工程木在建筑工程模板施工中的优越性
摘要:随着现代社会的发展,建筑市场竞争日益激烈,如何在保证质量的前提下降低工程成本,已成为各施工单位所面临的严重问题,而工程中混凝土模板梁用材料费用又在工程成本中占较大的比例。本文着重介绍实木锯材混凝土模板梁的替代产品——工程木,以工程木和传统木材的对比较来体现这种高精度的施工材料的优越性。
1 工程木的特点
工程木是指经过工程设计而生产出来的木质工程材料而不是泛指在工程中用到的木产品。
工程木是一种绿色产品,取才于人工速生林(新西兰辐射松),
由于比普通实木锯材混凝土模板梁有更高的强度值,工程木的使用寿命远远超过了基于传统的木质模板梁,高度的重复使用频率减少了每次浇灌的成本,大大改善了在混凝土现浇过程中产生的大量工业垃圾问题;工程木是一种工具,而普通实心木方则一种消耗材料。
普通实心锯材混凝土模板梁通常在进货后未使用前就会有一定的损失(一般在案15%左右),而工程木则无此问题可百分之百使用,不需再加工或整理,节省的大量的工时和相应的管理时间,也大大促进了施工现场文明。
工程木材料由于力学性能均衡,与实心锯材混凝土模板梁相比,其更未可靠明确的结构性能大大提高了混凝土制件最终品质如高质量的光洁度;因此工程木是一种高精度的施工材料。
工程木出色的刚性将饶度降低到最小,给成型的混凝土带来极高品质的建筑面层。工程木既具有传统木梁的特性,由克服了实木锯材混凝土模板梁的缺陷如巧翘曲,变形和开裂等问题,它具有优秀的尺寸稳定性和直度;
与实木锯材混凝土模板梁相比,工程木在极端的气温和湿度变化情况下能保持良好的物理力学结构特性。
工程木比相同规格的实木锯材混凝土模板梁具有更高的硬度和强度,因而可以选用较小截面的梁;同时大小龙骨间的间距和跨距也可根据情况适当加大,从而节约材料和投资;
2 工程木较传统木材在模板体系配置上的优势
以北京市某工程为例,介绍工程木与普通木方,工程楼板底模采用12mm厚竹夹板。50×100mm木方间距300mm作肋。托梁采用100×100 mm木方、间距1200mm。支架采用钢管间距1200×1200。
荷载组合
模板自重(实际重量)F1＝9.32×0.012＝0.112kN/m²
新浇混凝土自重F2＝24×0.12＝2.88kN/m²
钢筋自重(实际重量)F3＝0.15kN/m²
施工荷载F4＝1.0＋2.0=3kN/m²总计:F＝0.112×1.2＋2.88×1.2＋0.15×1.2＋3.0×1.4＝8KN/m²
验算刚度时:F’＝0.112＋2.88＋0.15＋3.0＝6.14kN/m²
验算木方横楞(5 0×1 0 0木方,间距300mm):
I=bh3/12=50×1003/12=4.2×106mm4
W=bh2/6=50×1002/6=83.33×103mm³
q=8×0.3=2.4KN/m
按三连续跨考虑:M=0.1×2.4×1.22=0.35KN•mδ=M/w=(0.35×106)/(83.33×103)=4.2N/mm²〈[fm]=17N/mm²
验算木方挠度:
q’=6.14×0.3=1.8KN/m
ω=0.677×(1.8×12004)/(100×10000×4.2×106)=0.6mm〈[ω]=L/250=4.8mm
验算纵楞强度(100×100木方,按支撑立杆间距1200mm计算):
W=bh2/6=100×1002/6=166.7×103mm³ E＝10000N/mm²
I=bh3/12=100×1003/12=8.3×106mm4
按三连续跨考虑
P=8×0.3×1.2＝2.9kN
M=(0.267+0.15)×2.9×1.22=1.7kN•m
σ＝M/w＝1.7×106/(166.7×103)＝10N/mm²＝[fm]=17N/mm²
验算纵楞挠度
P’=6.14×0.3×1.2=2.2kN
ω＝1.883Pl3/100EI＝(1.883×2200×12003)/(100×10000×8.3×106)＝0.83mm<L/500＝2.4mm
结论:楼板底模采用12mm厚竹夹板。50×100mm木方间距300mm作肋。托梁采用100×100 mm木方、间距1200mm。满足要求;
如将楼板支撑体系改为工程木,9 5×47mm工程木间距400mm作肋。托梁采用95×65 mm工程木、间距1800mm。支架采用
钢管间距1200×1800。
木梁(95×47mm)计算如下:
固定荷载2.40 ton/m³×0.40m×0.12m=0.115 ton/m
剖面模数(Z)bh2/6=4.7×9.52/6=70.7cm³
木梁(5×65mm)计算如下:
固定荷载2.40 ton/m³×1.5m×0.12m=0.432 ton/m
剖面模数(Z)bh2/6=6.5×9.52/6=97.77cm³
Def=1wL4/185EI=1×10.32×(150)4/(185×109000×464)=0.56≤0.56cm满足要求
通过计算及试验可以得知,利用使工程木的物理特性,即抗弯强度、抗剪强度、弹性系数高于普通木方,在进行楼板模板、柱模板、墙模板支设时可以节约木龙骨用量,节省投资,加快施工速度。
3 只考虑单体建筑及考虑多次周转情况下的成本
3.1 按单体工程对比
以某大厦工程为例,该工程木方使用量共计2300m³,按木方单价1300元/m³计算,该工程木方投入量共计2300m³×1300元/m³=299万元;
以某大厦工程标准跨距8.7m为例,每跨普通木方用量为:50×100×8.7×(8.7/0.3+1)+100×100×8.7×(8.7/1.2+1)=2.02m³
即标准板底木方净用量为:2.02/(8.7×8.7)=0.027m³
每跨工程木用量为:95×47×8.7×(8.7/0.4+1)+95×67×8.7×(8.7/1.5+1)＝1.26m³
即标准板底工程木净用量为:1.26/(8.7×8.7)=0.017m³
则每平米模板支设工程量减少:2.02/(8.7×8.7)-1.26/(8.7×8.7)=0.01m³
每平米模板支设工程量减少百分比为:0.01/0.027＝37％
按照定额计算支设有梁板模板人工为14.11元/m²,按照整个工程结构施工13万平米计算,由于模板支撑工程量减少可以节省的人工费用约为:
13万×14.11×0.37＝67.87万元。
本工程中若不考虑损耗并可以无限次的周转,通过计算仅需1000m³木方既可满足使用,但由于普通木方材料特性及施工现场对质量的关注,实际使用的木方数为2300m³。如采用工程木体系,由于工程材料性能的特点,可以确保质量标准而进行周转使用。即用量为1000m³×63%＝630m³,每立米单价6350元/m³,则该工程木投入量共计630×6350-67.87万元=400万元;
3.2 考虑多个工程多次周转情况下以传统木方作支撑体系,每平方米支撑投入费用为299万元/13万=23元/m²;采用工程木支撑体系,每平方米支撑投入费用为400万元/13万=30.76元/m²,以工程木保守周转工程次数为4次计算,实际每平方米支撑投入费用为35(元/m²)/4次=8.75元/m²。
另所有工程木可以继续回收使用,相比普通木方使用后成为建筑垃圾,节省垃圾清运费用:2300m³×25元方/m³=5.75万元。
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