某高層住宅剪力墻模板加固體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)

何志軍 郭振志

（中交第四公路工程局有限公司 北京市 100000）

0 引言

建筑業(yè)隨著國(guó)家日益發(fā)展和強(qiáng)盛，施工成產(chǎn)水平越來(lái)越高，施工企業(yè)對(duì)于項(xiàng)目的管理和把控水平日益提升。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)鋼管主龍骨、木方次龍骨和面板共同組成的加固體系和小方鋼加固體系進(jìn)行對(duì)比，在保證剪力墻受力穩(wěn)定的情況下，通過(guò)品茗安全計(jì)算軟件對(duì)小方鋼加固體系設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，通過(guò)調(diào)研與測(cè)算，對(duì)傳統(tǒng)剪力墻模板加固體系進(jìn)行了改進(jìn)，以方鋼代替?zhèn)鹘y(tǒng)木方主、次龍骨與15mm厚黑覆膜木膠合板組成的一種剪力墻小方鋼模板加固體系，從而大大地提高了混凝土成型質(zhì)量，減少施工成本。

1 工程概況

中交尚城13號(hào)地塊項(xiàng)目位于云南昆明市官渡區(qū)巫家壩板塊位于主城核心區(qū)南部，北鄰緯三路，南鄰緯三支，西鄰經(jīng)三路，東鄰官渡409號(hào)路，總建筑面積91580m2，建筑物包括4幢29F-32F高層住宅、1幢超高層商業(yè)辦公樓及整體地下2層車庫(kù)，總用地面積15205.71m2。

2 方案選擇

剪力墻模板加固體系主要是承受澆筑過(guò)程中及澆筑后的混凝土側(cè)壓力，使得鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體質(zhì)量得到保障。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，公司其他類似項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，提出兩種方案比較選擇：①采用傳統(tǒng)鋼管主龍骨、木方次龍骨和面板共同組成的加固體系；②小方鋼加固體系，通過(guò)以往項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)剪力墻加固模式周轉(zhuǎn)次數(shù)少，材料消耗大，現(xiàn)場(chǎng)廢料多，混凝土外觀質(zhì)量差，施工成本高。而小方鋼模板加固體系具有方便施工、簡(jiǎn)易操作、工效提升、成本節(jié)約、提升周轉(zhuǎn)率，混凝土構(gòu)件成型美觀等等優(yōu)點(diǎn)。

該支模體系的剪力墻模板對(duì)拉螺栓孔開(kāi)設(shè)在模板拼縫處，模板背楞豎向次龍骨采用小方鋼代替?zhèn)鹘y(tǒng)方木、橫向主龍骨采用“第四代方鋼體系”代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼管加固。通過(guò)理論計(jì)算，該支模體系可將傳統(tǒng)支模體系中5～6道水平主龍骨減少為3道，該技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、施工輕便、節(jié)約成本、提高工作效率、損耗低、周轉(zhuǎn)率高、剪力墻成型美觀等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)踐證明該技術(shù)值得在類似工程中推廣應(yīng)用。

在模板加固體系中，主龍骨采用冷軋方鋼，加大與次龍骨接觸面積；次龍骨采用截面尺寸統(tǒng)一的可調(diào)節(jié)方鋼，支撐強(qiáng)度大；陰陽(yáng)角、洞口處采用專業(yè)鎖具加固，既保證了90°夾角且又增大了受力強(qiáng)度。從而加大承受混凝土產(chǎn)生的側(cè)壓力，實(shí)現(xiàn)一次成型，保證墻體的平整，大大減少由于受力過(guò)大導(dǎo)致的漲模、跑模等現(xiàn)象。

具體有以下優(yōu)點(diǎn)：①木模板、方鋼管、螺栓鋼組件等相關(guān)材料易于購(gòu)買及加工。②對(duì)拉螺桿的孔洞與模板設(shè)計(jì)時(shí)的拼縫位置相結(jié)合，盡量減少整板中心位置亂開(kāi)孔洞的現(xiàn)場(chǎng)，確保模板拼接密實(shí)，保證混凝土成型面的整體觀感質(zhì)量。③經(jīng)過(guò)安全計(jì)算，合理布置墻體豎向模板的加固主龍骨的數(shù)量及位置，節(jié)約施工操作時(shí)間，創(chuàng)造工期、成本等效益。④使用方鋼管材料替代傳統(tǒng)木枋，用于模板背部加固龍骨。周轉(zhuǎn)次數(shù)多，強(qiáng)度較高，節(jié)約周轉(zhuǎn)材料。豎向模板背部主龍骨采用冷軋Q235“[”型鋼，強(qiáng)度更高，損耗率低，更利于周轉(zhuǎn)使用。⑤通過(guò)改善混凝土構(gòu)件成型質(zhì)量的效果，提高墻柱等構(gòu)件的表面平整度，達(dá)到驗(yàn)收合格、美觀等效果，預(yù)防質(zhì)量通病的發(fā)生，提高結(jié)構(gòu)實(shí)體質(zhì)量。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

項(xiàng)目通過(guò)多次利用品茗安全計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算、設(shè)計(jì)，結(jié)合模板加固體系本身自由的有點(diǎn)，合理設(shè)置豎向龍骨的位置、數(shù)量，減少模板背部龍骨的設(shè)置數(shù)量，將原本支模體系中5～6道水平主龍骨減少為3道，還將螺桿孔設(shè)置在模板拼縫處，大大提高混凝土成型質(zhì)量，加快施工速度，節(jié)約成本。

4 穩(wěn)定性驗(yàn)算

4.1 支撐構(gòu)造

簡(jiǎn)圖如圖1、圖2所示。

4.2 荷載組合計(jì)算

有效壓頭高度 h＝G4k/γc＝28.385/24＝1.183m，承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)值。

Smax＝0.9max[1.2G4k+1.4Q3k，1.35G4k+1.4×0.7Q3k]＝0.9max[1.2×28.385+1.4×2.000，1.35×28.385+1.4×0.7×2.000]＝36.25kN/m2；Smin＝0.9×1.4 Q3k＝0.9×1.4×2.000＝2.52kN/m2

圖1 小方鋼剪力墻加固體系側(cè)面

圖2 小方鋼剪力墻加固體系正立面

正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)值：

S′max＝G4k＝28.385kN/m2；S′min＝0kN/m2

4.3 面板受力驗(yàn)算

4.3.1 強(qiáng)度驗(yàn)算

q＝bSmax＝1.0×36.25＝36.25kN/m

Mmax＝ql2/8=36.25×0.1002/8=0.05kN·m；σ＝Mmax/W＝0.05×106/37500=1.208N/mm2≤[f]=12.000N/mm2

滿足要求！

4.3.2 撓度驗(yàn)算

q′＝bS′max＝1.0×28.39＝28.39kN/m

撓度驗(yàn)算：νmax＝5q′l4/（384EI）=5×28.39×1004/（384×4200×281250）=0.03mm≤[ν]=l/250=100/250=0.40mm

滿足要求！

4.4 小梁受力驗(yàn)算

4.4.1 強(qiáng)度驗(yàn)算

qmax＝ηlSmax＝1 ×0.1 ×36.252 ＝3.625kN/m；qmin＝ηlSmin＝1 ×0.1 ×2.52 ＝0.252kN/m

Mmax＝0.265kN·m；σ ＝Mmax/W ＝0.265×106/4660=56.773N/mm2≤[f]=205.00N/mm2

滿足要求！

4.4.2 撓度驗(yàn)算

q′max＝ηlS′max＝1×0.1×28.385＝2.839kN/m；q′min＝ηlS′min＝1×0.1×0＝0kN/m

νmax＝2.101mm≤[ν]=l/250=1000/250=4.0mm

滿足要求！

4.4.3 支座反力計(jì)算

承載能力極限狀態(tài)：

R1=2.568/η=2.568/1.000=2.57kN；R2=3.343/η=3.343/1.000=3.34kN；R3=1.460/η=1.460/1.000=1.46kN

正常使用極限狀態(tài)：

R′1=2.000/η=2.000/1.000=2.00kN；R′2=2.685/η=2.685/1.000=2.69kN；R′3=0.987/η=0.987/1.000=0.99kN

4.5 主梁受力驗(yàn)算

根據(jù)小梁上段支承反力的計(jì)算，主梁是反力最大的梁。

承載能力極限狀態(tài)：Rmax＝ζMax[2.568，3.343，1.46]＝1×3.343=3.343kN。

正常使用極限狀態(tài)：R′max＝ζMax[2，2.685，0.987]＝1×2.685=2.685kN。

4.5.1 強(qiáng)度驗(yàn)算

Mmax＝0.722kN·m；σ ＝Mmax/W ＝0.72 ×106/12590=57.377N/mm2[f]≤205.000N/mm2

滿足要求！

4.5.2 支座反力計(jì)算

第1道支撐所受主梁最大反力Rmax（1）＝12.95/ζ=12.95/1.00=12.950kN

計(jì)算方法同上，可依次知：

第2道支撐所受主梁最大反力Rmax（2）＝16.86/ζ=16.86/1.00=16.859kN

第3道支撐所受主梁最大反力Rmax（3）＝7.36/ζ=7.36/1.00=7.363kN

4.5.3 撓度驗(yàn)算

νmax＝0.052mm≤[ν]=l/250=500/250=2.0mm

滿足要求！

4.6 對(duì)拉螺栓受力驗(yàn)算

同主梁驗(yàn)算過(guò)程，可知對(duì)拉螺栓受力：N＝16.859kN≤Ntb＝17.8kN

滿足要求！

5 方案實(shí)施

5.1 技術(shù)準(zhǔn)備環(huán)節(jié)

編制專項(xiàng)施工方案→模板加固體系設(shè)計(jì)→定制加固件→技術(shù)交底→根據(jù)設(shè)計(jì)配置模板。

5.2 現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)節(jié)

焊接墻體定位筋→制作配置模板→一側(cè)合模板→布置水平墊塊→另一側(cè)合模板→穿PVC套管及對(duì)拉螺栓→安裝垂直次龍骨→安裝水平主龍骨→安裝對(duì)拉螺栓墊片→對(duì)拉螺栓、螺母緊固→垂直度校正、斜撐固定→自檢→報(bào)監(jiān)理驗(yàn)收。

5.3 制作方法

（1）墻架組裝：模板關(guān)閉后，開(kāi)始組裝墻架。先將墻體立筋按100mm間距均勻釘在模板上，然后插入對(duì)拉螺栓組裝墻體水平筋，并完成緊固。

（2）預(yù)留孔模板：孔模板關(guān)閉后，安裝橫杠和豎杠，并且組裝孔，用鉤栓鉤住水平桿定位孔，用鉤栓擰緊橫杠。

（3）墻體陽(yáng)角模板：從長(zhǎng)橫桿中間間隙伸出鉤頭螺栓，將鐵鉤鉤至內(nèi)筋鉤點(diǎn)，用螺母緊固。將陽(yáng)角鎖定位銷用在與陽(yáng)角相交的兩根橫桿中較長(zhǎng)的一根上，用螺旋頂絲頂起預(yù)先放置U形墊片的橫桿端部，轉(zhuǎn)動(dòng)頂絲擰緊橫桿。

（4）陰角制作：橫杠豎杠組裝完成后，在陰角處放置L型橫杠，用墊片和螺母加固。

（5）橫杠連接：將兩根水平相連的橫杠用連接定位銷銷在定位孔中，用對(duì)拉螺栓固定即可。

5.4 整體操作流程

首先組裝模板并安裝相關(guān)附件。在另一側(cè)組裝模板并打開(kāi)模板。然后依次安裝橫杠、豎杠、陽(yáng)角鎖具、陰角鎖具、孔鎖、可調(diào)撐桿且調(diào)整使模板垂直，并擰緊螺栓。最后模板安裝完畢后，檢查鎖具、螺栓緊固與否，模板接縫、下口是否嚴(yán)密，并完成預(yù)檢、三檢手續(xù)。

6 總結(jié)

項(xiàng)目通過(guò)本次對(duì)剪力墻小方鋼加固體系優(yōu)化設(shè)計(jì)，不僅達(dá)到了公司及業(yè)主的施工質(zhì)量及施工進(jìn)度要求，還為項(xiàng)目節(jié)約了不少成本，解決了材料周轉(zhuǎn)次數(shù)少，消耗大，現(xiàn)場(chǎng)廢料多，混凝土外觀質(zhì)量差，施工成本高等問(wèn)題，且具有環(huán)保、安全等方面的優(yōu)勢(shì)，取得了業(yè)主、監(jiān)理及其他單位的一致好評(píng)。公司將在下一步工作中，將這套剪力墻加固體系進(jìn)行全面推廣。