談太原某工地構造柱脹模現象

江 洋

(1.太原理工大學，山西 太原 030024;2.太原市建設工程質量監督站，山西 太原 030009)

在城市很多住宅小區高層均采用鋼筋混凝土剪力墻結構，而剪力墻結構中后砌墻通常設計選用蒸壓加氣混凝土砌塊作為填充墻，以保證各房間的建筑功能要求。填充墻雖作為非承重構件，但因其墻體長度較長、抗震能力差、剛度較小、穩定性不足、環境溫度變化和材料收縮等原因，會引起墻體裝修階段抹灰開裂和空鼓，對建筑的使用功能有所影響，如果不采取處理措施，在受地震等外力作用下還有可能發生墻體倒塌。因此，結構設計人員在圖紙設計時通常會結合《建筑抗震設計規范》要求就有關砌體填充墻的構造作出明確規定:墻長大于5 m時，墻頂與梁宜有拉結;墻長超過8 m或層高2倍時，宜設置鋼筋混凝土構造柱;填充墻高度超過4 m時，在墻半高處或門頂部設一道鋼筋。故根據圖紙要求設置構造柱。

1 工程概況

太原市某工地為商住小區，共有5棟樓，總建筑面積約12.3萬m2。其中地下1層為設備層、地上25層均為住宅，剪力墻結構，二級抗震設防，每層根據構造柱圖紙進行施工，其中室內隔墻均采用蒸壓加氣塊砌筑，采用M5水泥砂漿砌筑，構造柱混凝土強度等級為C25，砌塊模數為:200×300×600，100×300×600。

2 本工程支模方法及主要存在的問題分析

本工程構造柱模板采用915 mm×1 830 mm×15 mm厚木膠合板，主龍骨采用5 cm×10 cm×300 cm方木以及步步緊進行加固。

本工程中二次結構構造柱的混凝土質量問題主要有脹模、蜂窩、扭曲等幾方面。經過現場多次檢查分析發現所發生質量問題主要為模板支設加固引起。構造柱模板加固方法通常有以下幾種:預留架眼穿鋼管支模法、步步緊加固模板法、鉆孔穿螺桿加固模板法等方法。本工程根據實際情況采用鉆孔開眼步步緊加固模板法，孔徑20 mm，后用砂漿進行封堵。

根據施工現場實際情況，經工程技術人員協商討論，決定采用“鉆孔開眼加固模板法”來支設構造柱的模板，“鉆孔開眼加固模板法”即為:采取“在砌塊上鉆眼并穿步步緊加固模板”的方法進行施工(見圖1～圖3)。

3 現場構造柱脹模原因

1)模板選型方面的問題:15 mm厚木膠板剛度比10 mm厚竹膠板大，構造柱澆筑完成面也有所改善。2)主龍骨:主龍骨選用斷面為5 cm×10 cm方木，但部分方木較短，在施工過程中，存在將方木接長現象，構造柱在方木接頭位置脹模較多。3)模板步步緊加固間距較大，構造柱根部步步緊加固不到位:部分構造柱步步緊間距上下達800 mm，間距較大，因構造柱模板側壓力較大，而模板加固體系剛度不足，從而導致模板側移變形較大。4)構造柱混凝土澆筑方式以及馬牙槎的留設:構造柱澆筑混凝土時，因馬牙槎未留設45°斜角，從而導致混凝土難以下灌，導致構造柱表面蜂窩麻面，甚至局部模板側壓力較大，從而導致脹模。

圖1 現場構造柱模板加固圖

圖2 柱模板脹模圖

圖3 現場加固圖

4 模板受力分析

4.1 側模板受力荷載計算

其中，γc為混凝土的自重，取24.000 kN/m3;t0為新澆混凝土的初凝時間，取3.000 h;V為混凝土的澆筑速度，取2.500 m/h;H為混凝土側壓力計算位置處至構造柱頂總高度，取2 400 mm;β為坍落度影響修正系數，取0.900。

計算得出:

新澆混凝土側壓力標準值:

F1=0.90 × 28.690=25.821 kN/m2(結構的重要性系數按0.90 考慮)。

傾倒混凝土時產生的荷載標準值:

F2=0.90 ×6.000=5.400 kN/m2(結構的重要性系數按 0.90考慮)。

新澆混凝土側壓力和傾倒混凝土時產生的荷載設計值;

撓度驗算按新澆混凝土側壓力。

新澆混凝土側壓力按下列公式的較小值:

4.2 構造柱模板面板強度驗算

側面板為受彎結構，其抗彎強度和剛度需要驗算。

承受荷載計算:q=1.2 ×25.821 ×2.600+1.40 ×5.400 ×2.600=100.218 kN/m。

本算例中，截面慣性矩I和截面抵抗矩W結果分別為:

W=1.80 ×260.00 ×1.80/6=140.40 cm3;

I=1.80 ×260.00 ×1.80 ×1.80/12=126.36 cm4。

采用靜荷載標準值計算變形，受力分析結果如下:

從左到右各支座力分別為:

4.2.1 模板抗彎計算

抗彎強度計算:

f=2.505 ×1 000 ×1 000/140 400=17.842 N/mm2。

抗彎強度設計值:［f］=15.00 N/mm2;f＞［f］。

4.2.2 模板抗剪計算

抗剪強度計算:

T=3 ×30 065.0/(2 ×2 600.000 ×18.000)=0.964 N/mm2。

抗剪強度設計值:［T］=1.40 N/mm2。

面板抗剪強度:T＜［T］，符合要求。

4.2.3 面板最大撓度

面板最大撓度:

構造柱模板面板受力簡圖見圖4～圖8。

圖4 荷載受力簡圖

圖5 彎矩簡圖（單位：kN·m）

圖6 剪力簡圖（單位：kN）

圖7 計算受力圖

圖8 承受荷載變形圖（單位：mm）

4.3 構造柱模板內龍骨方木的計算

方木直接承受模板傳遞的荷載，按均布荷載連續梁計算。q=1.2 ×0.50 ×25.82+1.4 ×0.50 ×5.40=19.273 kN/m。

撓度計算荷載:q=0.50 ×25.82=12.911 kN/m。

變形的計算:

方木截面力學性能:

截面抵抗矩:W=20.80 cm3;

截面慣性矩:I=52.00 cm4;

構造柱模板內龍骨方木受力簡圖見圖9～圖13。

圖9 計算簡圖

圖10 彎矩簡圖（單位：kN·m）

圖11 剪力圖（單位：kN）

圖12 方木變形計算受力簡圖

圖13 變形簡圖（單位：mm）

4.4 步步緊位置方木抗彎強度計算

抗彎計算強度:f=M/W=6.167 × 106/1.05/20 800.0=282.37 N/mm2。

抗彎計算強度大于215.0 N/mm2，不滿足要求。

可見柱箍數量不足，需增加數量或者調整間距。

5 現場模板加固方式處理

1)通過受力分析得出，構造柱側模面板撓度最大變形為3 mm，而因內龍骨間距較大導致變形為5 mm，故可見模板選用竹膠板和木膠板的影響較小;2)步步緊或柱箍的間距是導致變形的主要因素，間距作為加固薄弱點，此處極易脹模，現場處理時將間距調整為400～500之間時構造柱成型質量能得到很好的改善;3)側模所用方木豎楞盡量選用截面平整，無翹曲、裂紋，且每根柱子最好整根豎放，減少拼接和搭接，避免受力最薄弱位置出現。

6 出現脹模質量問題的處理

1)對脹模截面偏差超過允許偏差8 mm的構造柱，需將脹模位置構造柱混凝土全部剔除;2)構造柱層間垂直度在20 mm之內時，將脹模位置混凝土全部剔掉，露出構造柱鋼筋籠，采用細石混凝土重新填實抹平;3)構造柱位置偏差超過20 mm以上的，將構造柱混凝土全部剔掉后重新放線支模加固，混凝土面清理干凈，刷素水泥漿澆混凝土。

故在今后構造柱施工過程中，應增加步步緊(柱箍)數量或減小步步緊間距，并盡量選用較完整方木，避免方木存在接頭，從而增強模板抗彎剛度，大大提高構造柱成型質量。

［1］王娟萍.淺談填充墻砌體構造柱支模施工技術［J］.科學之友，2011(8):49-52.

［2］GB 50003-2011，砌體結構設計規范［S］.