土木工程的现场施工技术管理应用(上海大学徐卫军)
建筑是历史和文化的沉淀,建筑从早期的以安全牢固为核心,逐步披上爽心悦目的外衣,直到今天又彰显出艺术音乐的内涵,可以说,建筑是一个国家,一个民族传承至今的脉络。当我走向建筑工地的那天,就计划每天以日记的形式,记录施工过程中的点点滴滴,在职业生涯中,不断总结施工技术,创建施工经验,为未来的土木工程工作的技术人,留下一份我毕生追求的厚礼,为增强日记的可读性,一边敬业求技,一边通览文典。
回首我的土木工程建筑的生活历程,足迹遍及城乡,行业也从市政穿插到住建和水利,从土木工程的现场施工到办公室整理资料,从技术的管理应用,到验收总结。谈现场施工技术的管理应用,实乃不是一言两语所能述尽,我本想从土木建筑的力学原理来写,但考虑现场施工人员的实际接受,还是从建筑施工的实践中,来说说那些常被书中遗漏,专家们又没有触及到的施工过程中,那些细枝末节的技术和施工难度,以回应我的对土木工程专业的学习感悟。
对于业内的论文,我读过很多,总感觉不合一线工人口味,于是,我试着以我们传统文化的方式,从每个工种的普通工人的视角,去书写他们通俗易懂的技术和施工流程,去启发他们谋求职业内,创新和发展的新技能。
项目开工前的准备工作,这里就不作说明,这里主要从现场施工技术的管理应用角度,来提高施工技能和施工质量。
我国上世纪80,90年代的项目开工前,总体要求“三通一平”,即通水,通电,通路,场地平整,后来随着网络时代的到来,又提出了“五通一平”,即通水,通电,通路,通电信,通(燃)气,场地平整,建立营地,主要从安全考虑,将生活区,办公室,施工现场三者分开,做到既合理利用空间,又安全,方便施工,做到劳时无忧,逸时无扰(声扰,烟雾,沙尘扰),办公高效。
下面先从瓦工中的混凝土工种的施工,来说说混凝土现场施工技术的管理和应用。目前,现场搅拌的混凝土已成为建筑史话,只有量少或修复用量,不足一辆搅拌车装吨位的,在现场操作,也大都也是人工搅拌,批量用的混凝土,大都是来源于搅拌站,大型的施工企业,自身内部就有搅拌站,混凝土的管理以及与外加剂相匹配,企业内部技术部即可掌控,相对较小的施工企业、通常是进商用混凝土,无论是自家企业生产,还是买进商用混凝土,储运到现场,都必须确保外观表现为浆体丰润料柔和,密闭(搅拌车)包裹有光泽,和易持久有后力,施工浇捣好排气。
楼层建筑面在浇筑前,对于底板是木模板的,一定要提前浇水润湿,因为在底板木模支好后,钢筋才开始绑扎,在这段绑扎钢筋过程,验收木模,验收钢筋,同意浇筑混凝土的流程时间里,木模在风吹日晒,绑扎钢筋使用下,不但会使木模中水分蒸发,拼缝加大,有时还会使木板面上拱扭曲,这时,不进行浇筑前充分的水分润湿,木模就会吸收混凝土中的水分,影响混凝土的水化作用,降低混凝土的强度。混凝土浇筑过程中,因混凝土中水分被木模吸收一部分,就会减小混凝土的流动性,使混凝土短时间内容易板结,混凝土内部不密实,拆模后即出现麻面,影响混凝土的强度和外观美感。木模底板充分润湿后,这种现象就会排除,其原理是润湿木模底板,能使木模拼缝更加严密,不易漏浆,拆模后也不缺棱少角。既保证了混凝土施工过程中,混凝土自身的流动性,更保证混凝土中的水分,不被木模吸收外溢,从而保证了浇筑好的混凝土强度,提高了工程的施工质量,用施工技术和工艺,来为工程质量助力。
这里我来介绍一下市政建设中,常出现“糖心混凝土”路面病症的原因,糖心混凝土就是浇筑后表面已经硬化,但内部仍然未凝结的状态,形成糖心,经常伴有不同程度的裂缝,过去常称为橡皮路面,当然橡皮路还有路基不实,水塘填土等因素引起的,这里主要从混凝土方面,阐述糖心混凝土建筑平面产生的几个原因,浇筑混凝土时,混凝土气温高,与外界温差大,风大,导致混凝土表面水分流失过快;混凝土中沙细,浆多,外加剂掺量高并且缓凝成分多或白糖加多了。遇到这种情况,施工过程中,认真研究,找出问题出现的原因,可通过设法创造优质施工环境,搭建蓬布,减小风力,和降纸外加剂缓凝成分,对混凝土进行覆盖或遮阴,适量均匀喷水养护等措施来解决即可。
拆模后,混凝土结构外观缺陷,体现在蜂窝麻面,孔洞露筋,烂根错台,裂缝缺棱掉角。那么,这些缺陷又因何而来呢?这我从一次次施实践中,总结经验后,得出浇筑混凝土过程中,漏振的极端表现,就呈现在拆模后,构件底部能看到粗骨料和蜂窝状的孔洞。振捣过渡又会导致混凝土离析,骨料减少浆砂多的部位,容易出现干缩裂缝,表面翻浆多孔,拼接的模板容易漏浆,形成拆模后蜂窝状缺陷,有圆弧形的钢模板成型,不容易出现漏浆情况,拼接的木模容易漏浆。
这里顺便再说说,混凝土缺陷“烂根”的形成原因和预防措施及处理办法。烂根,故名思义,是基础,柱,墙混凝土浇筑后,与底扳的部位交接处,出现蜂窝状空隙,影响上部结构的嵌固力,减小上部结构的侧够时的拉应力,在振动或外力作用下,容易侧移,从而破坏建筑结构,因此混凝土烂根现象,不但要预防,而且出现之后,还要稳妥处理。
通常混凝土“烂根”出现的几种原因分别是,浇筑前,未铺设与要浇筑的混凝土同配合比的砂浆;混凝土自身的和易性差,水胶比过大引起石子沉底;浇筑的混凝土过高,混凝土进仓时,集中在一处下料太多引起混凝土离析和石子集堆;施工工艺中振捣不密实;模扳内壁清理不干净,后浇筑前与根部接触处湿湿不到位;根部以下,浇筑后,没有进行间歇(通常为1小时以后,待下部沉降密实后)直接往上浇筑。预防的措施通常有以下几点,竖上结构的模内,通常都要在用水湿润上下接触面后,铺设与将要浇筑的混凝土同配合比的砂浆,砂浆用吊斗到现场,然后用铁锹铲入模板仓内,均匀布满根部接触面,不能泵车直接泵送或吊斗入仓,以防出现布不到砂浆的死角而引起“烂根”;严格分层浇筑,以防一次浇筑过厚而引起振捣不密实或漏振引起“烂根”;木工的模板拼缝需严密,钢筋工的垫块需均匀布置,木工合模前,检查模板是否清洁;浇筑的混凝土坍落度,需严格控制,防止离折;按要求振捣密实,及时对混凝土进行养护,保证足够的养护时间;正常根部在根下部浇筑完毕后1到1.5半小时后,待混凝土沉实,(底板导墙要求沉实3小时后)再浇筑上部混凝土,以防止根部混凝土下滑造成烂根;在超过5小时以后,应留施工缝,浇筑上部混凝土时,在模板底部周围用混凝土进行维护,防止浇筑时,混凝土中浆外流而引起烂根,待浇筑完后,再将下部模扳外围的混凝土铲平,维护的作用有两个,防止漏浆,固定接触处模板。
混凝土浇筑过程中,浇筑时间是有要求的,混凝士从出搅拌场时间算起,到入仓浇筑结束,必须在5小时之内,这是为防止混凝土浇筑出现冷缝,两次浇筑混凝土时间,不能超过1.5小时,交接处用振捣棒及时搅动,保证两次浇筑的混凝土融合一体,浇筑混凝土应持续进行。在一次浇筑混凝土,超过50cm到60cm厚的浇筑仓时,需分层浇筑,在第一层与第二层浇筑的时间间歇,要尽可能的缩短,应在前层混凝土初凝之前,将第二层混凝土浇筑完毕,否则,要留施工缝。在水利施工泄洪洞时,压力钢管直径较大,四周围浇混凝土时,常常是分层浇筑,消力池两侧挡墙浇筑混凝土时,要注意木工模板的错台以及加固,尤其在消力池与海曼段接合处,两侧高出消力坎的挡墙,加固最好采用直径较大的钢筋,围模焊接加固,防止浇筑混凝土时爆模和错台。混凝土浇筑的施工过程中,必须定时检测混凝土的塌落度,详细记录每一搅拌车混凝土到达现场时间,入仓时间,每一搅拌车浇筑混凝土结束的具体时间,便于核查,万一出现浇筑瑕疵,既可追溯到那车混凝土出场及搅料情况,又可发现是否是施工因素造成的原因,还可从拆模后的结论逆查出瑕痕原因,是否是混和比失调导致,便于总结原因,避免今后施工中再出现类似原因,从而把好施工过程中的每一道质量关。
如果浇筑的混凝土总是开裂,主要因素大都是养护时间差错或养护方法不当引起的,总的原则是普通混凝土终凝前进行养护,防水混凝土终凝后进行养护。其原因是防水混凝土(或防水砂浆)水化反应之后,会形成一层增水膜,起到防水补水的作用,所以必须等到防水混凝土水化反应(终凝)之后,再去洒水养护,确保混凝土起到防水作用。终凝后及时养护,一旦养护不及时,混凝土内部的水分将会迅速蒸发,随之出现龟裂,抗渗性能急速下降,有时会丧失抗渗性能,因此,把握好养护时间和养护方法,也是提高工程质量的一个重要环节。
浇筑楼面时,对于板钢筋过密,混凝土入柱比较困难时,施工中怎样让混凝土入柱仓浇筑呢?我们通常采用两根振动棒,一个直径70mm的棒头,一个直位40mm的棒头,大的棒头直接插到柱底。小的棒头在混凝土入口处振捣,增加混凝土的流速,护送混凝土入柱仓,等混凝土灌进柱内,根据混凝土入仓量的情况,慢慢往八提棒头,保证柱子每个地方都振捣到位,充填混凝土,这样才不会出现大的蜂窝和露筋。
混凝土浇筑完成后,混凝土强度随着时间的流逝而强度不断上升,具体的说,就是在正常情况下,浇筑完后一天后混凝土强度可达25%,如果平均气温在20度左右,使用早强剂养护,三天后混凝土强度可达到50%到70%,一个星期后,混凝土强度可达到80%到90%,混凝土等级以三个月07为代表,以28天实测抗压强度为准,混凝土构件采用一周抗压强度检测,如果现场达到设计强度的75%,则可以按规范拆模。那么,拆模过早,又有哪些危害呢?混凝土低于拆模强度时拆模,会加大混凝土的慢慢变量,导致结构变形,对于一般构件,如基础的侧模,圈梁的侧模,没有达到拆模强度时拆模,混凝土强度不足以支撑自身重量,会出现塌边,裂缝,麻面等外观缺陷。对于承重构件,如现浇面过早拆摸,会导致楼面下沉,边缘产生裂缝,对于大梁,悬臂构件,过早拆模,一旦出现裂缝,这缝会导致后期的梁,悬臂断裂,过早拆模,易在受压区出现裂缝,甚至受压区被破坏,造成安全事故。因此,施工中应杜绝过早拆模,为保证施工质量和施工安全,在混凝土达到拆模强度时拆模,在承重构件下方,最好还要用钢管或盘扣架按施工规范回顶,回顶钢管或架顶端与构件按触处,垫上施工木板,使构件回顶的构件内受力均匀。
对于工程人中,常说的混凝土碳化,其实是指混凝土中碳酸盐逐渐与水泥基质发生反应,使得混凝土中的碱性度降低,会削弱混凝土对钢筋的保护作用,化学反应原理是氢氧化钙与二氧化碳和水,在适合环境下,反应生成碳酸钙和水的过程。混凝土碳化的危害有,钢筋锈蚀;增加混凝土的收缩,不利于养护保养;增大抗压强度;降低抗拉抗折强度;加速混凝土老化。
为保证高架桥的安全性,对于高架桥建筑中所用的混凝土,是有严格标准的,因为高架桥的柱,墩都是承重结构,并且全天候暴露在空气中,面临诸多恶劣天气环境,因此安全考量放在首位,柱,墩高度在30m以下,圆柱圆墩用C30混凝土即可,方柱方墩,尤其是空心墩,均应采用C40混凝土,柱墩超过40m高,采用C40混凝土,运力结构盖梁采用C40混凝土,如果是普通结构盖梁,采用C35混凝土,主要考虑混凝土强度与结构相匹配,达到经济高效原则。
垫层有什么作用?故名思义,垫层位于基础与土层之间,正常用C15或C20素混凝土都可以浇筑,其作用首先是土基水稳状况不佳时,改善土基的水稳状况,提高上部结构的水稳性和抗冻胀能力,减少土基变形,其次是在基础底板在土层上找平,通过混凝土厚度的不同,来弥补土方开挖时的高低误差,使基础在同一个平面上均匀受力,减少地基沉降造成的下沉裂缝,垫层更是方便施工,方便木土画线定位模板,也为钢筋工和水电工的施工,带来更多施工方便。还有将钢筋与土层隔开,避免钢筋污染和地下水浸入,引起钢筋生锈和腐蚀的功能。
温度裂缝,就是混凝土在浇筑硬化过程中,产生大量的水化热,不能继续散发,混凝土表面和内部两处散热不均匀,外表散热快,内部散热慢,使内外热胀冷缩程度不同,在混凝土表面形成一定的拉应力,也就产生温度裂缝,影响表层裂缝的因素很多,混凝土自身的质量,浇筑过程中的振捣,散热时的风向,气温等。这些纵横交错的缝,都发生在施工期间,深层与贯穿的裂缝,一般与结构或构件短边方向平行或接近于平行,裂缝多发生在混凝土浇筑后2到3个月或更长的时间。浇筑大体积混凝土,注意的就是“温控”中的四个细节,最大温升值小于50设氏度,外表和里面的温差小于25摄氏度,降温速率不宜大于一天2摄氏度。拆除保温覆盖时,表面与大气温差小于20摄氏度。
验收是一场满足视觉,感觉的美好体验,尤其是验收钢筋,那棋盘般般的整齐,那横竖成行,有规律的排布,那圆滑滑直径在3mm到4mm的扎丝圈,列队于钢筋肩部,那种往昔与工友们同吃同住,同流汗,撸起袖子加油干的往事,唤起我阵阵工友互动情,那互助,互帮,互学的感觉,历历在目,所以说,验收更是对工友情的一次次美好回忆。
那么,钢筋验收,究竞验什么呢?我先来谈一谈钢筋锈的问题,钢筋锈分为三种,第一种为浮锈,是钢筋接触空气中的水分,通过空气中的氧气进行氧化反应,生成氧化铁,通常呈黄褐色,施工过程中,不需要处理,可正常使用,第二种为陈锈,呈红褐色,在钢筋外表,阻碍钢筋与混凝土之问密切接触时的粘结力,影响建筑结构的质量,使用这类钢筋,需用除锈剂或砂纸,钢丝刷等,将陈锈处理干净后,再用于建筑结构中,笫三种为老锈,呈现为深褐色或黑色块状结构,表明钢筋已经因存放不当,性能已经出问题了,不能使用于建筑物结构中。
钢筋的接头,对于冷搭接,要保证搭接长度,径差不等的钢筋冷搭接,依直经较小的钢筋搭接長度计箅;对于焊接,要保证焊接质量,双面焊和单面焊的接头長度不一样;对于套管连接,有丝头的那端钢筋,端部要用砂轮机磨平,不切平磨平,会影响有效丝長,同时,套管两端钢筋在套管内,会形成虚接触,达不到受力要求。
现场施工中,施工员最好要读懂图纸的设计意图,这样,施工起来就得心应手。比如,站在楼梯边,对于楼梯四周的梁,柱施工,就要按楼梯是否抗震来思考,存在质疑时,就应联想到抗震设计一般都尽量避免楼梯参与其中,这样施工中,楼梯周边的梁和柱,都是承重柱,承重梁,因此,梁和柱钢筋绑扎时,就是全程加密。从结构原理上来说,与主体结构整体浇筑的楼梯,是属于上下平面中斜向支撑构件,对结构的整体刚度有很大影响,斜撑虽可以增加结构的抗侧刚度,增强了整体框架的稳固性,但楼梯作为斜撑,根据几何图形(三角形稳定性)原理,楼梯就承担了框架中更大的荷载,而由于楼梯间净高的限制,住建结构通常使用厚度较薄的板式楼梯,我们都知道,薄板构件的承载力不大,根本无法承载地震冲击中,结构分担给楼梯的荷载。而楼梯作为建筑中,面临紧急中的逃生通道,首要的功能是安全,畅通,利用薄板式楼梯来抗震,无疑是增大逃生风险。有些在中间半层处,带有休息平台的搂梯,打断了竖向构件的连续性,使设计用来抗弯和抗压的全程上下高筑结构产生短柱效应,在水平地震力冲击中,极易发生脆性的剪切破坏,从而影响结构的抗震效果。我们为保证楼梯的安全,畅通,通常在楼梯下端设计滑动支座,来隔绝地震力的传递,施工中通常在楼梯与楼层接合处,进行隔断处理(如果在支座处,让楼梯构件直接与楼层上地坪接触,既不利于地震极端情况下支座的滑动,还会产生震动时的拉应力),这种隔断可以使用单层聚四氟乙烯板或者双层塑料板片。也可以在按触面位置,分别预埋带钢筋锚杆的钢板,再在钢板亡间满铺石墨粉,这样做,混凝土的结构表面,看起来是比较平整,实质是粗糙的,如果在支座处,让楼梯构件与建筑面层直接接触,既不利于支座在极端情况下支座的滑动,还会产生应力集中,从而导致在正常使用的时候,也会产生裂缝的破坏,在接触面与建筑面层之间,留有空间,并用压缩好的聚苯板来填充,这样既给支座的滑动留出空间余量,也能避免正常使用中的微错动时,对建筑面层产生的破坏,在踏步转角处,进行建筑处理后,既美现又实用。
从结构力学,如何看搂梯滑动支座的设计原理呢?通常在楼梯的下端起步处,设置滑动支座形式,用来减少楼梯参与结构整体抗震,如果不放置滑动支座,在主体结构发生水平位移的时候,由于固端支座弯矩的力传递,楼梯在传递力达到一定值的作用下,也会产生相应的位移,发生弯折扭转变形,很多楼梯都是薄板型构件,随着主体结构在地震中,传递来力的不断加大而毁坏。而在滑动支座下,当主体结构发生弯曲的时候,支座在弯矩的方向上,对楼梯是没有力的约束作用(滑动),这就断开了弯矩的传递力途径。避开了楼梯随主体结构一起在地震指接下舞蹈,楼梯与主体结构之间产生了相对的滑移,从而避开了楼梯在地震中与主体结构的刚性连结,确保楼梯在地震中,成为人们逃生的安全通道。
从设计的角度看,如何选择梁式楼梯和板式楼梯呢?就必须从结构力学原理中,去了解梁式楼梯和板式楼梯的优缺点,从而根据具体情况,依据经济,安全,高效的原则来选择。
常见的AT型板式楼梯,楼梯板的支座,是位于楼梯上下两端的建筑平面的梯梁上,当竖向荷载(人或物等)作用在楼梯上面时,荷载沿板的長跨方向,向上下两端传递到支座,这时,楼梯的跨度就是这块楼梯板的水平投影长度。对于梁式楼梯而言,楼梯的踏步板,是被两根平行的斜向梯梁支撑,荷载(人或物等)的力传播途径,就变为沿梯板的短跨方向,传递到斜梁上,再由斜梁传递到主体结构,这时,楼梯板就可看成是跨度为楼梯宽度的单向板,通过计算公式,均布荷载作用下,简支构件跨中弯矩为
M=ql㎡18
在相同荷载作用下,跨中弯矩与跨度的函数关系示意图为
构件的跨中,弯矩会随着其跨度的增大而呈平方关系增加。
梁式楼梯的踏步板跨度,要远小于板式楼梯在水平投影上的跨度,梁式楼梯的梯板受到了弯矩也会远小于板式楼梯的弯矩,梁式楼梯板的厚度,是可以做得更薄一些,楼梯的受力路径也更加清晰,从结构原理上分析,梁式楼梯更具有优势。然而,日常住宅建筑中,我们还是选择板式楼梯,其原因有两个,首先是随着现代精致生活的到来,住宅建筑设计的荷载,明显的减少,主要是人和常用生活物品重量,不承受过去那种农机,农具,机械加了等大重物件了,这说明住宅建筑楼梯,承受荷载变小。另一个是建筑方面的原因是,因为住宅建筑的楼梯间,还存在净空限制,且跨度都较小,在小跨度范围内,依靠薄板式楼梯,就能承受现代的设计荷载,同时还能节省空间,防止楼梯碰头。但当跨度比较大的时候,使用板式楼梯就必须增大梯板的厚度,导致楼梯的自身重量大幅度加大,梯板所配的钢筋大部分都被用来承受楼梯的自身重量,这多用材料造成浪费,也更不安全。在这种大跨度中,选择楼梯类型,就宜选择梁式楼梯,无论楼梯间有多長,梯板跨度都始终等于楼梯的宽度,梯板的厚度就可以大大降低,因此,在大跨度且净高充裕情况下,梁式楼梯是最佳的选择。
在剪力墙结构中,将楼梯布置在剪力墙环绕的位置,使楼梯周围的竖向结构刚度远大于斜撑作用能提供的刚度,这也是搂梯四周的承重柱,立筋设计较粗和箍筋加密的主要原因,即便楼梯与结构整体浇筑,也能保证楼梯上接收的地震冲击力很小,从而保证楼梯的安全。
到此,楼梯的抗震构造措施应该怎么做呢?我们首先要弄明白,什么足楼梯的抗震构造措施?楼梯的抗震构造措施是指保护楼梯自身,在地震或超强外力作用下更安全,就好似人在流行性感冒面前,增強体质提高免疫力一样。而楼梯参与整体结构抗震,则是指楼梯要作为斜撑,来帮助整体结构抵抗地震时的作用,就好似人在流行性感冒面前,做志愿者一样。作用的方向不同,前者是对内,后者是对外。ATa型楼梯,由于是应用在框架结构中,并且设置了滑动支座,不参与框架整体抗需,为提高ATa型楼梯在地震中的牢固性,就只需要抗震构造措施,不需要参与结构的抗震计算。与没有抗震构造措施的普通AT型楼梯比较,楼梯上下两层钢筋,都是双层双向设置的,上下两层水平分布筋都需要设计弯钩,使得上部和下部的水平分布筋,在弯钩处上下重叠,形成封闭箍的力效应,这为更有效地抵御地震作用下,水平位移带来的跨中负弯矩和剪力。而普通的AT型楼梯,楼梯上层钢筋板,只需设计在从楼梯上下两端算起,向下或向下分别四分之一跨度的位置,也就是梯梯上层板钢筋中间是断开的,楼梯斜面最上端和最下端都是楼梯总跨長的四分之一,中间留下总跨的二分之一是单层钢筋板,即只有底层钢筋板。并且水平分布筋不设置弯钩。在锚固位置,ATa型楼梯的锚固长度,都在抗震条件下的锚固长度即LaE和LabE得出的长度,而普通AT型楼梯的锚固长度,却依据La和Lab,没用抗震条件下的锚固长度。梯梯底部钢筋的锚固长度,无论直锚还是弯锚,有抗震构造措施的ATa型楼梯,都要更长。我们再来细究一下,如果在框架结构中,不设置滑动支座,楼梯就需作为斜向支撑构件,参与整个结构的抗震计算,也就是ATC型楼梯,相比ATa型楼梯而言,梯板的下部,就需按照抗震锚固的要求,锚入上下的梯梁内,同时,还需要在梯板的两侧,设置边缘构件,这种边缘构件要单独设置,附加了封闭箍筋。并对纵向的钢筋进行加密,这梯板两侧的边缘构件,在封闭箍筋和纵向钢筋上下两层都加密的作用下,就形成了两条暗梁,提高了楼梯整体结构的抗侧刚度,从而对整体结构的抗震,起到斜撑稳定的作用。我们在建的2号楼A幢,两个楼梯中,靠近厂区主道的楼梯就是一个设置滑动支座,里面的一个楼梯就是没有设置滑动支座,楼梯梯板两侧用了直径8mm,長15Cm,宽7cm的箍筋,上下各加密钢筋一支,長度和规格与梯板钢筋的長度和规格相同,担当起边缘暗梁的功能。
为确保楼梯的安全性,在建筑处理的最后一道工序中,楼梯间,公共通道抹灰时,还要满挂钢丝网,切不可大意疏漏,因为楼梯间,公共通道作为应急的消防通道,如遇火灾事故时,钢丝网不会造成墙表面砂浆,遇火开裂而脱落伤人,地震来临时,满挂钢丝网,能保证抹灰层的整体稳定性,与墙体共舞,不至于脱落,影响人员安全逃生。
对于工程施工中,与原建筑相邻近的部位施工,可能现在设计的图纸又没有,这就要求施工员们,掌握现有技术的基础上,充分发挥思维能力,在具备扎实全面的施工技术和施工经验中,去寻求稳妥的方案,对于这种零零落落的小区域,该设置梁,柱,板时,就要自己根据以往经验,并掌握相应的钢筋配筋方案,对于板面的配筋,一般配筋率在0.25%到0.5%之间,而对于梁,柱,配筋,配梁的上下水平主筋,柱的竖向主筋,相信,做过工程的施工员,钢筋工们都会,对于梁,柱的箍筋配置原则,我们需要掌握,梁的配筋率一般在0.5%到1.2%;小型建筑柱子的配筋率一般在1.5%到5%之间,小型建筑中小型柱子的配筋率适当小点,大型柱子的配筋率适当大点,但不能超过5%,否则会发生超筋破坏。这里的配筋率多大,是根据梁,柱所处具体环境而确定,通常支座边的梁,或柱端算起,单元内的箍筋总体积除以单元内的箍筋以内的混凝土体积,箍筋以内混凝土体积=单元内混凝土总体积减去保护层混凝土体积再减去箍筋直径范围内的混凝土体积,为说明问题,我举个柱子箍筋的设计配置例子,来演示一下。柱子的配筋因柱子每种结构大小不一样,配筋率也不一样,正常柱子的箍筋是按体积配箍率来配置的,也就是箍筋体积相对于柱子核心区体积的含量百分比,正常情况下,大于等于0.75%,为理解,我再具体计算,假如有600mmX600mm的柱子,取上部加密区1米内箍筋是8个,间距为100mm作为一个柱单元来计算,这个单元内箍筋的体积计算时,要将每一套箍筋中,4个大小箍筋重叠的箍筋体积扣除,即如下示意图中,4条红色线段的地方应扣除,如图
即重叠部分只算一次,四个小箍筋顶部不计入箍筋体积内,这个单元箍筋体积就等于箍筋面积乘以总长,即Vs=50.3X552X8=222124.8毫米立方
柱子核心区体积,指箍筋内皮以内的混凝土体积,也就是单元体积减去箍筋内皮向外的保护层体积和箍筋上下垂直方向的体积,即这部分边长为600减2倍保护层厚度再减2倍箍筋直经
B=600一2X20一2X8=544米
这单元柱子核心区体积则为
V=544平方乘以1米=29593600毫米平方
然后把单元内箍筋体积除以核心区体积,Pv=Vs/Vc=222124.8/29593600=0.75%就得到了体积的配箍率。计算好加密区的体积配箍率,非加密区将箍筋间距增加一倍即可。
施工过程中,常有钢筋工来问,遇到地下室内外板墙绑扎时,水平分布钢筋究竞在立筋的内侧,还是外侧,现在我从结构上来分析给大家,供参考,对于地下室外墙(挡墙)而言,挡墙抗弯主要靠竖向钢筋(立筋),挡墙保护层一般为30mm到50mm,水平分布钢筋在内侧,可使构件中有效高度更大,同样承载力的情况下,配筋量更小,相对经济;我刚入职时,施工的挡墙基本就是这样,可能那时设计也是这样。后来在这种施工过程中,根据前期工程的反馈效果,随着大发展大建筑时代的来临,很多项目的车库,不是80,90年代的几十米長,而是今天的几百米甚至更長,加之施工过程中,对挡墙保护层控制不到位,导致挡墙外侧混凝土收缩,外墙出现明显裂缝。为了抑制收缩缝的展开,就把水平分布钢筋放到外侧。还有一种方法,就是水平分布钢筋仍放竖向钢筋内侧,在竖向钢筋外侧,挂上一层4毫米或6毫米,间距为150mm或200mm的钢筋网,用以防止挡墙外侧混凝土因面积过大,收缩而裂缝,这也是目前施工过程中,常用的外挡墙施工方法。内墙的水平分布钢筋,都在外侧,与墙两边柱子的箍筋在外侧是同理。
在施工现场,面对剪力墙中的暗柱,楼梯梯边两侧的暗梁,有工人会问我,为啥在施工图纸中,剪力墙暗柱的箍筋间距标注为150mm,而带班却叫绑300mm,我告诉他们,剪力墙墙身的水平分布筋,可计入暗柱的体积配筋率,只是在水平分布筋与暗柱竖向钢筋交接处,再加上拉结筋(拉钩),在柱子区,两条水平分布筋和拉结筋就起了一个箍筋的作用。楼梯边缘两侧的暗梁,也是同理。二次结构施工中,主要是了解构造柱的设计,哪些地方需要设计构造柱呢?根据以往的实践和规范,首先墙長超过5m或墙長大于层高2倍时,墙中部需设计一个构造柱,增加墙体的稳固;墙体转角处,由于墙体受力在转角处,承载力的方向极易改变,设计构造柱,增强墙体转角牢固;砌体墙丁字接口处,与转角处原理相同;门窗高大于2.1m时,需设计构造柱,因为门是人出入场所,窗是截取部分墙的洞口,门窗周边用以设计构造柱,来提高门窗的安全性;女儿墙通常要设计构造柱,来增强墙体抗风力,外力等作用。
绑扎柱子时,对于柱子竖向钢筋直径大于25mm的预留柱筋校正,是因为前次打灰时,柱子立筋定位不准,致使柱子大小箍筋无法套进时,需校正竖向柱筋,使箍筋能顺利套进,同时又能保证木工封模不受影响,通常用钢筋扳手先扳倾斜,然后用下图工具,放在钢筋扳手上部,然后下按,将调向里边的柱竖向钢筋,再向反向扳,使柱竖向钢筋垂直,校正,这是调直较粗柱筋的辅助工具。如图
绑扎柱子过程中,按照结构施工原理,箍筋的135度的锚固角,应从柱子底部,按逆时针,呈螺旋状向上,这便于浇筑混凝土时,振动棒向上慢拨,既能保证混凝土振捣密实,又能使振动棒顺侧拨出,因为,振动棒的头是逆时针方向紧,顺时针方向松,柱子绑扎完成后,应在柱子上,中,下,挂上垫块,保证柱子四边保护层。
柱子,剪力墙绑扎完成后,木工即来封模,这里说一下木工常犯的错误,很多木工将模板定位钢筋,焊接在柱或剪力墙的竖向受力钢筋上,这样操作虽然方便,但焊接处钢筋直径被损坏,导致被焊的柱子四个角,那四根竖向钢筋焊接处的强度削弱,塑性破坏,影响设计效果。正确的做法有两种,一种是用电钻,在柱,墙根部的混凝土平面上,打眼10cm左右深,插上10mm直径的钢筋,外留10cm左右,支个20cm的柱脚模板或剪力墙脚模板,先打好柱脚或墙脚,然后支柱脚或墙脚的上模,浇筑混凝土。另一种做法是,在绑好的柱或剪力墙上,设置两道水平定位钢筋,第一道在混凝土浇筑前,预留插筋,然后在预留插筋上焊模板定位钢筋,第二道设置在柱或剪力墙的中部或顶部,框架柱为水平定位箍筋,剪力墙为形似梯子上横档钢筋(亦称梯子筋)。如图
绑扎梁前准备,将箍筋,垫块,垫铁,绑丝,撬棍,方木等都准备到位,尤其绑扎箍筋较長(即梁较高大于30mm高梁)时,还要将拉结筋(拉钩)准备到位,绑扎60mm以上梁时,为保证梁底垫块均匀,通常用小箍筋四周,绑上6到8块40mm厚的垫块,每隔1m,放置一个这种绑好垫块的小箍筋,起绑扎的钢筋梁底部与梁底模板之间的垫块作用,也可根据具体情况放置疏密,关于梁箍筋两边的侧向垫块,最好在梁上绑扎好的同一组箍筋中,大箍筋外侧两边,绑上厚20mm,長宽均为40mm的垫块4个,即箍筋两边各两个垫块,保证梁侧向保护层厚度为20mm,沿梁方向,每一米左右長放置一个绑有垫块的箍筋。这种绑扎,避免了垫垫块时,因梁太沉,而撬不起来,甚至用葫芦吊梁而损坏梁底板等,保质梁绑扎质量时,还节省人力,这里顺便提醒一下,在梁底二排钢筋与底排钢筋之间,放上垫铁,一般钢筋工都能做到,但在梁上面筋与二排之间,却很少有人放上垫铁,按理说,也应该放上垫铁,因为当上二排钢筋多根时,没有处于箍筋锚固角处的二排钢筋,很容易与面上钢筋碰到一起,放上垫铁,即可隔开,保证两根钢筋间距中,浇筑混凝土时。有混凝土充填其中,从而保证了工程质量。
绑扎板平钢筋时,应严格按照规范画线布置钢筋,保证钢筋间距,保证钢筋搭接長度和锚固長度,做到钢筋位置准确,尤其是放射筋,挑臂端在上,支座内在受力钢筋下部,确保挑筋的功能在受力过程中正确。
绑扎二次结构时,做到门窗宽度大于2米时,门边设置构造柱,窗边设置抱框柱,保证门窗的牢固安全。
至此,我们就完整的知道了,钢筋验收的内容了,我在这里概括了有十条……。
砌墙过程中,马牙槎凸凹部分的上口,砌成45度的作用是什么呢?严格来说,现有的规范中,并没有这样的要求或规定,而是根据现场施工的经验来做的,马牙槎凸凹部位均为直角时,在进行混凝土浇筑时,如果混凝土的塌落度不足,或振捣不到位时,就会造成凸,凹的上端缺灰,做成45度倾角,能够解决这类施工弊端,如下图
对于建筑物的防震挑战,主要是结构工程师的工作,目前我国推出了“三水准设防”目标和“两阶段设计”方法,来达到建筑物,在地震时的安全可靠。详细一点就是小震不坏,中震可修,大震不倒。设计方法亦称设计手段,第一阶段承载力验算,简洁说就是小震能产生多大力,需要多大柱子,梁,怎样的配置钢筋,达到运动后的“健身”,第二阶段是弹塑性变形验算,比较复杂,还需结构工程师全面考虑,地震来临时建筑物的相互作用,建筑构件的相互传力,逃生人员的安全逃生通道环境。简单说,就是采用三条地震波来模拟建筑物,在大震中的破坏程度和变形模态。目前,一般建筑物不进行第二阶段的计算,是通过概念设计和构造措施,来达到目的。概念设计的内容可分为合理的结构布置,如强柱弱梁,强剪弱弯等,结构工程师通过应力分析,在图纸说明中针对性的标出。构造措施就比如配筋率,配箍率,竖向构件的轴压比限值,梁的受压区高度限值,钢筋的锚固长度,搭接长度,建议用的混凝土标号等等,这一系列的手段,就是确保结构,在地震中有足够的延性以及合理的破坏顺序,为地震发生时,逃生人员争取足够的逃生时间。其实,要保证结构的真正安全,从设计到施工的各个环节,都必须层层把关,尤其是施工现场中,工人们的思想素质和技术素质不断提高,直接影响到工程质量。执行力不到位,再美好的设计,也只能在梦中,这是所有人都明白的道理。
梁上开洞,也是施工现场常碰到的事,尤其是房屋改建以及前后期工程接合处的建筑物中,要通过梁上开洞,将管气,管电顺利送达到目的地。高规对框架梁上开洞,是有明确要求的,这种要求靠死记硬背,很难,从结构设计上去理解,掌握原则,在任何梁上开洞,都是轻车熟路,记得在新加坡的实龙岗中学二期工程工地施工中,电工工長余敏聪与我聊工作,他说马上要在这前期的成品梁上开洞,我们电工才好施工。我详细问他开洞的准备工作,他说,开的洞口直径为10cm的洞,开孔机,钻头都准备好了,现在是技术员去请示总工和监理。我仔细看后,施工开洞梁周围的环境,就拿起开孔机械,开启洞口了。当监理和工程师都来到现场时,洞已被我开好,他们所带图纸上标注的开洞位置及尺寸,与我开好的洞口完全吻合,那监理验收时开玩笑说,“徐工,真是艺高胆自大!”,我回敬他一句,感谢您的“呵护”,否则少不了挨骂和罚单。这简短的对话里,其实蕴含的不仅仅是现场施工的技术内容,更重要的是技术熟练后的担当精神!
框架梁上开洞时,洞口位置宜位于梁跨中1/3的区段,洞口高度不应大于梁高的40%,我所选打洞的位置在梁的受力最小处的三分之一,在屋面下是60cm,加上在楼层建筑面至少20cm,因此梁高80cm,我开孔直径只有10cm,因此小于40%。当然在梁绑扎时的施工现场,进行梁上开洞,应进行承载力验算,按照要求将洞口内的钢筋割去后,在梁上洞口周边,应配置附加纵向钢筋和箍筋,用以补强,洞口较大的圆时,还要配置比洞口直经大5cm到10cm直径的圆环筋两支,梁宽的还要配成3到5支的圆环,即环向补强钢筋,然后用等于梁宽的拉结筋,将这几根环向补强筋连结,固定在洞口周围,起到一个圆环梁作用,保证开洞后的洞口周围安全,与包窗柱结构原理相同。所有的配筋,均应符合计算和构造要求。在梁上承受的荷载时,大部分情况都是均布荷载,均布荷载作用下,梁的跨中弯矩最大,剪力最小,而开洞后主要损伤的是前弱构件的抗剪能力,少数洞口对梁的抗弯能力有影响,但也不是很大,洞口上下距梁的上端边和下端边都应大于20cm,洞口周边加强措施上,采取在洞口上下附加纵筋,纵筋两端入梁内,从洞口边缘算起,洞口上下设置小箍筋,左右两侧设置箍筋加密区,加密长度可设梁高的1/2,箍筋间距为5cm,不小于La,这是梁上开洞的基本要求。穿墙风管处理时,结合通风图纸,明确穿墙风管位置及尺寸;墙体砌筑时,必须遵守砌体排版图;风管穿越防火分区时,还需严格按照图纸及图纸节点,进行防火封堵。
看到机器人走进施工现场,我感慨万千。我经历了水准仪测量,经纬仪校点,乃至今天使用了GPs放线;经历了『搅拌机一响,黄金万两』的小斗车,在施工现场的竹笆上推混凝土入仓,到如今的搅拌站批量成品混凝土,罐车装进施工现场,通过天泵,地泵,溜槽入仓的时代;经历了泥水匠用手握的铁板抹灰,到如今的机器人用机器快速抹灰……。时代的脚步飞奔向前,我们土木工程人,只有在实践中,去捕捉我们时代中应运而生的机遇,去点燃我们心中的职业梦想,去开启蕴藏在土木工程施工领域中的无穷智慧,来丰富属于我们这个时代的建筑内容,才是我们每一个土木工程人应尽的义务。
参考书录,
1.《建筑抗震设计规范》,2010年5月31日发布
2.《建筑抗震设计规范》GB50011.1.0.1
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