对建筑模板工程中使用碳素钢管代替木枋大龙骨的探讨

 
时间日期:2003-8-2        已被阅读次:[3405]
 
广东省六建集团企业 黎英伟 
 
[摘 要] 结合工程实际浅谈建筑模板工程中以碳素钢管代替木枋大龙骨施工技术利弊。
[关键词] 工程实际 利弊 改进措施
1、 前言
  目前,在我企业施工的某工程尝试使用建筑工程中刚兴起的碳素钢管代替木枋大龙骨的
新技术,在工程中发挥了实际作用,但也发现了不足的地方。特引出如下探讨意见,供同行
参考。
  2、 应用实例
  我司某工程梁截面为300×750,采用门式脚手架间距1.8 m作为支撑体系;大龙骨采用4
0×60,壁厚3mm的方钢管,材质是Q-235A钢;小龙骨仍采用80×100木枋,间距300mm,其
上方为木夹板材质的梁底板。
  采用以上模板体系主要要解决以下技术问题,即:①通过力学验算,确定拟用的方钢管
的强度、刚度及其稳定性是否满足要求,验算中按照旧规范GB50204-92而没有参考新规范
,这是因为新规范GB50204-2002中没有叙述模板的设计计算,只是质量验收规范;②为防
止方钢管滚动,采用改进型门式脚手架可调托;③采用钢制夹子,解决钢木龙骨之间的固结

  2.1采用碳素钢管大龙骨体系实施技术改进详解
  第②点采用新技术,即图1所示的可调托,减少托的宽度以夹紧方钢管,达到防止其滚动


  第③点采用以下新技术:在方钢管套进几个夹子,其两个定位片间距80mm,正好是小龙
骨木枋的宽度,以限定木枋的位置,夹子用两个螺栓拧紧在方钢管的任意位置,最后在方钢
管的两端焊上一片挡板,以防止夹子脱出方钢管,其具体构造如图2。

  大龙骨采用的方钢管截面为40×60,壁厚3mm,重量为4.42kg/m,材质为Q-235-A级钢
。梁(300×750)模板的安装如图3所示。








  2.2 模板的设计计算
  以每条小龙骨承受竖向力=1.2×(模板自重+钢筋重+混凝土重)+1.4×垂直活荷载=
2.32kN, 对比使用方钢管和木枋分别作大龙骨的受力情况。
  ⑴ 平均分配传递到方钢管大龙骨的集中荷载为1.16kN,跨度为1.8m,每隔300mm承受1
个集中荷载,共5个,按简支梁计算,最大弯矩M=1.566kN•m,最大剪力V=2.90kN。
  a. 方钢管
  截面惯性矩Iz=(bh3-b1h13)/12=27.38cm4(式中b=4cm,h=6cm,b1=3.4cm,h1=5.4cm);
截面抗弯模量Wz=(bh3-b1h13)/6h=9.13cm3; 弹性模量E=2.1×105N/mm2, 于是得:
  δ=M/Wz=171.52N/mm2  τ=VSz/Izb=0.91N/mm2<[τ]=125N/mm2
  饶度y= =8.98mm
   <[ ω]=l/200=9mm
  b. 用80×100木枋制作大龙骨
  经计算得截面惯性矩Iz=667cm4; 截面抗弯模量Wz=133cm3; 弹性模 E=104N/mm2.
  同样地,计算得最大弯矩M=1.566kN•m,最大剪力V=2.90kN, 于是:
  δ=M/Wz=11.77N/mm2>f=10N/mm2,强度不满足要求。
  τ=VSz/Izb=0.54N/mm2<[τ]=1.4N/mm2
  饶度y= =7.75mm
  <[ω]=l/200=9mm
  3、 使用新技术的利弊
  优点:
  根据以上对比可以看出,假如使用木枋作为大龙骨时其正应力未能满足强度要求,则在
工程中只能采取以下方法,即缩小门式脚手架的间距、双层木枋叠钉以加大截面高度等,但
这些方法都要加大材料用量,成本也会相应提高,不符合可持续发展的原则,且木材材质参
差不齐,外观难以觉察,若发生突然断裂现象将会造成严重的工程事故,对生命财产安全构
成严重威胁。
  而使用方钢管不但能满足技术要求,而且比较充分地利用了钢材高强度的特性,钢材的
周转使用率也比木材高的多,在注重定期保养(如除锈、油漆等)的情况下其周转使用率会
更高。
  缺点:
  1. 资金方面:一次投入资金较大,在我司使用钢大龙骨的工地中,模板体统(包括脚
手架、钢龙骨、小龙骨、木枋)所投入资金增大20%。
  2. 材料管理方面:固定夹子的损耗较为严重。首先,固定夹子所用材料较为单薄,施
工中经数次安装敲打,断裂,变形普遍且难以复原。其次,夹子失窃量较大,因夹子体积较
小,容易被盗,且以往所用的钉子为一次性使用材料,在管理方面,所以用工程定量控制每
次发给班组工人的使用量。而夹子为循环使用材料存在回收问题。我司工程为高层建筑,现
完成三层楼面,夹子损耗率为20%。估计完工时损耗率为30-40%。当然,我司在材料管理
方面也有待改进。
  3. 环保效用不大。使用钢管大龙骨只代替了以往木材中的大龙骨部位,小龙骨部分仍
用木枋,故替代量只占20%左右。倘若小龙骨部分也能使用新材料或其它改进材料,如铝合
金,新型塑料则效果可能更为显著。
  4、 结束语
  综上所述,虽然使用碳素钢管代替木枋大龙骨技术在我司工程实践中遇到某些问题,但
不难看出,该技术无论在环保、力学、实际应用等方面,都有着广阔的前景,不仅值得建筑
业同行深入探讨,研究改进,更可将研究范围扩大至造船、采矿等诸多工业部门,不难想象
,新技术的进一步改进利用所引起的一场支柱技术革命。
  参考文献
  [1]《广东土木与建筑》2003年1月第1期 《浅谈模板工程中的一些新技术应用》编辑:
郑皆义
  [2]《混凝土结构工程施工与验收GB-50204-92》
  [3] 《建筑结构静力计算手册(第二版)》。中国建筑工业出版社
     
 
 
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