)的, 加上配套的拼裝附件, 可以拼裝成不同尺寸的大型模板。它與以前的以尺寸固定的大型模板不同, 由于它采用模數(shù)制設(shè)計(jì), 可以通過(guò)板塊的組合, 變化大型模板的尺寸, 它既可以一次拼裝, 多次重復(fù)使用, 又可以靈活拼裝, 隨時(shí)變化拼裝模板的尺寸, 因而使用范圍更廣, 已成為目前現(xiàn)澆混凝土工程中最主要的模板形式。 建筑模板常用的有組合鋼模板、全鋼大模板、木膠合板模板、竹膠合板模板、鋁合金模板等。 隨著我國(guó)加入WTO，我國(guó)建筑行業(yè)面臨著巨大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。作為我國(guó)建筑行業(yè)的軟肋——模板工程，已越來(lái)越多的制約著建筑業(yè)的發(fā)展。大力發(fā)展模板工程，已成為建筑行業(yè)提高效率、降低成本的主要目標(biāo)。新型建筑模板的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，不僅對(duì)建筑行業(yè)有著良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，對(duì)環(huán)保與資源利用也有著不可估量的社會(huì)效益。 隨著商品住宅經(jīng)濟(jì)的興起，我國(guó)高層住宅建設(shè)迎來(lái)新的規(guī)?；ㄔO(shè)的局面和機(jī)遇，鋼筋混凝土剪力墻作為高層住宅的主要結(jié)構(gòu)型式，而大模板施工則十分適用于鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的施工，其施工效果好、速度快，不僅使企業(yè)具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，而且有著良好的社會(huì)價(jià)值。但是，大模板施工要求全體施工人員有較高的素質(zhì)，必須能相互配合，互相合作，各工序穿插，安排合理，方能體現(xiàn)出大模板施工體系的優(yōu)點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)使用的大模板主要是傳統(tǒng)的組合全鋼大模板，雖然它較之普通模板工藝施工方法簡(jiǎn)單，施工速度快，周轉(zhuǎn)次數(shù)多。但是也存在一些問(wèn)題：模板間的接縫缺陷，由于大模與角模硬對(duì)接產(chǎn)生了漏漿和錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，模板較重，安裝拆卸困難；底部漏漿。 電磁模板作為一種新的構(gòu)思在國(guó)內(nèi)外鮮有報(bào)道。作為一種新的解決現(xiàn)行模板安裝拆卸難問(wèn)題的方法——利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象及磁鐵工作原理，模板工作時(shí)通電，拆除時(shí)斷開(kāi)電源即可，只需少量對(duì)拉螺栓，從而減少了模板的固定時(shí)間；解決剪力墻陰陽(yáng)角不平、模板接縫處漏漿問(wèn)題的方法——在模板接縫處增加通電螺線圈的數(shù)量，從而加大模板間吸力，減小模板間縫隙。這種全新的理念是實(shí)際可行一種方案。 電磁大模板平整度高，接縫嚴(yán)密，節(jié)省用鋼量，安裝拆卸方便，有較高的經(jīng)濟(jì)效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。
