盤瑞符

（十一冶建設(shè)集團有限責任公司  廣西  柳州  郵編545007）

 

    砼現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的模板和支架工程是砼工程中重要的組成部分。模板和支架的費用往往超過砼本身的費用，甚至超過砼與鋼筋費用的總和。在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，如何加快模板、支撐材料的周轉(zhuǎn)、降低工程成本是建筑業(yè)十分關(guān)注的課題，這就涉及到整體式結(jié)構(gòu)拆模期限的問題，如何科學地制定砼現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)拆模期限，正是本文所要探討的問題。

 

    我國《砼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204—2002在模板拆除一節(jié)規(guī)定底模及其支架拆除時強度應(yīng)符合設(shè)計要求；當設(shè)計無具體要求時，砼強度應(yīng)符合表4.3.1規(guī)定。

 

表4.3.1    底模拆除時砼強度要求

 

    由于該規(guī)定為質(zhì)量驗收規(guī)范而不是施工工藝規(guī)范，所以在原則性地作了上述規(guī)定后并無其他要求性條文，至于如需提前拆模和拆模后施工荷載超出設(shè)計使用荷載而必須設(shè)置支撐等問題，尚應(yīng)在施工工藝規(guī)范中進一步明確。

   

    眾所周知，我國砼工程大量應(yīng)用是在第一個五年計劃期間，水泥砼技術(shù)是從前蘇聯(lián)學來的，關(guān)于現(xiàn)澆砼工程拆模期限一直延續(xù)至今，上世紀50～80年代大量的工業(yè)與民用建筑現(xiàn)澆砼工程采用150#～200#較低的強度水平，這是從當時國家、經(jīng)濟實力出發(fā)最大限度的節(jié)約水泥，節(jié)約建設(shè)成本考慮。對較低強度砼構(gòu)件(主要指150#)模板拆除期限控制在上述標準還是適宜的。但隨著綜合國力的提高，砼應(yīng)用強度不斷提高，大量梁、板工程采用C25～C40，結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全度有了明顯的提高，在這種情況下，拆模的期限是否有必要固守原來的標準，的確是個需要研究的問題。特別是當前進入商品時代，建筑工程工期越來越短，而造價越來越低，為了滿足工期要求，施工企業(yè)不得不準備大量的模板、支架材料大大增加了施工企業(yè)的負擔。

   

    對于砼梁、板受彎構(gòu)件，不是從設(shè)計承載力出發(fā)而是從設(shè)計的砼立方體抗壓強度標準值要求來限制，顯得過于機械。筆者認為原GBJ204—83中，在規(guī)定了拆模需要的強度時，同時注有：如需提前拆模，可根據(jù)砼實際強度與當時的荷重經(jīng)計算確定的條文適宜的。

 

    從鋼筋砼受彎構(gòu)件強度計算中可知，砼強度等級的提高，對受彎構(gòu)件承載力的提高是很小的。例如單筋矩形截面梁，HRB335配筋率ρ=1％，砼強度從C20提高至C25，其承載力僅增加了3%～4%，這就是有經(jīng)驗的結(jié)構(gòu)工程師避免選用較高強度等級設(shè)計梁、板結(jié)構(gòu)的原因，目前設(shè)計中受彎構(gòu)件砼強度提高的原因如下：

   

     (1)《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》50010—2002依據(jù)結(jié)構(gòu)環(huán)境類別和設(shè)計使用年限，從結(jié)構(gòu)耐久性出發(fā)，規(guī)定了最低砼強度等級，如=b類環(huán)境結(jié)構(gòu)最低砼強度等級為C30

   

    (2)建筑物高度增大，使下部承重柱往往需要較高的強度等級以承受較大的垂直荷載和地震荷載。為方便施工，梁、板(包括地下室墻)取同一等級強度。因此，可以說上述砼強度的提高并不是受彎構(gòu)件本身承載力要求來選擇的。

    由受彎構(gòu)件承載力計算^[2]，可知(單筋矩形截面)：

    [M]=f_yA_S(h₀-f_yA_S／2bf_C)

       =f_yA_Sh₀(1-0.5ρf_y／f_C)

       =f_yA_Sh₀ γ_S    ……(1)

 

    式中：γ_S =1-4.5ρf_y／f_C

     [M]—容許彎矩設(shè)計值      ρ—受力鋼筋配筋率ρ=A_S/bh₀

     bh₀—截面寬度和有效高度   A_S—受力鋼筋截面積

     f_C、f_y—砼軸心抗壓、鋼筋抗拉強度設(shè)計值

    單筋矩形截面梁配筋率取ρ=1.2％；1.0％；0.8％ HRB335鋼筋、構(gòu)件強度等級從C15至C40代入(1)式制成下表：

 

砼強度等級對受彎構(gòu)件承載力影響表

 

    從表可以看出：

   (])受彎構(gòu)件砼強度提高一級，容許彎矩設(shè)計值提高4～1％，強度越高，提高的越少，即使由C20提高至C40承載力提高約10％～7％。

    (2)受彎構(gòu)件砼強度降低一級，彎矩容許值約減少8～1％，特別是常見的C25、C30、C35、C40，[M]值僅減少4～1％，影響是很小的。

   

    由于設(shè)計時按彎矩設(shè)計值查鋼筋面積A_S及配筋組合分級等原因，設(shè)計人員實配鋼筋均超出所需鋼筋面積，也就是說，容許彎矩值均大于彎矩設(shè)計值即[M]＞M

    

    同時需要說明的是,在模板拆除時，樓面上作用有模板、支架及施工人員等施工荷載，在上層未澆筑砼時，此施工荷載小于設(shè)計使用荷載，因此實際荷載產(chǎn)生的彎矩值小于彎矩設(shè)計值即M′＜M

   

    綜上所述，降低一個強度等級拆模造成的構(gòu)件承載力短期減少，被富余配筋增加的承載力所補償，因此此時拆模可以滿足設(shè)計承載力要求。

    例題：單筋矩形截面梁b=2300mm    h=650mm

    彎矩設(shè)計值      M=359KN.m     砼C25 HRB鋼筋

    施工圖實配鋼筋  5Φ25  (A_S=2454mm2，一排筋)

 

    求解：強度等級C20拆模時的容許彎矩值[Ml′

    解：查彎矩配筋表，所需鋼筋面積A_S=2380mm²(由彎矩A—ρ表計算鋼筋面積A_S =2338 mm²，比彎矩查表法約少2％，這是由于查表法彎矩分級列表，查表時不采用插入法所致。)

   

    [M]／M= f_yA_Sh₀ γ_S／f_yA_Sh₀ γ_S0≈2454／2338≈1.05

    即C25構(gòu)件容許彎矩值為彎矩設(shè)計值的1.05倍，現(xiàn)控制強度C20拆模，C20配筋系數(shù)γ_S′與C25配筋系數(shù)γ_S比值：

    γ_S′／γ_S=(1-0.5 ρf_y／f_C′)/(1-O.5ρf_y／f_C)

    =(1-0.5×0.013×300／9.6)／(1-0.5×0.013×300／11.9)=0.953

    ∴拆模時C20構(gòu)件容許彎矩值[M]′為：

 

    [M]′／[M]=0.953  即[M]′=0.953[M]=0.953×1.05 M=1.05M

    由于拆模時C20構(gòu)件的容許彎矩值不小于該構(gòu)件的彎矩設(shè)計值，因此,此時拆模是滿足構(gòu)件設(shè)計承載力要求的。

 

    根據(jù)受彎構(gòu)件承載力計算結(jié)果，筆者建議，砼拆模強度適度放寬:跨度＞8m的梁、板可以降低一個強度等級拆模，此時構(gòu)件的實際承載力比容許設(shè)計值低4～1％、約等于承載力設(shè)計值M(誤差在設(shè)計允許范圍內(nèi))，故此時拆模應(yīng)是安全、可靠的，況且這種很小的降低隨砼期令的發(fā)展會很快達到設(shè)計標準值的。跨度≤8m的梁、板則按70％立方體抗壓強度標準值要求拆模。

   

    需要強調(diào)的是，既是達到100％強度拆除底模后，當上層澆筑砼，施工荷載產(chǎn)生的效應(yīng)比使用荷載的效應(yīng)更為不利時，也必須經(jīng)過核算，加設(shè)臨時支撐。

 

    降低一個砼強度等級拆模，可以加快模、架材料的周轉(zhuǎn)，減少材料的投入，對施工企業(yè)的好處不言而喻。同時也會給結(jié)構(gòu)砼質(zhì)量帶來益處，這一點尚不為眾多人們所了解。一些工程不合理的工期要求，過大的周轉(zhuǎn)材料投入，使得一些施工企業(yè)采用增大水泥用量，提高早期強度的方法縮短拆模期限，由此帶來砼早期硬化時水化熱溫升增高，而硬化后期干縮率增大，使砼的體積穩(wěn)定性下降，造成早期裂縫，降低了砼結(jié)構(gòu)的耐久性。為克服上述缺點，

在砼配制技術(shù)上通過摻加高效減水劑和較大摻量活性細摻料等措施，降低單位水泥用量和用水量，從而獲得較小的砼體積變形，但這種砼強度發(fā)展較純水泥砼來的慢，故而它的使用將由于早期強度不高而受到限制，而適度降低拆模期限有利于該項砼技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。

 

    隨著建筑科學技術(shù)的發(fā)展和綜合國力的提高，我國《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》從1966年至今已作出四次修定，GBJ10—89，將原規(guī)范砼標號改為砼強度等級,砼強度保證率由85％提高至95％，及材料強度設(shè)計值的調(diào)整等，使構(gòu)件用鋼量有所增加，《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)對范》GB50009--2001對樓面活荷載也作了提高和增項，而現(xiàn)今GB50010---2002又去消了原規(guī)范砼彎曲抗壓強度fcm，統(tǒng)一取用抗壓強度f_C，使結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全度又有所提高，在這種前提下，適度降低砼結(jié)構(gòu)的拆模期限，應(yīng)是積極和穩(wěn)妥的，即保證了結(jié)構(gòu)的安全也有利于建筑業(yè)的發(fā)展。

 

1、GB50010—2002  《砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》

2、中南建筑設(shè)計院 《砼結(jié)構(gòu)計算圖表》 北京：中國建筑工業(yè)出版社,2002

3、GB50204—92    《砼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》

4、覃維祖 《砼耐久性研究的現(xiàn)狀和發(fā)展》 建筑技術(shù)  2001(1)：12～15