基本信息
- 项目名称：
- 混凝土大模板技术的研究——电磁模板的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 主要研究利用电磁理论，在两侧模板通过电磁装置，施加引力和斥力，使大模板安装拆卸方便，节约用钢量。在大模板的接缝处添加电磁吸引装置，减小两模板间接缝，改善两模板间的接缝造成的漏浆问题，以及减少模板链接构件，为解决当前模板的接缝问题提供一种新的思路。
- 详细介绍：
- 目前国内使用的大模板主要是传统的组合全钢大模板，如组合式钢模板、桥梁钢模板、水电钢模板、铁路钢模板、异形钢模板、箱梁钢模板、T梁钢模板。虽然它较之普通模板工艺施工方法简单，施工速度快，周转次数多。但是也存在一些问题：模板间的接缝缺陷，由于大模与角模硬对接产生了漏浆和错台现象，模板较重，安装拆卸困难，底部漏浆。 随着高层住宅楼的不断增加，对模板结构特点及施工工艺的要求越来越高，针对现行大模板存在的接缝与安装拆卸问题，我们提出了一种全新的模板形式——电磁大模板 设计创新灵感来自：电磁起重机。 本设想创新主要依据是大学物理中的电磁感应现象和电磁起重机工作原理。 1、毕奥—萨伐尔定律：电流元在空间某点处产生的磁感应强度的大小与该点相对于电流元的大小成正比，磁感应强度的方向可以用右螺旋法则确定。由此可得通电的亥姆霍茲线圈的磁场特性。 2、电流的磁效应(通电会产生磁)：任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应. 非磁性金属通以电流，却可产生磁场，其效果与磁铁建立的磁场相同。 3、磁铁工作原理；同极相互排斥，异极相互吸引。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计创新灵感来自：电磁起重机本。 设想创新主要依据是大学物理中的电磁感应现象和电磁起重机工作原理 1、毕奥—萨伐尔定律。 2、电流的磁效应(通电会产生磁）。 3、磁铁工作原理； 1、力的计算 （1）混凝土对模板侧压力的计算 在进行混凝土结构模板设计时，常需要知道新浇注混凝土对模板侧面的最大压力值，以便据此计算确定模板厚度和支撑的间距等。 采用内部振捣器时,新浇注混凝土作用在模板上的最大侧压力,可以按下式计算,并取二式中的较小值: F = 0.22γc•to•β1•β2•V1/2 ………… 公式（1） F = γc•H …………… 公式（2) F－新浇混凝土对模板产生的最大侧压力（kN/m2）； γc——混凝土的重力密度KN/m3; to---新浇筑混凝土的初凝时间，h; H－混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）； v－混凝土浇筑速度（m/h）； β1-外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2； β2-塌落度影响修正系数，当塌落度小于30mm时，取0.85；50-90mm时，取1.0；110-150时，取1.15。 （2）线圈的电磁力 当一侧模板内线圈通电流时，另一侧模板内的线圈受到电场力，单匝线圈受力为F=BIL,将所有线圈受到的力相加，即为两模板间的引力，
科学性、先进性
- 电磁模板的优点： 电磁模板与现行大模板相比主要有以下优点： （1）安装拆卸方便。电磁模板工作主要依靠电磁吸引力，通过控制电磁力的大小方向来达到模板的固定与脱离结构，配以简单的边部固定及支撑体系，实现模板安装拆卸的方便快捷。有利于文明施工。 （2）节省用钢量。与传统的全钢大模板相比，电磁大模板省去了大量的锚固和背部固定构件，如对拉螺栓、背楞、龙骨，节省大量钢材。如果采用低碳合金钢材，钢铁用量进一步减少，模板周转次数将明显增加。在材料科学的发展基础上，模板可以考虑采用铝合金、有机材料等新型材料，届时将实现无钢大模板的技术飞跃。 （3）平整度高，接缝严密。在电磁大模板体系中，由于电磁力的较均匀分布，减少了板材的应力集中，对材料的刚度要求降低，混凝土结构面的平整度提高。在传统的大模板中，由于需要机械力分离模板和混凝土，模板变形严重，接缝部位损伤更为明显，使得模板结合缺陷较大。在电磁模板中，用电磁力实现模板的分离，减少了对边缝部位的破坏。同时角部扣件易拆除，方便快捷。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 有偿转让或合作
作品可展示的形式
- 图片 图纸
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 电磁大模板技术特点：电磁大模板以符合建筑模数的标准模板为主，非标准模板块为辅，组拼配置的大型模板，材料以钢材或铝材为主，同时可以考虑新型合金和有机材料。由于该模板以磁力来平衡混凝土的侧压力，在模板面积范围内较均匀分布，所以对材料的刚度要求不高，模板平整度高，整体强度大，能满足清水混凝土的要求。模板所需锚固构件大为减少，仅需要在边缝部位加以固定，以及必要的支撑体系。边缝采取阴阳角接缝，考虑采用扣件的形式固定。支撑体系以简单的钢管排架为主，也可以采用其他支撑体系。 电磁大模板节省了用钢量，减少了施工中许多麻烦的环节，会给施工带来极大的方便，同时带来了经济效益。
同类课题研究水平概述
- 模板工程作为混凝土建筑工程中的特殊内容, 在国内外都已有相当长的发展过程。到了60 年代开始出现了组合式定型模板, 这种模板是在原来的装配式定型模板的基础上加以改进的, 加上配套的拼装附件, 可以拼装成不同尺寸的大型模板。它与以前的以尺寸固定的大型模板不同, 由于它采用模数制设计, 可以通过板块的组合, 变化大型模板的尺寸, 它既可以一次拼装, 多次重复使用, 又可以灵活拼装, 随时变化拼装模板的尺寸, 因而使用范围更广, 已成为目前现浇混凝土工程中最主要的模板形式。 建筑模板常用的有组合钢模板、全钢大模板、木胶合板模板、竹胶合板模板、铝合金模板等。 随着我国加入WTO，我国建筑行业面临着巨大的机遇与挑战。作为我国建筑行业的软肋——模板工程，已越来越多的制约着建筑业的发展。大力发展模板工程，已成为建筑行业提高效率、降低成本的主要目标。新型建筑模板的开发与应用，不仅对建筑行业有着良好的经济效益。同时，对环保与资源利用也有着不可估量的社会效益。 随着商品住宅经济的兴起，我国高层住宅建设迎来新的规模化建设的局面和机遇，钢筋混凝土剪力墙作为高层住宅的主要结构型式，而大模板施工则十分适用于钢筋混凝土剪力墙结构的施工，其施工效果好、速度快，不仅使企业具有较好的经济效益，而且有着良好的社会价值。但是，大模板施工要求全体施工人员有较高的素质，必须能相互配合，互相合作，各工序穿插，安排合理，方能体现出大模板施工体系的优点。目前国内使用的大模板主要是传统的组合全钢大模板，虽然它较之普通模板工艺施工方法简单，施工速度快，周转次数多。但是也存在一些问题：模板间的接缝缺陷，由于大模与角模硬对接产生了漏浆和错台现象，模板较重，安装拆卸困难；底部漏浆。 电磁模板作为一种新的构思在国内外鲜有报道。作为一种新的解决现行模板安装拆卸难问题的方法——利用电磁感应现象及磁铁工作原理，模板工作时通电，拆除时断开电源即可，只需少量对拉螺栓，从而减少了模板的固定时间；解决剪力墙阴阳角不平、模板接缝处漏浆问题的方法——在模板接缝处增加通电螺线圈的数量，从而加大模板间吸力，减小模板间缝隙。这种全新的理念是实际可行一种方案。 电磁大模板平整度高，接缝严密，节省用钢量，安装拆卸方便，有较高的经济效益，具有广阔的应用前景。
