連墻式大截面型鋼混凝土柱模板加固探究

許隴朋，劉 奎

中鐵四局建筑工程有限公司，安徽 合肥 230000

0 引言

相對(duì)一般混凝土柱模板加固而言，與剪力墻相連的型鋼混凝土柱模板加固比較困難［1］。加固困難的原因在于墻柱相連且柱內(nèi)型鋼占用空間大導(dǎo)致柱模板不易加固，且連墻柱較高，澆筑混凝土?xí)r會(huì)對(duì)模板產(chǎn)生較大側(cè)壓力；二是要考慮經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)場施工的可行性，常規(guī)加固方式在不對(duì)型鋼柱開孔的情況下，對(duì)拉螺桿不容易設(shè)置。此外，在施工過程中常使用散拼木模板，如果加固不到位及現(xiàn)場工人安裝不規(guī)范，使用散拼木模板可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)臺(tái)、陰陽角不垂直、在拼接縫處漏漿、漲模等問題，引起柱外觀質(zhì)量缺陷，從而增加修補(bǔ)費(fèi)用。針對(duì)以上情況以及結(jié)合本工程的實(shí)際情況，本文針對(duì)連墻式大截面型鋼混凝土柱模板加固方式進(jìn)行相關(guān)探討。

1 工程概況

濟(jì)南軌道交通R2 線王府莊車輛段位于王府莊片區(qū)，用地面積45.4 公頃。王府莊車輛段二標(biāo)場區(qū)現(xiàn)澆混凝土柱共計(jì)1369 根，其中型鋼混凝土柱433 根，柱截面尺寸多為1800mm×1900mm、2000mm×2000mm、2200mm×2200mm，部分型鋼混凝土柱間布置剪力墻，柱間剪力墻的布置可分為沿柱邊布置和居中布置兩種形式。

2 工藝原理、工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 工藝原理

使用木方為次楞，采用雙槽鋼、雙鋼管分別為型鋼混凝土柱、剪力墻主楞，對(duì)拉螺桿穿過模板與主楞通過蝶形扣件連接的方式對(duì)模板進(jìn)行加固。

其中，雙鋼管中一條為直通鋼管并與兩端槽鋼連接。對(duì)于剪力墻沿柱邊布置形式型鋼混凝土柱模板加固形式（見圖1），利用剪力墻內(nèi)部鋼筋與螺桿焊接后穿過模板，與雙槽鋼采用蝶形扣件連接，剪力墻內(nèi)側(cè)使用通長鋼管對(duì)槽鋼側(cè)向形成約束，外側(cè)使用通長螺桿與相鄰型鋼混凝土柱的主楞通過蝶形扣件連接；對(duì)于剪力墻居中布置形式的型鋼混凝土柱模板加固形式（見圖2），剪力墻兩側(cè)使用通長鋼管對(duì)槽鋼側(cè)向形成約束。

圖1 剪力墻沿柱邊布置形式型鋼混凝土柱模板加固形式

圖2 剪力墻居中布置形式的型鋼混凝土柱模板加固形式

2.2 工藝流程

槽鋼加工→木模板深化設(shè)計(jì)及開孔→放線→木模板與方木連接安裝→木模板與方木安裝→安裝對(duì)拉螺桿→主楞安裝→木模板矯正→混凝土澆筑

2.3 操作要點(diǎn)

2.3.1 柱模板加固設(shè)計(jì)

依據(jù)柱截面尺寸及高度和結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件算得的結(jié)果，柱模板選20mm膠合板，柱箍選為16號(hào)槽鋼，間距為400mm。方木截面尺寸為50mm×100mm，間距200mm。對(duì)拉螺栓采用型號(hào)M16，扣件采用碟形26 型。

2.3.2 陰陽角加固

為確保陰陽角方正、順直，采用在模板四周垂直加四根木方，方木截面尺寸5cm×10cm，并用槽鋼成正方形固定木方的方式對(duì)陽角進(jìn)行加固。將兩方木并立放置在陰角處，利用雙鋼管中一個(gè)直通鋼管與兩端槽鋼緊密接觸，另一鋼管緊貼方木側(cè)面與模板接觸。此外可在陰陽角模板縫間使用海綿防止在澆筑過程中漏漿現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.3.3 模板上下接口加固

模板的上下連接處的兩塊模板需要錯(cuò)開安裝，上下模板采用直榫節(jié)點(diǎn)形式連接（見圖3），可以有效避免柱出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)等外觀質(zhì)量缺陷，槽鋼要覆蓋在水平接口部位。模板合攏前必須清理干凈，接縫平整，涂隔離劑。加固的模板底部離地面0.5～1cm距離，并用混凝土填縫。

圖3 上下模板采用直榫節(jié)點(diǎn)形式連接

2.3.4 質(zhì)量驗(yàn)收要求

為滿足結(jié)構(gòu)或構(gòu)件尺寸滿足要求，模板制作和安裝的允許偏差和檢驗(yàn)方法應(yīng)滿足《現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》［2］，見表1。

表1 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)模板尺寸檢驗(yàn)辦法及允許偏差

3 荷載驗(yàn)算

以高8000mm、截面尺寸1800mm×1900mm連墻式大截面型鋼混凝土柱為例，對(duì)型鋼混凝土柱進(jìn)行驗(yàn)算。

3.1 基本計(jì)算參數(shù)

主楞、次楞、面板的基本計(jì)算參數(shù)見下表，主楞間距為400mm，次楞間距為200mm。對(duì)拉螺栓型號(hào)M16，軸向拉力設(shè)計(jì)值24.5kN，扣件為碟形26 型，容許荷載26kN。

表2 主楞、次楞、面板的基本計(jì)算參數(shù)

3.2 荷載組合及計(jì)算

依據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》［3］、《建筑施工模板安全技術(shù)規(guī)范》［4］對(duì)柱模板側(cè)壓力進(jìn)行組合和計(jì)算。

新澆混凝土對(duì)模板的側(cè)壓力標(biāo)準(zhǔn)值

Gk＝min［0.22γct0β1β2v1/2，γcH］

＝min［0.22×24×4×1×1×21/2，24×8］＝29.87kN/m2

傾倒混凝土?xí)r對(duì)垂直面模板荷載標(biāo)準(zhǔn)值 Qk=2kN/m2

承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)值S承＝0.9max［1.2G4k+1.4Q3k，1.35G4k+1.4×0.7Q3k］

＝0.9×42.282＝38.054kN/m2

正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)值S正＝Gk＝29.868 kN/m2

3.3 構(gòu)件驗(yàn)算

3.3.1 模板強(qiáng)度及撓度驗(yàn)算

σ＝Mmax/W＝0.121×106/（1/6×400×202）≤［f］＝14.74N/mm2

ν＝0.632ql4/（100EI）＝0.172mm ≤［ν］＝l/400 3.3.2 方木強(qiáng)度、抗剪及撓度驗(yàn)算

σ＝Mmax/W＝3N/mm2≤［f］＝13.5N/mm2

τmax=3Vmax/（2bh0）≤［τ］=1.35N/mm2

ν＝0.123mm ≤［ν］＝1mm 3.3.3 槽鋼強(qiáng)度及撓度驗(yàn)算

σ＝N/A+M/Wn＝9.629×103/2515+1.047×106/（116.8×103）

＝12.79N/mm2≤［f］＝205N/mm2

ν＝0.033mm ≤［ν］＝l/400＝3mm

3.3.4 對(duì)拉螺栓驗(yàn)算

N＝9.629×2=19.25kN，小于螺桿軸向拉力設(shè)計(jì)值和扣件容許荷載值。

4 結(jié)論

（1）上下模板接縫處采用卯榫節(jié)點(diǎn)形式連接，陽角四周垂直加5cm×10cm 的木方四根，并用槽鋼成正方形固定木方的方式對(duì)其進(jìn)行加固，在墻柱陰角處，使用鋼管緊貼方木側(cè)面與模板接觸形成約束，同時(shí)將兩方木并立放置在陰角處，可以有效解決錯(cuò)臺(tái)、陰陽角不垂直、漲模等情況。

（2）利用剪力墻內(nèi)部水平鋼筋作為對(duì)拉螺桿解決柱箍計(jì)算長度跨度大。將直通鋼管放置在兩端墻柱陰角處并且鋼管端頭與槽鋼緊密接觸，直通鋼管起到傳遞水平荷載的作用，從而解決墻柱陰角處因槽鋼懸挑引起側(cè)向剛度較小的問題。通過合理布置次楞、主楞間距能夠有效抵抗在澆筑混凝土過程中對(duì)的問題模板引起的側(cè)壓力。

（3）此種方法簡單易行，操作簡單，適合現(xiàn)場施工作業(yè)。