談太原某工地構(gòu)造柱脹?，F(xiàn)象

江 洋

(1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024;2.太原市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，山西 太原 030009)

在城市很多住宅小區(qū)高層均采用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，而剪力墻結(jié)構(gòu)中后砌墻通常設(shè)計(jì)選用蒸壓加氣混凝土砌塊作為填充墻，以保證各房間的建筑功能要求。填充墻雖作為非承重構(gòu)件，但因其墻體長度較長、抗震能力差、剛度較小、穩(wěn)定性不足、環(huán)境溫度變化和材料收縮等原因，會(huì)引起墻體裝修階段抹灰開裂和空鼓，對(duì)建筑的使用功能有所影響，如果不采取處理措施，在受地震等外力作用下還有可能發(fā)生墻體倒塌。因此，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)結(jié)合《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求就有關(guān)砌體填充墻的構(gòu)造作出明確規(guī)定:墻長大于5 m時(shí)，墻頂與梁宜有拉結(jié);墻長超過8 m或?qū)痈?倍時(shí)，宜設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)造柱;填充墻高度超過4 m時(shí)，在墻半高處或門頂部設(shè)一道鋼筋。故根據(jù)圖紙要求設(shè)置構(gòu)造柱。

1 工程概況

太原市某工地為商住小區(qū)，共有5棟樓，總建筑面積約12.3萬m2。其中地下1層為設(shè)備層、地上25層均為住宅，剪力墻結(jié)構(gòu)，二級(jí)抗震設(shè)防，每層根據(jù)構(gòu)造柱圖紙進(jìn)行施工，其中室內(nèi)隔墻均采用蒸壓加氣塊砌筑，采用M5水泥砂漿砌筑，構(gòu)造柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25，砌塊模數(shù)為:200×300×600，100×300×600。

2 本工程支模方法及主要存在的問題分析

本工程構(gòu)造柱模板采用915 mm×1 830 mm×15 mm厚木膠合板，主龍骨采用5 cm×10 cm×300 cm方木以及步步緊進(jìn)行加固。

本工程中二次結(jié)構(gòu)構(gòu)造柱的混凝土質(zhì)量問題主要有脹模、蜂窩、扭曲等幾方面。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)多次檢查分析發(fā)現(xiàn)所發(fā)生質(zhì)量問題主要為模板支設(shè)加固引起。構(gòu)造柱模板加固方法通常有以下幾種:預(yù)留架眼穿鋼管支模法、步步緊加固模板法、鉆孔穿螺桿加固模板法等方法。本工程根據(jù)實(shí)際情況采用鉆孔開眼步步緊加固模板法，孔徑20 mm，后用砂漿進(jìn)行封堵。

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，經(jīng)工程技術(shù)人員協(xié)商討論，決定采用“鉆孔開眼加固模板法”來支設(shè)構(gòu)造柱的模板，“鉆孔開眼加固模板法”即為:采取“在砌塊上鉆眼并穿步步緊加固模板”的方法進(jìn)行施工(見圖1～圖3)。

3 現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)造柱脹模原因

1)模板選型方面的問題:15 mm厚木膠板剛度比10 mm厚竹膠板大，構(gòu)造柱澆筑完成面也有所改善。2)主龍骨:主龍骨選用斷面為5 cm×10 cm方木，但部分方木較短，在施工過程中，存在將方木接長現(xiàn)象，構(gòu)造柱在方木接頭位置脹模較多。3)模板步步緊加固間距較大，構(gòu)造柱根部步步緊加固不到位:部分構(gòu)造柱步步緊間距上下達(dá)800 mm，間距較大，因構(gòu)造柱模板側(cè)壓力較大，而模板加固體系剛度不足，從而導(dǎo)致模板側(cè)移變形較大。4)構(gòu)造柱混凝土澆筑方式以及馬牙槎的留設(shè):構(gòu)造柱澆筑混凝土?xí)r，因馬牙槎未留設(shè)45°斜角，從而導(dǎo)致混凝土難以下灌，導(dǎo)致構(gòu)造柱表面蜂窩麻面，甚至局部模板側(cè)壓力較大，從而導(dǎo)致脹模。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)造柱模板加固圖

圖2 柱模板脹模圖

圖3 現(xiàn)場(chǎng)加固圖

4 模板受力分析

4.1 側(cè)模板受力荷載計(jì)算

其中，γc為混凝土的自重，取24.000 kN/m3;t0為新澆混凝土的初凝時(shí)間，取3.000 h;V為混凝土的澆筑速度，取2.500 m/h;H為混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處至構(gòu)造柱頂總高度，取2 400 mm;β為坍落度影響修正系數(shù)，取0.900。

計(jì)算得出:

新澆混凝土側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值:

F1=0.90 × 28.690=25.821 kN/m2(結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)按0.90 考慮)。

傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載標(biāo)準(zhǔn)值:

F2=0.90 ×6.000=5.400 kN/m2(結(jié)構(gòu)的重要性系數(shù)按 0.90考慮)。

新澆混凝土側(cè)壓力和傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載設(shè)計(jì)值;

撓度驗(yàn)算按新澆混凝土側(cè)壓力。

新澆混凝土側(cè)壓力按下列公式的較小值:

4.2 構(gòu)造柱模板面板強(qiáng)度驗(yàn)算

側(cè)面板為受彎結(jié)構(gòu)，其抗彎強(qiáng)度和剛度需要驗(yàn)算。

承受荷載計(jì)算:q=1.2 ×25.821 ×2.600+1.40 ×5.400 ×2.600=100.218 kN/m。

本算例中，截面慣性矩I和截面抵抗矩W結(jié)果分別為:

W=1.80 ×260.00 ×1.80/6=140.40 cm3;

I=1.80 ×260.00 ×1.80 ×1.80/12=126.36 cm4。

采用靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算變形，受力分析結(jié)果如下:

從左到右各支座力分別為:

4.2.1 模板抗彎計(jì)算

抗彎強(qiáng)度計(jì)算:

f=2.505 ×1 000 ×1 000/140 400=17.842 N/mm2。

抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:［f］=15.00 N/mm2;f＞［f］。

4.2.2 模板抗剪計(jì)算

抗剪強(qiáng)度計(jì)算:

T=3 ×30 065.0/(2 ×2 600.000 ×18.000)=0.964 N/mm2。

抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值:［T］=1.40 N/mm2。

面板抗剪強(qiáng)度:T＜［T］，符合要求。

4.2.3 面板最大撓度

面板最大撓度:

構(gòu)造柱模板面板受力簡圖見圖4～圖8。

圖4 荷載受力簡圖

圖5 彎矩簡圖（單位：kN·m）

圖6 剪力簡圖（單位：kN）

圖7 計(jì)算受力圖

圖8 承受荷載變形圖（單位：mm）

4.3 構(gòu)造柱模板內(nèi)龍骨方木的計(jì)算

方木直接承受模板傳遞的荷載，按均布荷載連續(xù)梁計(jì)算。q=1.2 ×0.50 ×25.82+1.4 ×0.50 ×5.40=19.273 kN/m。

撓度計(jì)算荷載:q=0.50 ×25.82=12.911 kN/m。

變形的計(jì)算:

方木截面力學(xué)性能:

截面抵抗矩:W=20.80 cm3;

截面慣性矩:I=52.00 cm4;

構(gòu)造柱模板內(nèi)龍骨方木受力簡圖見圖9～圖13。

圖9 計(jì)算簡圖

圖10 彎矩簡圖（單位：kN·m）

圖11 剪力圖（單位：kN）

圖12 方木變形計(jì)算受力簡圖

圖13 變形簡圖（單位：mm）

4.4 步步緊位置方木抗彎強(qiáng)度計(jì)算

抗彎計(jì)算強(qiáng)度:f=M/W=6.167 × 106/1.05/20 800.0=282.37 N/mm2。

抗彎計(jì)算強(qiáng)度大于215.0 N/mm2，不滿足要求。

可見柱箍數(shù)量不足，需增加數(shù)量或者調(diào)整間距。

5 現(xiàn)場(chǎng)模板加固方式處理

1)通過受力分析得出，構(gòu)造柱側(cè)模面板撓度最大變形為3 mm，而因內(nèi)龍骨間距較大導(dǎo)致變形為5 mm，故可見模板選用竹膠板和木膠板的影響較小;2)步步緊或柱箍的間距是導(dǎo)致變形的主要因素，間距作為加固薄弱點(diǎn)，此處極易脹模，現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)將間距調(diào)整為400～500之間時(shí)構(gòu)造柱成型質(zhì)量能得到很好的改善;3)側(cè)模所用方木豎楞盡量選用截面平整，無翹曲、裂紋，且每根柱子最好整根豎放，減少拼接和搭接，避免受力最薄弱位置出現(xiàn)。

6 出現(xiàn)脹模質(zhì)量問題的處理

1)對(duì)脹模截面偏差超過允許偏差8 mm的構(gòu)造柱，需將脹模位置構(gòu)造柱混凝土全部剔除;2)構(gòu)造柱層間垂直度在20 mm之內(nèi)時(shí)，將脹模位置混凝土全部剔掉，露出構(gòu)造柱鋼筋籠，采用細(xì)石混凝土重新填實(shí)抹平;3)構(gòu)造柱位置偏差超過20 mm以上的，將構(gòu)造柱混凝土全部剔掉后重新放線支模加固，混凝土面清理干凈，刷素水泥漿澆混凝土。

故在今后構(gòu)造柱施工過程中，應(yīng)增加步步緊(柱箍)數(shù)量或減小步步緊間距，并盡量選用較完整方木，避免方木存在接頭，從而增強(qiáng)模板抗彎剛度，大大提高構(gòu)造柱成型質(zhì)量。

［1］王娟萍.淺談填充墻砌體構(gòu)造柱支模施工技術(shù)［J］.科學(xué)之友，2011(8):49-52.

［2］GB 50003-2011，砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.