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关键词:现浇钢筋混凝土楼板裂缝建筑设计结构设计
前言
自2001年起,苏州市从预制多孔板体系转化为商品混凝土现浇板体系。现浇钢筋混凝土楼板在结构安全和使用功能方面比预制板优越得多,但是楼板裂缝不断增加。大多数消费者对楼板裂缝缺乏必要常识,统视裂缝为有害,担心楼板裂缝会引起建筑物倒塌,反应极为敏感,近年来成为投诉热点,开发商和承包商为此的花费亦逐年增长。
1楼板裂缝种类
1.1温差裂缝
由于温度变化,混凝土热胀冷缩而形成的裂缝,此类裂缝一般集中在东西单元的房间、屋面层和上部楼层的楼板。
1.2结构裂缝
虽然现浇楼板承载力均能满足设计要求,但由于预制多孔板改为现浇板后,墙体刚度相对增大,楼板刚度相对减弱。因此在一些薄弱部位和截面突变处。往往容易产生一些结构性裂缝。例如:墙角应力集中处的45°斜裂缝,板端负弯矩较大处的板面裂缝等。
1.3构造裂缝
PVC管处混凝土厚度减薄,容易出现裂缝。
1.4收缩裂缝
混凝土在塑性收缩、硬化收缩、碳化收缩、失水收缩过程中易形成各种收缩裂缝。
2楼板裂缝形式
2.145°斜裂缝
该裂缝常出现在墙角,特别是房屋东西两端房间,呈45°状。
2.2纵横向裂缝
该裂缝一般出现在跨中、负弯距钢筋端部、PVC电线暗管敷埋处。
2.3长裂缝
一部分房间预埋PVC电线管的板面上出现裂缝,裂缝宽度达0.2mm~0.3mm左右。这种裂缝仅在楼板表面出现,板底无裂缝。
2.4不规则裂缝
裂缝出现部位形状无规则,或散状或龟裂状。一般发生在房屋东西两单元、阁楼顶层部位。
3从设计方面分析裂缝及控制方法
造成现浇钢筋混凝土楼板开裂有设计原因、施工原因、材料原因,本文仅从设计方面进行探讨。随着苏州市经济的快速发展、建设任务增加迅猛,勘察设计队伍亦在迅速扩大,苏州市住宅工程相当一部分是由乙级和丙级设计单位承担。住宅设计单位低资质,或由于设计市场管理的不到位,造成低资格设计人员挂靠设计,而挂靠单位收取一定比例管理费后,就盲目盖章、签字,根本不对图纸的结构安全、合理性、完整性等认真审核。结果是一部分住宅工程勘察设计质量低下,问题较多。另一个原因是,一些住宅开发商任意压价,片面降低勘察设计费,以收费最低为主要条件选择勘察设计单位,同时又不讲合理设计时间,限期开工,逼迫提前出图,造成施工图设计深度不够,问题必然较多。
3.1建筑设计方面原因
3.1.1斜屋面、露台、外墙节能保温措施不够
苏州市一年之内气温变化较大,夏季最高温度可达40℃以上,冬季温度最低可达-4℃~-7℃,由于夏天室外墙体温度高于室内温度,结构外墙面在高温下发生受热膨胀,如果未采取保温措施,在纵横两外墙面的变形对楼板产生牵拉作用下,东西单元的卧室楼板被外墙向外拉伸就容易引起裂缝。同样,屋面如果未设保温层,顶层楼板会因热胀冷缩而引起开裂。
目前与温度有关的裂缝计算公式有:
连续式约束条件下楼板、长板、剪力墙、大底板等最大约束应力计算公式:
σ*xmax=-EaT1-1chβL2H(t,τ)(1)
或按时间增量的计算公式:
σ*xmax=∑ni=1Δσi=-a1-u∑ni=11-1chβiL2ΔTiεi(t)H(t,τ)(2)
当应力超过混凝土的抗拉强度时,可求出裂缝间距:
Lmax=2EHCxarcchaTaT-εp(3)
L=1.5EHCxarcchaTaT-εp(4)
Lmin=12Lmax(5)
式中,T-包含水化热、气温差及收缩当量温差。同号叠加,异号取差,由此可见,夏天炎热季节浇筑混凝土到秋冬冷缩都是叠加的,拉应力较大;
H(t,τ)-松弛系数。在保温保湿养护条件下(缓慢降温即缓慢收缩),松弛系数取0.3或0.5,当寒潮袭击或激烈干燥时,松弛系数取0.8,应力接近弹性应力,容易开裂;
T=T1+T2+T3(T1为水化热温差、T2为气温差、T3为收缩当量差,取代数和);
εp-混凝土的极限拉伸。级配不良,养护不佳,取0.5×10-4~0.8×10-4;正常级配,一般养护,取1.0×10-4~1.5×10-4;级配良好,养护优良,取2×10-4;配筋合理(细一些,密一些),可提高极限拉伸20%~40%。构造配筋宜为0.3%~0.5%;
H-均拉层厚度(强约束区);
E-混凝土弹性模量;
Cx-水平约束系数;
ch、arcch-双曲余弦及双曲余弦反函数;
a-线膨胀系数,一般情况εp≤|aT|,当εp≥|aT|时取εp=|aT|,[L]∞。
裂缝开展宽度:
δf=2ψEHCxaTthβL2(6)
δfmax=2ψEHCxaTthβLmax2(7)
δf=2ψEHCxaTthβLmin2(8)
β=CxEH(9)
式中,ψ-裂缝宽度经验系数;
Cx-约束系数。
3.1.2住宅长度超长
住宅平面超长,由于温差和材料变形,会造成墙体和楼板横向开裂。仅就长度而言,结构长度与应力呈非线性关系,如结构长度小于规范要求,结构内力影响很小。
3.1.3平面形状
当住宅卧室沿长度、宽度方向尺寸变化,由于楼板刚度不一致,会产生不相同变形,引起薄弱部位开裂。
3.2结构设计方面原因
3.2.1近代国际上结构的设计原则是,整个建筑结构的功能必须满足两种状态的要求:①承载力极限状态,以保证结构不产生破坏,不失去平衡,不产生破坏时过大变形,不失去稳定。②正常使用极限状态,以确保结构不产生超过正常使用状态的变形、裂缝及耐久性、振动及其它影响使用的极限状态。目前人们对第一极限状态已给于足够重视并严格执行,而对第二种极限状态却经常被忽视。
3.2.2从钢筋混凝土现浇楼板各种受力体系分析,无论是按单向板设计还是按双向板设计,是单跨还是多跨连续板设计;无论是板端支承在砖墙上还是支承在过梁或剪力墙内,受力状态考虑都是局限于楼板平面的应力变化(按弯矩配置抵抗正、负弯矩的受力钢筋)、板平面的受剪变形。即使是考虑板端嵌固端节点产生弯矩,也只是考虑板平面弯曲或屈曲所产生的应力。在楼板受力体系分析时,对于现浇结构构件之间在三维空间中如何分配内力、协调变形,根本没有考虑。
3.2.3目前不少设计人员只按单向板计算方法来设计配置楼板钢筋,支座处仅设置分离式负弯矩钢筋。由于计算受力与实际受力情况不符,单向高强钢筋或粗钢筋使混凝土楼面抗拉能力不均,局部较弱处易产生裂缝。部分设计人员对构造配筋,放射筋设置不重视或不合理,薄弱环节无加强筋。
3.2.4结构设计对板内布线引起裂缝的构造考虑不够。住宅电器、电信快速发展的今日,现浇楼板内暗敷PVC电线管越来越多,甚至有些部位三根交错叠放,两根管交错叠放更为普遍。PVC管错叠处板的抗弯高度大大降低,从而减弱了板的抗弯性能。
3.2.5对开口楼板,特别是开洞口比较大的双向板,设计时往往只考虑楼板在竖向荷载作用下的洞口四周加强配筋。由于纵向的受力钢筋被切断,而忽视了板与墙体或板与梁的变形协调问题。这时如墙或梁的刚度较大,板的孔边凹角处未必出现应力集中现象,开洞板易发生翘曲。
3.3建筑设计控制措施
3.3.1屋面与外墙采取保温措施按照国外建筑设计常规的做法,屋面设保温隔热层,使屋面的传热系数≤1.0W/m2·K;外墙外表面或内表面相应设置保温隔热层,同时外墙面宜采用浅色装饰材料,增强热反射,减少对日照热量吸收。根据苏州的具体情况,屋面和外墙的保温设计应通过热工计算,在不同季节均应能达到《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》和《江苏省民用建筑热环境与节能设计标准》要求,彻底解决温度应力对屋面和墙体的破坏。
3.3.2适当控制建筑物长度根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)和《砌体结构设计规范》(GB50003-2001),为避免结构由于温度收缩应力引起的开裂,宜采取设置伸缩缝,伸缩缝间距为30m~50m。多层住宅建筑控制长度建议不大于50m,高层应控制在45m以内。如果超过此长度,应设置伸缩缝。超长量不大时,可采用设置后浇带的方法,以减少混凝土楼板收缩开裂。
3.3.3住宅平面形状控制住宅平面宜规则,避免平面形状突变。当楼板平面形状不规则时,宜设置梁使之形成较规则平面。当平面有凹口时,凹口周边楼板的配筋宜适当加强。
3.4结构设计控制措施
3.4.1工程裂缝产生的主要原因是混凝土的变形。如温度变形、收缩变形、基础不均匀沉降变形等,此类因变形引起的裂缝几乎占到全部裂缝的80%以上。在变形作用下,结构抗力取决于混凝土的抗拉性能,当抗拉应力超过设计强度时,应验算裂缝间距,再根据裂缝间距验算裂缝宽度。
3.4.2现浇板板厚宜控制在跨度的1/30,最小板厚不宜小于110mm(厨房、浴厕、阳台板最小厚度不小于90mm)。有交叉管线时板厚不宜小于120mm。
3.4.3楼板宜采用热轧带肋钢筋以增加其握裹力,不宜采用光圆钢筋。分布钢筋与构造钢筋宜采用变形钢筋来增加与现浇混凝土的握裹力,对控制楼板裂缝的效果较好。
3.4.4设计时注意构造钢筋的布置十分重要,它对构造抗裂影响很大。对连续板不宜采用分离式配筋,应采用上、下两层连续式配筋;洞口处配加强筋;对混凝土梁的腰部增配构造筋,其直径为8mm~14mm,间距约200mm。
3.4.5屋面层阳角处、东西单元房间和跨度≥3.9m时,应设置双层双向钢筋,阳角处钢筋间距不宜大于100mm,跨度≥3.9m的楼板钢筋间距不宜大于150mm。跨度<3.9m的现浇楼板上面负弯矩钢筋应一隔一拉通。外墙转角处应设置放射钢筋,配筋范围应大于板跨的1/3,且长度不小于2.0m,每一转角处放射钢筋数量不少于7根,钢筋间距不宜大于100mm。
3.4.6现浇楼板的混凝土强度等级不宜大于C30,特殊情况须采用高强度等级混凝土或高强度等级水泥时,要考虑采用低水化热的水泥和加强浇水养护,便于混凝土凝固时的水化热释放。
3.4.7在预埋PVC电线管时,必须有一定的措施,PVC管要有支架固定,严禁两根管线交叉叠放,确须交叉时应采用专门设计的塑料接线盒,以防止塑料管在管线交叉对混凝土厚度削弱过多。在预埋电线管上部应配置钢筋网片,(4@100mm宽度600mm)。若用铁管作为预埋管时,宜采用内壁涂塑黑铁管,一方面既能保证黑铁管(不镀锌钢管)与混凝土的粘结力,同时也有利于穿线和不影响混凝土的计算高度。
3.4.8后浇带处理
(1)后浇带应设置在对结构受力影响较小部位,一般应从梁、板的1/3跨部位通过或从纵横相交部位或门洞口的连梁处通过。后浇带间距不宜超过30m。
(2)后浇带宽度为700mm~1000mm,板和墙钢筋搭接长度应不低于45d,且同一截面受力筋搭接不超过50%。梁、板主筋不宜断开,使其保持一定联系性。
(3)后浇带浇筑时间不宜过早,以能将混凝土总降温及收缩变形完成一半以上时间为佳。从目前混凝土的收缩量来看,估计3~6月方能取得明显效果,最短不少于45天。在苏州这样软土地区,后浇带浇筑时间应在主体封顶以后,方可有效地释放沉降的应力。
(4)后浇带中垃圾应清理干净,接缝应密实,新老混凝土界面用1:1水泥砂浆接浆。后浇带混凝土强度等级比原混凝土强度等级提高一级,且采用微膨胀混凝土,以防止新老混凝土界面产生裂缝。
(5)后浇带混凝土接缝宜设置企口缝,混凝土浇筑温度尽量与原老混凝土浇筑时温度一致。
钢筋混凝土水池根据用途、结构、建造位置、形状、施工方法、配筋方式等有多种分类.水池的池壁也有多种结构形式,根据荷载分布情况可分为变厚池壁和等厚池壁,等厚池壁还可分为圆形与矩形,二者区别在于体积大小,前者容量200m3左右,后者200-1000m3,变厚池壁则主要适用于容量>1000m3的水池.根据用途和施工工艺,水池的池底也有诸如倒球壳、倒锥壳等多个复杂形式.水池承受荷载竖向有池顶与池底荷载两种,水平则为池壁荷载,具体示意图见图2.像池顶荷载计算时需要注意活荷载与雪荷载取最大值的筛选准则.池底何在相对整体式地板而言,荷载计算为地下水浮力与地板承受地基反力,效果为底板中产生弯矩与剪力.除去上述荷载之外,对水池结构产生影响的作用力还有诸如温度、湿度与地震作用等.温度与湿度的变化会导致混凝土膨胀或收缩变形,产生附加应力,也称为温度或湿度应力,导致这种应力产生的原因为水池内外温度与湿度的差异.地震作用会破坏水池结构,所以设计时需盐酸水平地震作用,从而达到良好的抗震效果,低于一定烈度下的地震作用.设计时目前多以7度、8度以下地震烈度为考量,多选择地面式或者地下式水池,对于有顶盖的矩形水池着重采取抗震构造措施.在地震烈度>8度时除去考虑水平地震效应外,还必须考虑竖向地震作用影响,通过平方与开平方的方法计算组合获得结果.目前水池的荷载计算主要方式主要依据池内有无满水、池外有无土进行组合计算.
2混凝土水池设计
在分析完混凝土水池荷载情况之后,在水池结构设计时需要考虑这些荷载作用.下面我们以矩形钢筋混凝土水池为例做结构设计分析.首先,完成长高比池壁的计算假定.侧向荷载作用下,水池不同长高比受力情况有所差异,根据池壁单向与双向受力情况做划分。水池结构的布置要符合设计原则,像矩形水池均为长方形,布置时要考虑地形.基础形式为挡土墙水池基础多采用池壁下设置带形基础,地板采用铺砌式结构,地板做成整体式,水池基础为水平框架式和双向板式.伸缩缝的设置上要考虑建造位置,比如土基中矩形水池,伸缩缝间隔情况如下:普通≤20m,温度区间段≤20m,岩基中间隔≤15m;比如建造在土基中的钢筋混凝土矩形地下式水池,伸缩缝间隔情况如下:普通≤30m,岩基中间隔≤20m.水池池壁结构形式的选择情况如下:开敞式水池宜选择变厚池壁,池底厚度为池壁的1.5倍;挡土墙式选择等厚池壁;水平框架式池壁选择变厚池壁.遵照以上设计原则,水池的结构设计将会保持合理性与稳定性,利于施工.
3钢筋混凝土水池施工要点
钢筋混凝土水池施工中要注意施工缝、混凝土浇筑与养护等施工要点.像施工缝,在底板浇筑完成后,池壁与底板的施工缝要在八字以上1.5m与2m处,底板和柱的施工缝在表面.池壁竖向浇筑要一次浇到施工缝处,并对柱身、柱帽等做两次浇筑,以确保稳定性.对施工缝还要做凿毛处理,将不密实表面或者浮浆凿掉,还要避免损及混凝土棱角,避免剔出粗集料.钢筋绑扎时可使用板凳筋做法或者排架法.混凝土浇筑过程中要保持池壁模板的稳定,避免变形或硬化失败.至于施工缝要提前清理,保持合理湿润度,在浇筑前铺与混凝土配比相同的水泥砂浆,浇筑部分分层完成,每层厚度≤4m,间隔时间不宜过长,均匀摊铺.在浇筑顶部时,要暂停1h,在混凝土下沉后做二次震动,消除可能因沉降造成的裂缝,浇筑完成后及时洒水养护.养护根据季节不同有不同注意要点,比如夏季因高温干燥或者多雨等混凝土强度会受影响出现收缩裂缝后,必须在初凝后联系养护两周才能拆模,养护期间还要及时洒水,保证湿润到位.完成养护拆模时表面还要添加超时的覆盖层,及时回填土,保证混凝土水池的施工质量.
4钢筋混凝土水池施工实例分析
我们以某公司社区配套设施工程污水处理厂污水池土建工程为例分析下施工情况.污水池长22.5m、宽13.8m,设计绝对标高24.8m,基础底标高-3.17m,基础垫层砼强度等级C10,池体砼强度等级为C25.S6,抗震等级6度.施工前做好现场技术准备与现场准备,尤其是现场准备,标高点根据现场引测的±0.000测定标高,做好钢筋型号抽样检验,器具提前进场,尤其是雨天施工做好现场准备.下面我们以钢筋施工与模板施工两大要点为例进行分析.钢筋施工是水池施工重点,钢筋要根据施工要求对型号进行选择,对加工尺寸进行核对,所选用钢筋必须保证提前做好清洁,表面无损伤与锈蚀,不使用带颗粒状的老锈钢筋.至于钢筋弯折与弯钩,要根据钢筋等级分类确定弯折标准,比如Ⅰ级钢筋末端180°弯钩,圆弧弯曲半径≥直径2.5倍,平直部分长度≥直径3倍,弯曲加工时φ10以下按配料单尺寸做弯曲点标志.粗钢筋及复杂形状钢筋弯曲时,要标明弯曲点位置,工作台上标明弯曲控制点,做好偏差控制.比如箍筋的内净尺寸允许偏差为±5㎜,弯起钢筋的弯曲位置允许偏差为±20㎜,根据弯曲情况确定允许偏差,确保其合用.柱钢筋安装中要按照给出位置线进行绑扎,控制好间距,根据污水池情况计算好间距与钢筋数量,钢筋箍筋接头绑扣以八字形为主,箍筋与主筋保持垂直,箍筋与柱角筋做双扣绑扎,板钢筋安装前要做好模板清理,按照画线—绑板受力钢筋—绑负弯距钢筋及角筋的顺序完成施工,确定好主筋分布筋间距后按照先受力钢筋后分布筋的顺序进行安装,绑扎时距梁边距为50㎜,绑扎负筋时要中间加Ф8间距1个/㎡的钢筋马凳,以确保上部钢筋的位置.安装完成后要做好质控验收,做成分检验与专项检验确保施工效果,保证钢筋绑扎符合施工要求.模板制作要根据污水池施工现场进行加工配置,从尺寸、型号到数量做好标记,按照放线-搭设支模架-安装墙壁模板-安装板底模-安装柱节点模顺序完成施工.放线时要注意根据垫层、板面和基础情况做好测量标记,方便放线.根据污水池施工要求,支模架搭设间距为800×800,水平杆设置距地分别为300㎜、1500㎜,拧紧纵横杆与剪刀撑;墙壁模板安装中可采用50×100木方子、直径10㎜对拉螺栓做加固,螺栓中间加焊止水环和钢筋顶托,防漏水和混凝土浇筑时截面变小;板底模安装中要确保稳固不下沉,做抄平检查,模板板缝采用胶带粘贴,复核模板面标高和板面平整度、拼缝、预埋件和预留洞的准确性;最后安装柱节点模,做加固密封,防止漏浆.安装完成后要进行自检,再进行后续施工.
关键词:模板混凝土
一、模板工程(forwork)指新浇混凝土成型的模板以及支承模板的一整套构造体系,其中,接触混凝土并控制预定尺寸,形状、位置的构造部分称为模板,支持和固定模板的杆件、桁架、联结件、金属附件、工作便桥等构成支承体系,对于滑动模板,自升模板则增设提升动力以及提升架、平台等构成。模板工程在混凝土施工中是一种临时结构。
模板的分类有各种不同的分阶段类方法:按照形状分为平面模板和曲面模板两种;按受力条件分为承重和非承重模板(即承受混凝土的重量和混凝土的侧压力);按照材料分为木模板、钢模板、钢木组合模板、重力式混凝土模板、钢筋混凝土镶面模板、铝合金模板、塑料模板等;按照结构和使用特点分为拆移式、固定式两种;按其特种功能有滑动模板、真空吸盘或真空软盘模板、保温模板、钢模台车等。
二、我国在二十世纪六十年代前的水利水电工程施工中主要采用木质模板,由于木材易于制作成各种形状,有些形状特殊的构筑物,如水电站的尾水管的混凝土浇筑,通常均采用木材制作模板,近代仍然有许多国家、许多水利水电工程中使用木模板或钢木混合结构。
七十年代以来,我国在混凝土坝施工中多采用大型钢木混合模板,混凝土(预制)模板等,随后广泛发展了滑动模板以及由此而带来的混凝土浇筑工艺的革新。1973年丹江口水库下游引水工程排子河度槽的空心墩,采用了滑动模板施工方案。1975年密云水库溢洪道工程的溢流堰和陡槽陡坡混凝土衬砌,采用了沿轨道行走的拖板式滑动模板,1997年在曲率变化复杂的清水闸双曲拱坝上采用了滑动模板施工,在这一时期还有竖井、隧洞、渠道、拦污栅工程等采用了滑动模板施工。
七十年代末,我国执行以钢代木的技术政策,组合钢模板大部分用于基础、柱、梁、板、墙等施工中,尤其用于水电工程中的大体积混凝土施工中,呈现了明显的优势。
1946年在狼溪坝(worfcreek)首次使用悬壁模板,随后在使用中不断改进,颇受欢迎。中国在二十世纪五十年代已采用半悬壁模板,七十年代中期,开始研制钢悬壁模板,由于混凝土施工中模板的吊装十分频繁,美国在七十年代初研制并在德活夏克重力坝中,使用自动锚固的自升悬臂模板,取得了很好的技术经济效益。
三、模板工程之所以受到重视,并努力提高和改进其工作和使用性能,与它在混凝土施工中的重要性是分不开的。
首先,水工混凝土施工中模板工程费用比重很大,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%(一方混凝土中的劳动量)并消耗大量优质钢材和木材,见下表:
大坝名称
白
山
龙羊峡
太平哨
葛州坝
安
康
清水闸
均
值
砼单价(元/m3)
63.0
86.5
54.1
47.0
67.1
75.0
65.4
每m3砼模板费用
三次周转
元
9.6
12.1
9.7
9.1
9.0
9.0
%
15.2
14.0
17.9
19.4
12.0
15.7
七次周转
元
7.4
9.3
6.6
6.7
7.0
7.4
%
11.7
10.7
12.2
14.3
11.0
12.0
备注
83年单价不计吊车工作占班费
模板的作用,还常常表现于控制施工进度上,在大体积混凝土施工中,根据一些工程的统计,模板的拆装时间,约占总施工周期的35%。模板工序在许多情况下是施工网络图中的关键线路,模板工艺的改进常常可以加快施工进度。
水利水电工程中模板的地位,还可以从国外混凝土坝施工经验中看到,下面是国外工程中模板工程占施工费用的比例。
1、苏联:模板的平均劳动消耗占混凝土单价的10-22%。
2、日本:模板费用占施工中的费用为:拱坝47%,重力坝30%。
3、美国:模板工程占总费用的20%。
(注:日、美是对单个有代表性的坝的施工总结而得。)
由上可知:模板工程在钢筋混凝土施工中占有相当重要的作用,做好模板的结构设计和工艺设计对提高工程效益和加快施工进度是有相当的意义。
四、模板的型式和结构有时能改变混凝土的浇筑工艺
传统的模板型式是采用拉条固定面板,这种结构方式妨碍入仓,混凝土拌合物的整平与捣固,妨碍面层的凿毛清理,妨碍浇筑仓面的施工准备工作,无法进行机械化作业。
悬臂模板则大大克服了传统的模板型式的缺点,在机械化施工和减少劳动消耗上呈现了很大的优势。
意大利修建阿尔卑—得热拉大坝时,采用了一种不拆除的模板(钢挡板),由于这种模板形成了承压面,所以大幅度降低对大坝混凝土砌体的要求,取消了浇筑块间接缝的防渗,采用分层铺筑混凝土,取消施工中的工作面,(在混凝土铺完之后用专门机械切出工作缝)。
苏联在萨扬诺—舒申斯克水电站施工中架用带“锚杆”的双层悬壁模板,这种模板的支承柱不是向下伸而是向上伸出,下层模板的支承柱支撑上层模板的面板,模板的自重和混凝土的侧压力均由下层模板承受,因此每个浇筑仓至少有两层模板,这种模板只需拆除下层模板的固定螺栓。从而,减少了各浇筑层间的时间间隔,提高了浇筑速度也减少了混凝土表面的清理工作与准备工作量。
滑动模板则对混凝土浇筑速度更显示出优势和潜在的生命力,这种型式的模板除表现在时间效益(工期缩短)之外,模板本身的价格也可以降低,而且能很大程度上提高混凝土浇筑效果。
总之,不同的模板型式决定了混凝土浇筑的不同施工工艺,也对混凝土的质量和工程效益有不同的影响,如何改进模板工艺是一个重要课题。
五、我局在参加的水电建设工程中对模板工程仍然以传统的模板型式为主,尽管在太平湾电站建设中引进了一些新的工艺技术(试用),但有些问题仍然值得探讨。
1、我局一直倡议施工单位在混凝土施工中尽量使用钢模板,但在实际施工中,有许多部位诸如挡水坝段,厂房立墙等都仅使用少量钢模,这不仅浪费了大量木材而且大大降低了工效。成功的工程总结出,钢模可比木模提高工效2-4倍(工效包括安装、拆模、电焊、凿毛、搭设平台等的综合用工),而且钢模的成本费(达到标准周转率)仅为木模的一半。因此,合理的以钢模代替木模是提高经济效益的好方法之一。
2、我局在模板管理上有许多不足。其主要表现在模板的使用周转率上,按规定,钢模板的周转率为50次,大型木模板为15次,一般木模板为7次,而我局实际周转率远远达不到这个要求,仅以一般木模为例,我局使用周转率为4次左右,这大大增加了施工费用,解决这一问题的办法除了提高工人思想素质,业务水平外,我们的管理水平有待提高。
3、在我局引进使用新的模板工艺上,滑升模板是突出的一例,有成功也有失误,在云峰大坝修补工程中,使用的滑模是比较成功的,而在太平湾清水闸闸墩上使用滑模则值得探讨,排除试验目的来谈,滑升模板一次性投资较大,因此它适用于高层混凝土浇筑中,高度较低的混凝土浇筑中使用则效益不显著或者没有效益,因此新技术的使用中应考虑其适用范围,并与经济效益挂钩才是适宜的。
4、模板工程在近几年已形成一个专门学科,但这方面的书并不多,我们在工程施工中应对每一项工作,各种形式的模板认真总结,使得在今后的工作中对每种建筑型式的模板有路可循,既方便工作,又能不断改进,不断进步。
六、鉴于模板工程在钢筋混凝土施工中的重要作用,世界各国都在研究并不断改进模板工程的施工技术和工艺,伴随着模板专业公司的建立,模板工程的发展将不断向快速、节省方向迈进。
模板工程的发展前景将是以如何加快混凝土施工为中心发展,1973年十一届世界大坝会议提出了混凝土坝设计与施工的任务和课题,讨论的结论是:“降低混凝土造价的根本出路是加快施工进度。”为此提出了新的混凝土坝施工方法就是:大体积混凝土连续垂直浇筑法,这相应给模板工程带来了新的课题。
我认为加快进度的途径之一就是:
1、认真研究滑动模板的使用问题。
2、增加浇筑层厚度,减少水平接缝,采用自升模板。
3、加大浇筑块尺寸,减少施工缝,以缩小立模面积。
随着改革的不断深入,适应工程招、投标的需要,就要做为前期工作涉及的内容有:
1、模板工程的规划,主要是结合施工方案拟定,选择模板体系,组织生产,选购机具以及编制概算。
1.1模板材料的选择
为了确保模板项目的建筑品质,我们必须要选取刚度强、稳定性高的模板物料,防止在灌筑砼的程序中存在渗漏泥浆的状况,提升其稳定性。在选取模板物料的程序中,我们要和砼原物料选取的准则相符合,假如构造面积大,那么建筑者就要选取大模板开展建筑,其物料尽可能选取钢质物料,这样才可以确保模板项目在建筑中的品质以及稳定性。
1.2模板工程安装过程中的质量控制
根据上面所讲述的,模板项目主要划分为模板以及撑持两方面,其中模板要选取具有高强度、大刚度、稳定等优势的物料,而撑持就要撑持大面积,确保项目的稳定性。如在地基土上装置模板项目,第一,我们要先确保地基的稳定性以及密实性,之后在其外层架设一层撑持板;第二,要确保模板间的连接是紧密的没有缝隙的,防止在灌筑程序中存在渗漏状况;假如在建筑中遇到预埋件的位置,那么建筑者要完成解析后对模板装置稳固,并且还要确保位置的精准性。
1.3模板的拆除
模板的拆除过程要和模板的装置过程相反,在拆除程序中,建筑者必须要确保模板外表以及边角的完整。普遍状况下,浇筑完砼之后的一到两天就能够拆掉模板了。在拆掉模板后,模板物料和支撑架要分开放置,同时立即将其运送到建筑现场之外。建筑者在拆除模板时要特别留意,要适宜的对其开展锚固,防止成片的模板向下滑落而致使砼工程存在各类品质毛病。在拆除完模板后,建筑者要把全部的模板清理干净,留备下次循环运用。
2钢筋混凝土施工方面的钢筋工程施工技术
2.1钢筋的质量控制
运入建筑现场的钢筋一定要拥有实验报告单、出厂品质证明文件、标志等,标志要包含钢筋型号、厂家标志、商品批号、大小、型号。钢筋最好存放在室内,假如条件达不到,放置在室外必须要比地面高出二十厘米,并且进行遮盖,防止钢筋被污染抑或侵蚀。
2.2钢筋的加工
项目建筑之前,钢筋外表存在生锈抑或油渍一定要清理干净,还有钢筋一定是直的,这里钢筋中心轴的差异一定要比钢筋全长的百分之一小。钢筋制造差异和制造处置后的差异要被掌控在规定的数据以内。
2.3钢筋的接头
钢筋的连接方式通常采用手工电弧焊或闪光对焊方式。钢筋应用到工程前,必须对所有焊接接头进行外观检查及自检与抽检试验,其中外观检查要求焊接表面平顺无缺陷。钢筋接头布置的间距、各部分钢筋及保护层的规格必须与设计图纸完全一致,其中保护层的厚度应控制到40~50mm。
2.4钢筋接头的分散布置
钢筋接头的保护层、间距及大小尺寸皆应满足施工图纸的要求,其中工程保护层的厚度应控制到40~50mm;钢筋的弯曲长度应控制到6.25d左右;钢筋安装的偏差应控制到允许范围;同一排受力钢筋间距的局部偏差不超过±0.1倍间距;一排分布箍筋间距的偏差不超过±0.1倍间距等。
3混凝土施工技术
3.1混凝土原材料
防水材料。当前混凝土浇筑作业过程中所使用的防水材料主要是水泥基渗透结晶型防水材料。这种材料依据相应标准主要划分成为对混凝土表面进行相关操作处理时所使用的专用防水材料以及对混凝土土体进行内掺作业时所使用的防水剂。一般来讲,在对混凝土表面进行防渗漏处理作业时,需要遵循特定比例,同水搅拌成浆,然后将其涂刷在混凝土表面。水泥砂浆类材料。聚合物水泥砂浆作为现阶段防渗以及防腐材料,已经越来越多地应用到水利工程的混凝土修补作业中。这种水泥砂浆通过添加一些胶乳材料,改变了原有的砂浆特性,进而增强了混凝土其自身的抗渗性能以及抗冻性能。新型灌浆材料。通过使用环氧树脂以及一定量聚氨酯,在特定情况能够制作出具有聚合物网络特性的新型灌浆材料。应该说,这种材料集合了先前环氧树脂以及聚氨酯所特有的优点,比如材料整体强度较高、凝结时间比较灵活以及浆材粘度普遍较低,还有变形性能较好等等。而且水下施工时,对于进行的灌浆试块作业所产生的黏接抗拉强度最高可达1.05MPa。
3.2混凝土裂缝注浆技术
在以往的施工作业过程中,大都是利用人工控制的方法将所有树脂浆液都依据标准注入到裂缝内部。但当使用的环氧浆液自身黏度较大,而裂缝宽度相对较小时,该作业方法未必有效。而"壁可"技术作为一种先进的施工技术能够有效地解决这一问题。所谓"壁可"技术其实就是指通过使用橡胶管将所需材料,在特定压力之下即0.3MPa,借助于橡胶管其自身收缩压力来完成自动注浆。一般况下,这种技术可以处理小于0.003mm宽度的裂缝。而且优点就是在作业过中,通过灌浆压力,将裂缝中存留的空气排出,防止出现气阻情况,以快速完成裂缝处理作业。
3.3碳纤维补强以及钢板加固技术
这种措施经过运用粘结效果好的粘结剂把钢板和构造紧密的连接,以便增强负荷承担能力,同时加强构造本身的抗拉性、抗剪性,并且提升构造自身的韧性和强度,复原其原本的承担负荷的能力,进而增长其运用时间。除此之外,因为运用钢板粘合会对之前的砼带来产生一定的限制,从而能够防止缝隙的扩大,同时防止新缝隙的形成。
4结束语
关键词:钢筋混凝土框架结构,钢筋,混凝土强度,保护层
内容:对于钢筋混凝土框架结构的施工,有关规范虽已有详细规定,但仍有一些具体细节问题没有明确具体做法,对工程施工过程的管理造成一定影响。本文针对粱柱节点箍筋施工、钢筋混凝土强度等级、保护层厚度等方面的常见问题,对钢筋混凝土框架结构施工方法提出改进意见。
1 梁柱节点箍筋施工问题
在实际施工中,梁柱节点区钢筋密集,构造复杂,特别是处于结构中间部位的梁柱接头部位,梁柱钢筋纵横、垂直交错,梁的纵向受力钢筋要放在柱纵向钢筋内部,呈井子形交叉,这样柱子的箍筋绑扎就很不方便。在框架结构施工中,施工单位普遍采取先安装梁底模,柱子箍筋先套在主筋上,再绑扎安装梁钢筋,那么节点区箍筋如果不能及时调位和正确绑扎,致使梁柱节点区出现箍筋不放、少放、间距不符合图纸和规范要求,这样就会给节点区质量留下安全隐患。
由于意识到这个问题对工程质量的影响,具体可采取以下措施:
第一,柱子箍筋下料时做成两个U型的,肢长根据截面尺寸、搭接焊接焊缝要求统一考虑,在绑扎梁的纵向钢筋时,柱子箍筋先不绑扎,待梁的主筋正确就位后再将制作好的两个U型箍筋焊接,这样就可以保证箍筋数量、位置满足设计和规范要求。论文格式。
第二,在安装梁钢筋之前,先把梁钢筋纵向钢筋用垫块准确就位后再进行绑扎,绑扎时控制好纵向主筋与箍筋先后搁置顺序,确保接头处箍筋钢筋位置、数量、间距满足要求。
以上两种做法能有效保证箍筋的施工质量能满足规范和图纸要求,也进一步满足结构中的强结点,强锚固的要求。论文格式。
2 梁柱节点处混凝土强度等级的问题
在钢筋混凝土框架结构设计时,根据设计原则,为保证“强柱弱梁”“ 强节点,强锚固”的要求,柱的混凝土强度等级通常会比梁板高,而且随着建筑物高度的增加,两者的差距会更大。然而这样的话,就会给施工中梁板与柱子交接处截面处混凝土强度等级、构件质量的控制带来很大麻烦。论文格式。
在框架结构施工中,比较普遍的做法是柱和梁板混凝土分两批集中浇筑,即节点区采取和梁板结构混凝土相同强度等级混凝土浇筑。如果单独浇筑节点区,会存在因供应量少和与梁板分隔困难的问题,若同柱一起浇筑,会使节点区混凝土施工缝的留置很困难,如与梁板同时浇筑存在节点“夹层”,存在质量隐患。
根据规范规定,梁柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPa,如果超过时,梁柱节点区施工时应作专门处理,使节点区混凝土强度等级与柱相同。特别强调节点核心区的混凝土强度等级要与柱相同,不能与梁板混凝土强度等级相同;而规范规定,当柱混凝土设计强度等级高于梁板的设计强度时,应该对梁柱节点核心区混凝土强度等级采取有效措施,保证节点混凝土的强度。两个观点都在保证强节点的设计原则。具体可采取以下措施:
为了方便施工,可以直接在梁端(柱边)设置垂直交界面,采用快易收口网,可避免在板内设置分界面,使施工难度降低;但为防止分界面出现施工冷缝,建议施工时梁柱节点区混凝土采用塔吊配备小口漏斗浇筑,梁板等大面积部位混凝土则采用泵送,同时浇筑,并做好养护工作。
要保证核心区混凝土构件的强度,具体做法是在节点处增加纵向钢筋,设置型钢或增加箍筋予以补强。这种方法施工方便,质量容易保证,施工单位易接受。
3 混凝土保护层厚度问题
保护层厚度的规定是为满足结构构件的耐久性要求、满足混凝土炭化深度符合规范和对受力钢筋有效锚固的要求。保护层厚度太小,无法满足上述要求,太大则会在弯矩作用下使截面边缘产生的拉应力而使构件表面易开裂(δ=M/W=My/I)。因此,《混凝土结构工程施工质量验收规》(CB50204-2002)第5.5.2条均规定:受力钢筋保护层厚度梁柱允许偏差为5mm。
施工时须严格按规范和设计要求保证混凝土保护层厚度,但实际施工时很难做到。高层建筑中。由于柱箍筋直径较大,间距较密,肢数较多,加工难度较大,上下钢筋有相互锚固,安装后箍筋有外突部分,外突箍筋使模板无法安装,为此施工单位总是有意识地将箍筋做小一点以便安装模板。但会造成柱纵筋保护层偏大,解决该问题有赖于提高现场加工施工准确度,做好钢筋工程施工样板。 其次模板的几何尺寸也是影响保护层的因素之一,几何尺寸偏小,骨架尺寸不变,则会造成保护层偏小,反之则会偏大。还有梁的起拱、保护层垫块多少也会造成保护层大小的改变。
在框架结构施工中,由于楼面结构标高是一致的。双向框架梁同时穿越柱节点时,必然造成一侧框架梁面筋保护层厚度偏大。井宇架梁节点也有同样问题,这些问题无法避免,可以通过设计采用增加构造架立钢筋解决。但需注意:一是梁箍筋的下料问题.由于一向框架梁面筋需从另一向框架梁面筋底下穿过,若该向框架梁端箍按原尺寸下料,面筋无法直接绑扎到箍筋上,对梁骨架受力不利,因此梁端箍筋下料时高度可减小2-3cm(仅一向框架梁端需要);二是施工时以哪一向为主,保护层厚度增大,混凝土截面有效高度变小,正截面抗弯承能力减小,设计时是否考虑这种影响,另一方面构件表面容易开裂(原因如上,δ=M/W=My/I),《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)第9.2.4条规定:当梁、柱中纵向受力钢筋的保护层厚度大于40mm时,应对保护层采取有效的防裂构造措施;对此须在设计时就明确以哪一向为大,并对保护层厚度偏大的一向梁端加铺一层钢丝网以防表面开裂,也可以通过设计采用增加构造架立钢筋解决。
[1]《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2002)
[2]《混凝土结构施工图平面整体表示方法制图规则和构造详图》(03G101)
[3]《建筑结构抗震设计》,中国建筑工业出版社
[4] 《一级注册结构工程师必备规范汇编》中国建筑工业出版社
[5]《混凝土结构工程施工质量验收规》(CB50204-2002)