【摘要】為了使清水混凝土施工質(zhì)量達(dá)到鏡面效果, 蘭溪電廠主廠房工程取消內(nèi)置式對拉螺栓, 采用型鋼抱箍結(jié)合外置式對拉螺栓工藝施工, 從而消除混凝土表面螺栓孔, 使混凝土表面質(zhì)量達(dá)到鏡面效果, 并節(jié)約了一定的經(jīng)濟(jì)成本, 獲得較大的社會效益。
【關(guān)鍵詞】無對拉 螺栓孔型鋼 支撐鏡面 清水混凝土
【中圖分類號】TU757 / 文獻(xiàn)標(biāo)識碼B 【文章編號】1004- 1001( 2007) 04- 0257- 03
0 前言
蘭溪電廠工程共4 臺裝機(jī)容量60 萬kw的燃煤發(fā)電機(jī)組, 先建設(shè)投產(chǎn)兩臺機(jī)組。主廠房工程鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),業(yè)主要求達(dá)到突破性的高標(biāo)準(zhǔn)鏡面清水混凝土標(biāo)準(zhǔn)。目前大模板施工工藝已經(jīng)在全國各地得到大規(guī)模應(yīng)用與發(fā)展, 根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn), 如果采用常規(guī)工藝施工, 質(zhì)量達(dá)不到鏡面清水混凝土的效果。為此, 施工單位在該工程框架柱中取消傳統(tǒng)的穿越結(jié)構(gòu)內(nèi)部的對拉螺栓, 改用型鋼在模板外采用對拉螺栓對模板體系進(jìn)行支撐( 見圖1) , 從而消除框架柱表面的對拉螺栓孔以及由對拉螺栓孔引起的起砂、漏漿缺陷, 提高混凝土表面觀感質(zhì)量。
1 模板支撐設(shè)計(jì)
1.1 型鋼支撐設(shè)計(jì)驗(yàn)算
A、B、C、D 列框架柱截面分別為700 mm×1600 mm、800 mm×1600 mm、800 mm×2000 mm、800 mm×1800 mm,取最大截面800 mm×2000 mm進(jìn)行驗(yàn)算。
一次澆筑高度最大的為9 m?；炷翝仓俣劝?.0 m/h, 混凝土坍落度為120~ 140 mm, 槽鋼抱箍采用[ 22a,間距為500 mm, 鋼箍端部采用φ22 mm對拉螺桿拉結(jié)( 螺栓位于柱模板外側(cè)) ; 混凝土澆筑溫度取T=25℃, 摻高效緩凝劑。
1.1.1 新澆筑混凝土對模板側(cè)面的壓力標(biāo)準(zhǔn)值( 取下面兩式中的較小值)F1=0.22γct 0β1β2V1/2F2=γcH式中F1、F2- 新澆筑混凝土對模板的最大側(cè)壓力( kN/m2) ;γc- 混凝土的重力密度(24 kN/ m3);t0- 新澆混凝土的初凝時(shí)間(h), 可采用t0=200/ (T+15),T 為混凝土溫度( 取25℃) ;H- 混凝土的側(cè)壓力計(jì)算位置處至新澆筑混凝土頂面的總高度( m) ;β1- 外加劑影響修正系數(shù), 本工程摻有緩凝作用的外加劑, 取1.2;β2- 混凝土坍落度影響修正系數(shù),當(dāng)坍落度為110~ 150 mm 時(shí), 取1.15;V—澆混凝土速度, 取9 m/ h。則: F1=0.22γct0β1β2V1/2=0.22×24 000×200/(25+15)×1.2×1.15×91/2 =109 296 N/m2F2=γcH=24 000×9=216 000 N/m2> 109 296 N/m2混凝土側(cè)壓的設(shè)計(jì)值( 組合木模的荷載設(shè)計(jì)值折減系數(shù)為0.9) : F1=F1×分項(xiàng)系數(shù)×折減系數(shù)=109 296×1.2×0.9=118.040 kN/m2采用導(dǎo)管向柱模內(nèi)輸送混凝土, 則傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的水平荷載, 查表得: 2 kN/m2, 設(shè)計(jì)值:2×1.4×0.9=2.52 kN/m2側(cè)壓力和傾倒混凝土水平荷載組合:F=118.040+2.52=120.56 kN/m24)柱箍間距l(xiāng)1= 500 mm, 則柱箍AB所承受的均布荷載設(shè)計(jì)值:則q = F·l1 ×0.9 = 120.56 ×1 000/106 ×500 ×0.9 =54.25N/ mm
1.1.2 強(qiáng)度驗(yàn)算
式中N —柱箍承受的軸向拉力設(shè)計(jì)值( N) ;An —柱箍[ 22a 桿件凈截面面積( mm2) ;Mx —柱箍[ 22a 桿件最大彎距設(shè)計(jì)值( N·mm) ;γx—彎距作用平面內(nèi),截面塑性發(fā)展系數(shù), 因受振動荷載, 取= 1.0;Wnx —彎距作用平面內(nèi), 受拉標(biāo)準(zhǔn)凈截面抵抗矩( mm3) ;f —柱箍[ 22a 桿件抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值, f= 215 N/ mm2。
l2=b+(48+15)×2=800+126=926 mml3=a+(48+15)×2=2000+126=2126 mml1=500N=l3/2×q=2 126/2×54.25=57 667.75 NMx= q l32/8=54.25×2 1262/8=30 650 409.13 NmmAn=3 184 mm2
Wnx=217.6×103 mm3N/An+Mx/(γx×Wnx)=57 667.75/3 184+30 650 409.13/217 600=158.97 N/mm2< f=215 N/mm2型鋼支撐強(qiáng)度滿足要求。
1.1.3 撓度驗(yàn)算
ω= 5q'l34/(384EI)≤[ω]式中[ ω] —柱箍桿件允許撓度( mm) ;E—柱箍桿件彈性模量, E= 2.05×105 N/mm2;I—彎矩作用平面內(nèi)柱箍桿件慣性矩,[ 22a 的慣性矩I= 1 780.4×104 ( mm4) ;
q'—柱箍AB 所承受側(cè)壓力的均勻荷載設(shè)計(jì)值kN/m。[ ω] =l3/500=2 126/500=4.25 mm=118.04×1 000/106×500×0.9=53.12 N/mm則ω=5×53.12×21904/(384×2.05×105×1 780.4×104)=4.37 mm ≌[ ω] = 4.25 mm由于槽鋼內(nèi)每間距300 mm設(shè)加勁肋,[ 22a 的慣性矩I將大于1780.4×104, 故實(shí)際撓度值將比4.25 mm小不少( 實(shí)踐證明撓度值小于3 mm) , 故撓度變形滿足要求。
1.1.4 φ22 mm 對拉螺桿強(qiáng)度驗(yàn)算
An= 379.94 mm2NA= NB= F/2=120.56/2=60.28 KNNA /An= 60.28×1 000/379.94=158.66 N/mm2< f=215 N/mm2所以對拉螺桿強(qiáng)度滿足要求。
2 施工工藝要點(diǎn)
2.1 模板配制
( 1) 大模板采用15 mm厚高強(qiáng)玻璃鋼大模板替代以往的普通覆膜竹膠模板, 以便有效提高混凝土表面質(zhì)量。
( 2) 大模板按翻樣圖制作完成后, 在內(nèi)場拼裝成型, 模板接頭處的平整度、縫隙達(dá)到要求后, 編號堆放, 以便現(xiàn)場施工時(shí)按順序拼模。
2.2 模板安裝
( 1) 框架柱模板拼好后, 在兩根木邊檔中間按100 mm間距放置通直的腳手鋼管作為豎愣, 再沿柱高方向每500 mm 距離設(shè)一道型鋼抱箍, 并在型鋼抱箍結(jié)合處用φ22 mm對拉螺桿相互拉結(jié), 緊箍柱模。
( 2) 梁側(cè)模與底模接頭處, 在底模兩側(cè)釘一條海綿條,防止漏漿。沿梁高、梁長方向每600mm設(shè)一根φ12 mm對拉螺絲連接兩側(cè)模板, 并以相同的間距設(shè)鋼管圍檁加固模板。
( 3) 梁、柱陽角部位增設(shè)優(yōu)質(zhì)塑料線條, 使混凝土結(jié)構(gòu)更加美觀, 并在一定程度上防止棱角破壞。
( 4) 梁底、板底埋件通過對拉螺絲與底模連接固定, 柱側(cè)、梁側(cè)、板側(cè)埋件用木螺絲固定在模板上, 梁頂、板頂埋件加筋固定( 見圖2) 。
圖2 埋件固定示意圖
2.3 模板拆除
側(cè)模要等混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25% 后才可拆除, 以確保棱角完好無損。
2.4 鋼筋保護(hù)層墊塊
為了消除以往工程中出現(xiàn)鋼筋保護(hù)層墊塊印痕的缺陷,采用淺灰色弧形塑料墊塊( 墊塊僅和模板有少量點(diǎn)接觸, 拆模后基本無印痕) 。
2.5 混凝土工程
( 1) 為保證混凝土表面色澤的一致性, 施工中必須使用同一品牌同批生產(chǎn)的水泥、粉煤灰和外加劑, 砂石骨料也須統(tǒng)一貨源, 不宜變化。
( 2) 混凝土澆筑前, 當(dāng)自由落差大于2m時(shí), 要使用串筒或?qū)Ч? 以防止混凝土離析而影響質(zhì)量。
( 3) 混凝土振搗時(shí)插點(diǎn)合理、做到快插慢拔、振搗時(shí)間適當(dāng), 確保振搗密實(shí)。
( 4) 下部混凝土澆筑完畢并拆模后, 須立即用塑料薄膜將混凝土表面嚴(yán)密包裹覆蓋, 防止二次污染。
3 型鋼支撐體系和常規(guī)施工工藝對比分析
3.1 型鋼支撐體系與常規(guī)內(nèi)置式對拉螺栓加固體系應(yīng)用效果對比采用型鋼支撐體系支模, 結(jié)構(gòu)表面無螺栓孔以及由螺栓孔引起的漏漿、起砂缺陷, 表面更加平整、光滑, 整體效果更佳。
3.2 高強(qiáng)玻璃鋼面板大模板與普通覆膜竹膠模板的應(yīng)用效果對比
( 1) 采用玻璃鋼模板, 混凝土表面色差較小;( 2) 兩種模板第一次施工質(zhì)量比較接近, 但由于玻璃鋼模板剛度比普通模板大, 表面質(zhì)量穩(wěn)定性較好, 比較耐周轉(zhuǎn),所以第二次周轉(zhuǎn)以后用玻璃鋼模板施工的混凝土表面整體質(zhì)量較佳。
3.3 兩種支撐體系經(jīng)濟(jì)效益對比分析
3.3.1 型鋼支撐體系經(jīng)濟(jì)成本
( 1) 材料成本: 蘭溪電廠采用型鋼支撐體系, 計(jì)投入型鋼抱箍130 t , 對拉螺桿19 t , φ22 mm螺帽3 040 顆( 0.55元/ 顆) , 鋼材3 500 元/t , 抱箍制作成本300 元/t , 螺桿制作成本600 元/t , 一次性投資總材料成本57.36 萬元。型鋼支撐體系可以多次周轉(zhuǎn)使用, 只要進(jìn)行及時(shí)維護(hù), 可以周轉(zhuǎn)10 個(gè)工程以上, 按10 次周轉(zhuǎn)計(jì)算, 則每次材料分?jǐn)偝杀緸?.736 萬元( 型鋼支撐即使報(bào)廢, 也可以按原材料價(jià)的50%賣廢鐵回收26 萬元, 此處不考慮) 。
( 2) 人力成本: 由于槽鋼較為笨重, 木工操作效率降低,相對常規(guī)施工方法人力成本需增加10%, 合計(jì)增加木工成本10 萬元。
3.3.2 常規(guī)施工方法經(jīng)濟(jì)成本
( 1) 材料成本: 常規(guī)施工需要增加腳手鋼管投入( 作為抱箍用) 20 t( 租費(fèi)95 元/t .月, 使用時(shí)間10 個(gè)月) , φ12 mm一次性對拉螺栓57 t , φ12 mm 螺帽15 000 顆( 0.1 元/顆) , 總成本25.42 萬元;
( 2) 人力成本: 需要混凝土工修補(bǔ)對拉螺栓孔, 增加混凝土工成本5 000 元。
對比結(jié)論: 采用型鋼支撐體系需要加大型鋼用量, 第一次投入成本較高, 但是由于型鋼支撐系統(tǒng)可以長期周轉(zhuǎn)使用, 實(shí)際分?jǐn)偝杀痉炊? 兩臺60 萬kW機(jī)組主廠房施工可以節(jié)約成本10.184 萬元。
3.4 兩種支撐體系社會效益對比分析
由于采用型鋼支撐體系, 混凝土表面質(zhì)量比以往采用常規(guī)施工工藝施工的工程大幅提高, 達(dá)到鏡面效果, 其社會效益明顯。
4 結(jié)語
采用型鋼支撐體系, 從工程質(zhì)量效果、經(jīng)濟(jì)和社會效益來說, 都比常規(guī)施工工藝具有更大的優(yōu)勢, 值得大力推廣。
