房建現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力空心板施工技術(shù)

中鐵二十五局集團有限公司西北分公司，陜西 西安 710048

1 概況

銀川大學(xué)濱河校區(qū)位于銀川市濱河新區(qū)，7 號高端培訓(xùn)樓的報告廳建筑面積1520m2，其中地下室760m2，地上一層面積也為760m2，室內(nèi)凈高7.65m，短向跨度25m，長向跨度30.4m。在該建筑工程項目的設(shè)計施工過程中主要就是采取現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力空心板結(jié)構(gòu)，其最為基本的施工工藝部分就是屋面梁板模板及支撐體系的高支模體系的構(gòu)建。

2 設(shè)計原則

針對該報告廳設(shè)計過程中所采用的預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆空心板來說，其在基本的設(shè)計和計算中可以參照普通現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土實心板進(jìn)行，而在具體的施工所用材料上可以選擇最為基本的空心結(jié)構(gòu)板材進(jìn)行，具體來說，當(dāng)前空心板比較常用的材料主要有薄壁水泥管、鐵皮波紋管以及防水紙管，這些空心管材在具體的施工中都能夠發(fā)揮較好的效果，在設(shè)計過程中采用的最為基本的計算模式就是單向板體系，進(jìn)而根據(jù)計算的結(jié)果設(shè)置最為合適的支座結(jié)構(gòu)，確保其抗扭能力以及其它約束力能夠滿足相應(yīng)的結(jié)構(gòu)需求，并且在計算過程中還應(yīng)該格外關(guān)注構(gòu)件的截面積和截面剛度大小問題［1-3］。

3 工程實例

3.1 施工準(zhǔn)備

3.1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

施工前的技術(shù)準(zhǔn)備主要就是針對前期設(shè)計過程中所出現(xiàn)的一些基本施工過程進(jìn)行詳細(xì)的分析，充分的研究施工圖紙，了解其需要施工的一些基本尺寸和工藝要求，然后針對這些分析的結(jié)果來進(jìn)行具體施工之前的準(zhǔn)備工作，其主要就是技術(shù)交底過程的實施，也是從設(shè)計階段到施工階段的過渡環(huán)節(jié)［4］。

3.1.2 材料、機械以及人員的準(zhǔn)備

對于具體的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力空心板的施工過程來說，其所需要的材料和機械設(shè)備是極為關(guān)鍵的組成部分，并且對于該施工工藝來說，其所需要的施工材料和施工機械設(shè)備要求都是比較嚴(yán)格的，這也更加需要相關(guān)人員必須在事前進(jìn)行充分的準(zhǔn)備，力求為后續(xù)的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力空心板操作打下良好的基礎(chǔ)。當(dāng)然，和這些施工材料以及機械設(shè)備的準(zhǔn)備工作類似，具體的施工人員也需要進(jìn)行事前安置，尤其是對于在施工團隊中進(jìn)行現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力空心板施工人員的資質(zhì)審查要充分，確保其具備應(yīng)有的技術(shù)能力，保障施工的順利進(jìn)行［5］。

3.1.3 模板的處理

對于整個的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力空心板施工準(zhǔn)備過程來說，最為關(guān)鍵的一點是應(yīng)該做好相應(yīng)的模板處理工作。這是因為在施工過程中，其模板的作用是極為關(guān)鍵的，可以說是最為核心的部分之一，而對于模板的前期處理來說，最為重要的就是應(yīng)該做好涂刷脫模劑的操作，為后續(xù)的使用做好充足的準(zhǔn)備。其中，在這些模板在使用之前應(yīng)該對于其具體的儲存和安置做好相應(yīng)的規(guī)劃，保障其自身的質(zhì)量，使模板能夠滿足現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力空心板施工的基本要求［6-9］。

3.2 滿堂支模架搭設(shè)參數(shù)

對于具體的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力空心板施工過程來說，最為核心的是做好相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，參數(shù)的設(shè)置主要包括了針對模板支架參數(shù)、荷載參數(shù)、材料參數(shù)、樓板參數(shù)以及梁的模架搭設(shè)參數(shù)必須進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)置。在該項目中，模架高度按照室內(nèi)凈高度7.65m 設(shè)計、支撐空心板厚800mm 進(jìn)行設(shè)計的。

（1）支架搭設(shè)參數(shù)：水平方向間距0.6×0.6m；步距1.5m；縱向支撐延伸至底模支撐點距離為0.15m；模架的高度設(shè)置為7.65m；采用D48×3.0mm 鋼管搭設(shè)；模板底采用木方固定、垂直立桿托撐受力的連接形式為：可以調(diào)節(jié)螺紋頂托。

（2）荷載參數(shù)：所用模板與枋木每平米重量為0.35kN；鋼筋混凝土每平米重量為25.000kN；本工程樓板施工荷載每平米重量標(biāo)準(zhǔn)值為3.000kN。

（3）材料參數(shù)：樓板的底板厚為15mm 的膠合板，膠合面板用方木進(jìn)行承托；膠合板的彈性模量為9.5kN/mm2；膠合板的抗彎強度為13N/mm2；方木的抗剪能力為1.4N/mm2；木方之間的距離設(shè)定150mm；木方的彈性模量為9.0kN/mm2，木方的抗彎強度為13N/mm2；木方的截面尺寸為50mm；木方的截面高度為70mm；梁用雙排鋼管托撐，鋼管型號：D48×3.0mm。

（4）樓板參數(shù)：砼樓板的空心板厚為800mm，計算時取等效實心厚度：340mm。

圖1 模板支架立面圖

圖2 模板支撐荷載計算單元

（5）梁支模架搭設(shè)參數(shù)：按500×800，搭設(shè)凈高7.65m 進(jìn)行支模架設(shè)計。

圖3 梁支模支架立面圖

①梁支撐架體及梁幾何尺寸參數(shù)。梁截面寬度B 為0.5m；梁截面高度D 為0.85m；砼板厚330mm，立桿順梁的跨度方向間隔距離La 為0.6m；立桿頂端延伸至模板支撐點高度a 為0.15m；立桿的步距為1.50；板底承重立桿橫距Lb 為0.6m；梁底模架高度H 為7.65m；梁兩側(cè)的立桿間隔距離為1m；梁底采用小方木順梁延伸方向進(jìn)行墊襯支撐；沿梁的方向增設(shè)兩根支撐鋼管；鋼管型號不變?yōu)镈48×3.0。垂直立桿托撐受力的連接形式為：可以調(diào)節(jié)螺紋頂托；

②荷載參數(shù)?，F(xiàn)澆混凝土的荷載分布為24kN/m2；鋼管自重為1.5kN/m2；模板自重為為0.3kN/m2；現(xiàn)澆混凝土的側(cè)向壓力為26.8kN/m2；澆筑時施工荷載的平均標(biāo)準(zhǔn)值為2kN/m2；振搗是梁兩側(cè)模板受到的側(cè)向壓力為4kN/m2；振搗對梁底部模板受到的向下壓力為2kN/m2。

3.3 高支模的安裝

對于現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力空心板的施工過程來說，高支模的安裝是極為重要的一個環(huán)節(jié)，并且也是整個施工過程最為需要注意的一個關(guān)鍵點和難點所在，針對高支模的安裝而言，其最為需要關(guān)注的要點主要有以下幾個方面：

（1）支撐架搭體設(shè)，對于支撐架體的搭設(shè)來說，其最為核心的內(nèi)容就是對于支撐架體的大小進(jìn)行嚴(yán)格的控制，而對于這一過程的控制最為核心的內(nèi)容就是對于技術(shù)交底工作要盡可能地保障其全面性和準(zhǔn)確性，力求具體的搭設(shè)操作人員能夠準(zhǔn)確的理解設(shè)計人員的根本意圖，進(jìn)而就可以根據(jù)施工設(shè)計圖紙進(jìn)行具體的搭設(shè)工作。當(dāng)然，在這一搭設(shè)的過程中，其最為基本的鋼管以及其他配件的選擇和檢驗也是必不可少的，必須確保這些基本的施工材料滿足施工的需求，同時保障其支撐架體搭設(shè)的質(zhì)量，此外，具體到支撐架體的搭設(shè)過程中來說，還應(yīng)該重點關(guān)注其搭設(shè)的尺寸以及其他一些參數(shù)的設(shè)置問題，確保其搭設(shè)的準(zhǔn)確度能夠在許可的范圍內(nèi)，杜絕較大誤差的出現(xiàn)，避免這些誤差影響到后續(xù)的施工質(zhì)量，甚至導(dǎo)致一些安全事故的發(fā)生。

（2）模板的安裝，對于具體的模板安裝來說，其需要注意的問題依然是比較多的，這些問題中任何一點出現(xiàn)故障都會導(dǎo)致整個高支模失去其應(yīng)用的價值。具體來說，首先是對于模板的選擇必須恰當(dāng)，尤其是要針對不同位置的模板選擇不同的材料進(jìn)行安裝。當(dāng)前主要是采用膠合板進(jìn)行相應(yīng)的模板安裝工作，并必須確保其能夠在極大程度上符合模板安裝的基本要求。其中本工程樓板模選擇膠合板進(jìn)行安裝，而對于其它的一些結(jié)構(gòu)根據(jù)實際情況可以采用枋木進(jìn)行必要的支撐。另外，對于模板的安裝順序也應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的控制和把關(guān)，尤其是對于主梁和次梁之間的模板安裝更是應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的控制。同時對于模板安裝的位置同樣需要施工人員進(jìn)行嚴(yán)格的把握，避免安裝位置出現(xiàn)偏差影響其模板的效果。

（3）驗收，在模板的安裝工作完成之后，還應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的驗收操作，該驗收操作的執(zhí)行必須交由專業(yè)的監(jiān)理單位進(jìn)行，此外，相應(yīng)的質(zhì)量檢查站也應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量驗收，重點確保其質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3.4 鋼筋的綁扎以及混凝土的澆筑

在驗收合格無誤后，進(jìn)入下一步工作，模板上層鋼筋綁扎的操作，必須加強其臨邊施工架體的穩(wěn)定性程度，確保其具備一定的施工強度，使現(xiàn)場混凝土澆筑時的安全、質(zhì)量得到保證；對于具體的混凝土澆筑過程來說，其必須嚴(yán)格遵循國家相關(guān)混凝土澆筑規(guī)范進(jìn)行，尤其是對于澆筑的可持續(xù)性以及澆筑過程中需要做好的振搗操作進(jìn)行嚴(yán)格的控制和管理，確保混凝土澆筑的效果和質(zhì)量。

3.5 高支模的拆除

對于高支模的拆除來說，首先必須在獲得相應(yīng)的批準(zhǔn)前提下才能夠進(jìn)行具體的拆除操作，而對于具體的拆除過程而言，其最為基本的就是要對于拆除的基本順序進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保模板拆除的準(zhǔn)確性及安全性，并且還應(yīng)該注意在拆除的過程中做好對成品混凝土的保護，避免混凝土受到一定的損傷。

對于高支模的拆除應(yīng)該重點做好以下幾點的計算：

3.5.1 模架穩(wěn)定性計算

圖4 模板支架立面圖

圖5 樓板支架荷載計算單元

3.5.2 模板面板計算

因為模板采用的膠合板為易彎構(gòu)件，所以要對其的抗彎剛度進(jìn)行計算，并計算其強度。膠合板的截面抵抗彎曲能力W 和截面對主軸的慣性矩I 分別為：

W=37.5cm3；

I=28.125cm4；

3.5.3 荷載計算

（1）靜止載荷包括樓板底膠合板和現(xiàn)澆砼的重量（kN/m）：

q1=8.85KN/m；

（2）施工載荷為振搗工具和人員施工時的重量（kN/m）：

q2=2.5KN/m；

3.5.4 強度計算

最大彎矩以靜止載荷與施工時載荷的最大彎矩來計算。

最大彎矩 M=0.032kN·m；

模板應(yīng)力最大值 σ=0.847N/mm2；

模板的抗彎強度 ［f］=13N/mm2；

模板所受應(yīng)力最大值小于其抗彎強度，達(dá)到施工需求。

3.5.5 撓度計算

其中q=8.85kN/m

模板最大允許撓度 ［V］=0.6mm；

模板受到的最大撓度值 v=0.011mm；

模板受到的最大撓度小于模板的最大允許撓度，達(dá)到施工需求。

3.5.6 襯托方木受力計算

方木以兩跨連續(xù)梁為準(zhǔn)計算，截面抵抗彎曲能力W 和截面對主軸的慣性矩I 分別為：

W=40.83 cm3；

I=142.92 cm4；

圖6 方木受力示意圖

3.5.7 強度驗算

彎矩最大值的計算如下：

均布荷載 q=2.118kN/m；

最大彎矩 M=0.095kN·m；

方木的設(shè)計抗彎強度 ［f］=13.000N/mm2；

方木所受應(yīng)力最大值 σ=2.334N/mm2；

方木所受應(yīng)力最大值小于方木的設(shè)計抗彎強度，達(dá)到施工需求。

3.5.8 抗剪驗算

截面抗剪能力計算：

剪力最大值：v=0.794kN；

方木設(shè)計的抗剪強度值 ［τ］=1.4N/mm2；

方木所受剪力最大值 τ=0.34N/mm2；

方木所受剪力最大值小于其設(shè)計的抗剪強度值，達(dá)到施工需求。

3.5.9 撓度驗算

撓度最大值的計算：

平均載荷 q=q1+q2=1.328kN/m2；

撓度最大設(shè)計值 ［V］=2.4mm；

撓度最大計算值 V=0.066mm；

方木的撓度最大計算值小于其的撓度最大設(shè)計值，達(dá)到施工要求。

3.5.10 托梁材料計算

托梁以集中荷載施加下的三跨連續(xù)梁進(jìn)行計算；

托梁材料：鋼管（雙鋼管）型號：Φ48×3.5；

W=10.16cm3；

I=24.38cm4；

集中載荷P 為板底方木所傳遞的力，P=1.589kN；

支座最大受力 Qmax=6.95kN ；

變形量最大值 Vmax=0.18 mm ；

彎矩最大值 Mmax=0.358kN·m ；

托梁的設(shè)計的抗壓強度值 ［f］=205N/mm2；

應(yīng)力最大值 σ=35.188 N/mm2；

托梁的所受應(yīng)力最大值小于托梁的設(shè)計值，達(dá)到施工需求。

托梁的撓度最大值小于設(shè)計值10 mm，達(dá)到施工需求。

表1 模板支架計算長度附加系數(shù) k1

表2 模板支架計算長度附加系數(shù) k2

上表參照杜榮軍：《扣件式鋼管模板高支撐架設(shè)計和使用安全》。

3.5.11 模架結(jié)構(gòu)

（1）梁板的高支撐模架可根據(jù)設(shè)計要求荷載荷使用單排立桿或雙排立桿；

（2）立桿的設(shè)置須以步距設(shè)計為準(zhǔn)，平面橫向縱向均布置連接桿，確保水平平面均達(dá)到足夠的設(shè)計剛度；

（3）樓板與梁的自重差值過大時，可以采用不同的立桿間距，可改變一個方向的步距、而另一個方向不宜改變。

3.5.12 立桿步距的設(shè)計

（1）當(dāng)模架結(jié)構(gòu)載荷在立桿的軸力在不同的高度變化值不大時，可以將步距值設(shè)為固定值；

（2）當(dāng)模架中間有其他載荷或模架立桿高度過大，軸力沿立桿高度分布值有較大變化，以上部步距小于下部步距的方式進(jìn)行布置，但要控制變化，不宜過多；

（3）高模架的立桿設(shè)置以0.9～1.5m為宜，且不宜大于1.5m。

3.5.13 剪刀撐的設(shè)計

架體外圍立面的剪刀撐必須無縫隙要求全布置。架體中間部分需根據(jù)架體尺寸及設(shè)計要求，10～15m 進(jìn)行布置。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合實例對現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力空心板進(jìn)行了論述，運用此方法既能給布局提供了空間，又可以減輕結(jié)構(gòu)自重，因此，在房建工程中可以進(jìn)行大量的推廣使用。