混凝土墙模板工程中对拉螺栓间距的研究

第４５卷第３期２０１４年３月　Ｖｏ１．４５　Ｎｏ．３　Ｍａｒ．２０１４　建　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　筑　技　术　・２２７・　混凝土墙模板工程中对拉螺栓　间距的研究　李明伟，王泽云，杨光华　（西华大学，６１００４１，成都）　摘要：通过分析某工程混凝土墙模板施工中对拉螺栓强度、模板刚度、木肋抗弯及抗剪强度，验算对拉螺　栓间距方案的可行性。在此基础上，得出在不同木肋、不同型号对拉螺栓及混凝土不同入模温度情况下对拉螺栓　的限值，表明浇筑过程中混凝土温度对模板侧压力影响最大，木肋的抗剪强度也是对拉螺栓间距限值的控制因素。　关键词：现浇混凝土墙；模板；对拉螺栓　中图分类号：ＴＵ７５５．２３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１０００—４７２６（２０１４）０３—０２２７—０４　ＳＴＵＤＹ　ｏＦ　ＲＥＡＳｏＮＡＢＬＥ　ＳＰＡＣＩＮＧ　ＡＭｏＮＧ　ＳＰＵＴ　ＢｏＬＴＳ　ＩＮ　ＣｏＮＣＲＥＴＥ　ＷＡＬＬ　ＦＯＲＭＷｏＲＫ　ＰＲＯＪＥＣＴ　ＬＩ　Ｍｉｎｇ－ｗｅｉ，ＷＡＮＧ　Ｚｅ－ｙｕｎ，ＹＡＮＧ　Ｇｕａｎｇ－ｈｕａ　（Ｘｉｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ。６１００４１，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｐｌｉｔ　ｂｏｌｔ　ｓｐａｃｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｉｓ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｓｐｌｉｔ　ｂｏｌｔ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，　ｆｏｒｍｗｏｒｋ　ｒｉｇｉｄｉｔｙ，ｂｅｎｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｗｏｏｄｅｎ　ｒｉｂ　ｉｎ　ａ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｗａｌｌ　ｆｏｒｍｗｏｒｋ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｊｅｃｔ．　Ｔｈｅ　ｌｉｍｉｔ　ｖａｌｕｅｓ　ｏｆ　ｓｐｌｉｔ　ｂｏｌｔ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｗｏｏｄｅｎ　ｒｉｄｓ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｓｐｌｉｔ　ｂｏｌｔｓ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｍｏｌｄｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ　ａｙｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｂｉｇｇｅｓｔ　ｉｍｐａｃｔ　ｏｎ　ｆｏｒｍｗｏｒｋ　ｌａｔｅｒａｌ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｎ　ｐｏｕｒｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ　ｔｈａｔ　ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｗｏｏｄｅｎ　ｒｉｂ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ａ　ｆａｃｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌｉｍｉｔ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｓｐｌｉｔ　ｂｏｌｔ　ｓｐａｃｉｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃａｓｔ—ｉｎ—ｓｉｔｕ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｗａｌｌ；ｆｏｒｍｗｏｒｋ；ｓｐｌｉｔ　ｂｏｌｔ　目前．混凝土墙施工多采用钢模板和钢木组合式　模板，根据具体情况也可采用两种模板组合式混合施　工。通常采用钢木组合式模板时，需对模板钻孔且采用　对拉螺栓及相应措施予以固定，以确保浇筑过程中模　板具有足够的刚度、强度和稳定性。模板钻孔间距对混　凝土墙施工质量有着直接的影响，经分析发现，影响模　板钻孔间距的因素很多，包括混凝土墙的厚度和高度、　１４７．７５　ｎ，Ｉ其中地下室５层，底标高一２２．６５０ｉｎ。单层最大　层高为５．４０　ｎ。建筑物西侧和南侧地下室回填至负二　ｉ层，需设置混凝土挡墙，负五层至负一层的层高分别为　３．８０，３．８０，４．６Ｏ，５．２０Ｉｌｌ，混凝土挡墙厚３００ｍｍ。核心简　体为钢筋混凝土剪力墙，标高１０．７５０Ｉｎ以下墙体厚度　为５００　ａｍ，其上墙体厚度为３００　ｍｍ。　采用９１０　ｍｍｘ１　８２０　ｍｍ七层胶合板（厚１８　ｍｍ），作　模板自身刚度、混凝土重度和初凝时间等。由于影响因　素较多，制定统一标准相对困难，多采用工程经验估算　法，将对拉螺栓间距控制在４Ｏ～６０　ｃｍ。由于没有具体限　值，施工人员往往随意钻孔，不仅影响混凝土墙成型后　的外观，更有甚者，由于间距过大，不能抵抗较大的施　工荷载而影响混凝土墙的质量，另外由于模板随意开　孔形成杂乱孔洞后，大大降低了模板的利用率，不利于　周转利用，同时也影响模板材料的强度。因此，根据主　要影响因素设定对拉螺栓孔洞间距限值，并通过限值　找出一个合适的通用间距很有必要。　为模板面板。横向支撑采用８０　ｍｍｘ１００　ｍｍ木肋，要求　与面板接触面抛光，间距２００ｍｍ。竖向支撑采用０４８ｘ　３．０钢管固定，间距４５０ＩＴｌｍ。０１２对拉螺栓，横向间距　４００ｍｍ，竖向间距４５０ｍｍ，并采用　２０ＰＶＣ管做套管，　以便拆模过程中拔出对拉螺栓（图１）。为保证挡墙具有　较好的防水效果，挡墙施工过程中撤去ＰＶＣ套管，施工　完成后用人工折断对拉螺栓外露部分，用砂轮打磨光　滑后抹砂浆。这样处理后避免了二次注浆，同时加快了　工作进度。　该工程施工中，由于管理不严，仍有大量随意钻孔　１工程概况　现象。影响模板自身的强度和刚度。特别是在模板边缘　开孔，造成应力分布不均，模板边缘胀裂，影响了施工　用率。多次开孔后模板成为废材，不能继续使用或只能　作为辅材使用，造成材料浪费，为此针对对拉螺栓间距　某工程为框架一核心筒结构，高３８层，结构总高度　质量（图２）。在材料使用上，任意钻孔降低了模板的使　收稿日期：２０１３一ｌ１～１７　作者简介：李明伟（１９８６一），男，四川简阳人，ｅ—ｍａｉｌ：　６１　３５２０ａｂｃ　ｓｔｕｄｅｎｔ＠ｓｉｎａ　ｃ０Ｉｌ１．　２０１４年３月　李明伟，等：混凝土墙模板工程中对拉螺栓间距的研究　・２２９・　ｑ＝６０．３２　ｋＮ／ｍ２　图４计算简图　根据《建筑结构静力计算手册》，按连续多跨梁计　算。最大挠度系数取０．６３２。　ｆ－－ｏ・６３２×　ｑ面Ｐ　（４）　１Ｏ叫Ⅳ　ｑ＝６０．３２　ｋＮ／ｍ　／＝０．２ｍ　Ｅ＝５．Ｏ×１０　ｋＮ／ｍ　Ｉ＝ｂｈ３／１２　（５）　取ｈ＝１８　ｍ，ｂ＝ｌ　０００　ｍｍ　ｌ＝（１ｘ０．０１８３）／１２＝４．８６ｘ１０　ｍ４　０．６３２×　１００ｘ５．０ｘｌ０￣：　ｘ４．：　８６ｘ１０一：：０．　２５　ｍｍ　［［］＝ｌ／４０＝２００／４００＝０．５　ｍｍ　【，］　满足规范要求。　再考虑在荷载作用下对拉螺栓轴向拉伸变形。　‘＝——　：　（ｏ　【　Ｊ）　△Ｚ　×ｆ　（７）　△ｆ＿　鱼：×０．５×　：０．１２　ｍｍ　２．０５ｘ１０　２　整个模板变形为ｏ￣＝／＋ａｚ＝ｏ．２５＋０．１２＝０．３７　ｍｍ　在考虑对拉螺栓变形的情况下，其变形值仍然小　于模板限值，故可以判断模板刚度满足规范要求。　对加固木肋进行强度分析，对拉螺栓竖向间距４５０　ｍｍ，考虑在对拉螺栓处采用２根０４８ｘ３．０钢管加固，将　该处简化为一简支支座，按连续多跨梁分析，力学简化　模型如图５所示。　木肋截面尺寸８０　ｍｍｘ　１００　ｍｍ，长３．０　ｍ，按５跨连续　梁计算，查《木结构设计规范》（ＧＢ　５０００５－－２００３），ｆｒｏ＝　１３　Ｎ／ｍｍ　＝１．４　Ｎ／ｍｍ２　Ｅ＝９　０００　Ｎ／ｍｍ　。　，＿　：—８０ｘ１００３—：６．６７￣１０６ｍｍ４　１２　ｌ２　一Ｗ　　：＝一：一８０ｘ１００２　：——＝：１３．．３３×１０４Ｘ　ｉｍｎｍ３ｍ　　６　６　查静力计算手册，最大弯矩系数０．１０５，最大剪力　５计算简　系数０．６０６，最大挠度系数０．６４４。　一＝０．１０５￣１２．０６ｘＯ．４５２＝０．２６　ｋＮ・ｉｎ　一＝Ｏ．６０６￣１２．０６ｘ０．４５＝３．２９　ｋＮ　ｏ．６４４×　ｑｌ４　一＝７＝０．６４４ｘ　１２　．０６￣　４５０４　＝０．０６ｍｍ　＝　＝　０一　＝　＝１．９５　Ｎ／ｍｍ　（满足设计要求　Ｔｒｒｍ＝　：　＝０．６２　Ｎ／ｍｍ　（满足设计要求）　综上所述，从对拉螺栓强度，模板挠度，支撑木肋　受弯、受剪挠度，进行计算分析得，对拉螺栓间距和直　径能满足施工质量要求。　３不同参数下对拉螺栓间距限值的设定　影响对拉螺栓间距的变化参数很多，其中浇筑过　程中混凝土温度对模板的侧压力影响较大，加固木肋　的间距和浇筑高度也有不小的影响。　本文对设定对拉螺栓间距限值有如下前提条件：　（１）模板采用七层胶合板，厚度１８ｍｍ，弹性模量　约５．ＯｘｌＯ６ｋＮ｝ｍ２　（２）混凝土坍落度设定在１００～１５０　ｍｍ，且不掺加　缓凝剂；　（３）浇筑速度约１．５　ｍ／ｈ；　（４）木肋采用红松木，弹性模量约９　０００　Ｎ／ｍｍ　；　（５）横纵向对拉螺栓间距相同。　通过整理。在混凝土荷载作用下对拉螺栓估算间　距限值如表１。　分析加固木肋间距对模板挠度的影响，在上述温　度作用下确定加固木肋间距（表２）。　表２表明，木肋间距大于２５０　ｍｍ后，模板挠度超过　容许值，无法满足质量要求。建议将加固木肋的间距设　置为２５０ｍｍ以下。　・２３０・　建筑技术　第４５卷第３期　表１初步估算对拉螺栓间距限值　ｍｍ　螺栓直浇筑温度，℃　径　ｌ５　２０　２５　３０　３５　４０　Ａ１２　４４Ｏ　４７２　５００　５２６　５５０　５７２　Ａ１４　５１７　５５４　５８７　６１８　６４６　６７２　Ａ１６　６Ｏ７　６５０　６８９　７２５　７５８　７８８　表２木肋间距对模板挠度的影响　木肋间距／ｎａｍ　浇筑温度，℃　容许［　１５　２０　２５　３０　３５　１５０　Ｏ．０９　Ｏ．Ｏ８　０．０７　Ｏ．０６　Ｏ．０６　Ｏ＿３８　２ｏｏ　Ｏ．２８　０．２４　ＯＩ２１　Ｏ．１９　Ｏ．１８　０．５０　２５０　Ｏ．６８　Ｏ．５９　０．５２　０．４７　０．４３　Ｏ．６３　３０ｏ　１．４０　１．２２　１．０９　０．９８　Ｏ．９０　０．７５　３５０　２．６０　２．２６　２．Ｏ１　１．８２　１．６７　Ｏ－８８　在初步确定对拉螺栓间距限值后，对三种较常用　的木肋进行挠度、抗弯承载力和抗剪承载力分析。通过　反向调整，完成对对拉螺栓初步估算的细化（表　３，４，５）。　计算发现５０　ｍｍｘｌ００　ｍｍ木肋间距不小于２００　ｍｍ　表３　间距１５０ｍｍ。５０ｍｍ￣１００ｍｍ木肋　项目　浇筑温度／℃　螺栓直径　ｌ５　２０　２５　３０　３５　抗弯强度／　Ａ１２　２．４３　２．４２　２　４４　２．４８　２．４４　Ａ１４　３．４０　３－３２　３．４０　３．３９　３．４１　（Ｎ／ｒａｍ　）　Ａｌ６　４．６８　４．６３　４．６５　４．５７　４．６６　抗剪强度／　Ａｌ２　０．８Ｏ　Ｏ．７５　Ｏ．７０　０．６７　０．６４　Ａ１４　０．９４　０．８８　Ｏ．８３　０．７９　０．７５　（Ｎ／ｍｍ２）　Ａ１６　１．１０　１．Ｏ３　０．９７　Ｏ．９２　Ｏ＿８８　Ａ１２　０．ｏ６　０．７０　Ｏ．Ｏ８　Ｏ．Ｏ９　０．１Ｏ　挠度／　Ａ１４　Ｏ．１２　Ｏ．１４　０．１６　０．１８　０．１９　Ｈｌｍ　Ａｌ６　０．２３　０．２７　Ｏ．３Ｏ　Ｏ－３３　Ｏ．３６　表４间距２００ｍｍ。５０ｍｍｘ１００ｍｍ木肋　项浇筑温度／℃　目　螺栓直径　１５　２０　２５　３０　３５　Ａｌ２　２．４３　２．４２　２．４４　２．４８　２．４４　抗弯强度，　Ａ１４　３．４０　３．３２　３．４０　３．３９　３．４１　（Ｎ／ｒａｍ　）　Ａｌ６　４．６８　４．６３　４．６５　４．５７　４．６６　Ａｌ２　０－８０　０．７５　Ｏ．７０　Ｏ．６７　０．６４　抗剪强度，　Ａｌ４　０．９４　Ｏ．８８　Ｏ．８３　０．７９　Ｏ．７５　（Ｎ／ｍｍ２）　Ａ１６　１．１Ｏ　１．０３　０．９７　０．９２　０．８８　ｌ２　０．ｏ６　０．ｏ７　Ｏ．０８　Ｏ．０９　Ｏ．１０　挠度，　Ａ１４　０．１２　０．１４　Ｏ．１６　０．１８　Ｏ．１９　Ａｌ６　Ｏ．２３　Ｏ．２７　Ｏ．３Ｏ　Ｏ－３３　Ｏ－３６　表５间距２５０ｍｍ。５０ｍｍ￣１００ｍｍ木肋　浇筑温度，ｑｃ　螺栓直径　１５　２０　２５　３０　３５　Ａ１２　４．０６　４．０４　４．０７　４．１３　４．０７　抗弯强度／　Ａｌ４　５．６６　５．５３　５．６６　５．６５　５．６８　（Ｎ／ｒａｍ　）　Ａ１６　　●７．７９　７．７２　７．７４　７．６２　７．７７　Ａｌ２　１＿３３　１．２４　１．Ｌ７　１．１２　１．０７　抗剪强度／　Ａ１４　１．５６　１．４６　１－３８　１．３１　１．２５　（Ｎ／ｍｍｚ）　Ａ１６　１．８３　１．７ｌ　１．６２　１．５４　１．４７　Ａ１２　０．１】　０．１２　Ｏ．１４　Ｏ．１５　０．１７　挠度／　Ａ１４　Ｏ＿２Ｏ　Ｏ．２３　Ｏ＿２６　０－２９　０３２　Ａ１６　０．３９　０．４４　０．５Ｏ　Ｏ．５５　Ｏ．６Ｏ　时，抗剪承载力有超过容许值的现象，反向调整该区段　内对拉螺栓间距，确定对拉螺栓间距见表６。　表６　５０ｍｍｘｌ００ｔｏｎｉ木肋调整后对拉螺栓　间距限值　ｍｍ　浇筑温度／￣Ｃ　螺栓直径　１５　２０　２５　３０　３５　４０　Ａ１２　４４０　４７０　５００　５２０　５５０　５７０　Ａ１４　４６０　５３０　５８０　６２０　６５０　６７０　ｌ６　４７０　５４０　６０ＨＤ　６３０　６９０　７５０　通过上述方法，分析８０　ｍｍｘｌＯ０　ｍｍ，１００　ｍｍｘｌＯ０　ｍｍ木肋后，调整对拉螺栓限值见表７。　表７　８０　ｍｍｘｌ００　ｍｍ．１００　ｍｍｘｌ００　ｍｍ木肋　调整后对拉螺栓间距限值　ｍｍ　浇筑温度／Ｔ：　螺栓直径　１５　２０　２５　３０　３５　４０　ｌ２　４４０　４７０　５ｏ０　５２０　５５０　５７０　Ａ１４　５２０　５５０　５９０　６２０　６５０　６７０　Ａ１６　６００　６５０　６９０　７００　７６０　７９０　４结语　（１）通过公式推导发现，在剪力墙混凝土浇筑过　程中，对模板侧压力影响最大的因素是混凝土的浇筑　温度，而非通常认为的浇筑高度。混凝土浇筑温度越　高，在同等浇筑高度情况下的模板侧压力越小。　（２）在木肋验算过程中发现，木肋的抗剪强度是　对拉螺栓间距的控制因数，往往由于木肋抗剪强度无　法满足规范要求而调整对拉螺栓间距。　参考文献　【ｌ】张厚先，王志清．建筑施工技ｅｔａ［Ｍ］．北京：机械工业出版社．　［２】ＪＧＪ　１６２－－２００８，建筑施工模板安全技术规范【ｓ］．　【３】建筑结构静力计算手册［Ｍ］．第２版．北京：中国建筑工业出版社．　【４］ＧＢ　５０００５－－２００３，木结构设计规范【ｓ】．　［５１周法献．我国混凝土模板实用技术创新［Ｊ】．建筑技术，２０１３，４４（８）：　６７８－６８１