簡論施工中的穩(wěn)定性及穩(wěn)定措施

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穩(wěn)定不只是結構設計中的一個概念,在實際施工中穩(wěn)定性也非常重要。由于不穩(wěn)定的因素,可能使施工中結構的某個局部破壞,從而引起整個結構失穩(wěn)破壞;或者是由于某種原因,可能使施工設施(設備)失穩(wěn)破壞。一般結構出現失穩(wěn),總是發(fā)生在瞬間的突變,多數是來不及阻止或補救,而其造成損失卻是巨大的,慘痛的,甚至是施工構造物倒坍、機械設施毀壞或人員傷亡。這類事故的發(fā)生往往都是由于人們的盲目自信,不講科學,進行瞎指揮所造成的,實際上只要我們謹慎小心,對一些非成熟方案進行認真的計算,對一些重大的結構或設施(設備)進行受力驗算,不純粹以經驗從事,是可以杜絕這類事故發(fā)生的,本文試就施工建筑物、構筑物本身結構在施工過程中的穩(wěn)定性及施工中所用設施(設備)的穩(wěn)定性問題,作一粗淺探討。
     一、現澆及預制單層排架廠房
     鋼筋砼現澆及預制裝配式單層排架廠房,其受力構件由柱、梁、層架、屋面板及各種連系梁等支撐構件組成。在施工中一般只注重那些截面大、體積大、構造復雜、施工難度大的主要受力構件,而對那些截面小,重量輕、制作安裝都不太困難但費時間的支撐構件卻不那么重視,但千萬可別小看這些細小構件的作用,正是這些細小的支撐體系將柱、屋架構成的平面受力體系連成空間的受力體系來承受外力作用,而且設計計算上也是由于支撐體系的作用使結構受力與傳力變得明確而簡單,更接近實際工作情況。作為施工組織者,應該充分認識支撐體系在單層現澆及預制裝配結構里的重要性,了解它們的具體作用,從而在施工中合理選擇施工方案,應用先進的施工技術,在保證安全、質量及工期的前提下降低成本費用。
     值得一提的是預制裝配式結構,它是由各種在工廠預制的鋼筋砼構件,按照圖紙的要求,通過螺栓、焊接等各種連接或現澆砼節(jié)點,把構件連接成整體。在整個施工過程中,各構件的單個受力狀態(tài)都可能與整個結構完成后各構件的實際受力狀態(tài)(工作狀態(tài))完全不一樣,設計中設計者又不可能完全考慮到施工中各單個構件的受力狀態(tài),而只是在必要的情況下加以適當的考慮,如構件吊點的選擇等,但更多的施工過程中的穩(wěn)定性是靠現場組織者,在掌握設計基本精神的基礎上,經過一定的計算,采取一些臨時加固措施來滿足施工中的要求。除了考慮單個構件在吊裝過程中的穩(wěn)定性外,也要考慮整個結構在吊裝過程中的穩(wěn)定性,如單層廠房吊裝過程中屋架的上下弦支撐、柱間支撐、山墻與抗風性之間的連接、杯口基礎的灌漿等都應及時完成,屋面板應隨裝隨焊。特別是當負責砼施工與負責吊裝的是兩個施工單位時,吊裝單位往往為了搶進度或是保持工作的連續(xù)性而想一氣呵成,因此往往會造成兩個施工單位交叉工作時的矛盾及管理中的盲點,這時作為總包的施工單位就應審核吊裝單位的施工組織方案是否科學合理,監(jiān)督其吊裝過程,對其不正確的做法及時指出,及時更正,不能過分相信吊裝單位的一些不成熟或不正確的經驗方案,有時一些方案在一些工程中可能僥幸沒有出事,并不代表該方案就是正確的、科學的方案。因為實際上這些經驗方案有時是利用了結構的安全系數,而又恰好碰上了各種有利因素,如良好的天氣,各單位協同作戰(zhàn),快速完成,施工沒有中斷等,剛好成功。若有時機械設備損壞,施工中斷,卻又碰上了惡劣的天氣,如強風、暴雨、冰雪可能就要失敗,就要造成重大的事故。
     二、現澆鋼筋砼樓板施工
     高層或多層現澆鋼筋砼樓板施工時,上層樓板底模要支撐在下一層已澆筑好的樓面上,由于施工速度快,下一層樓板砼養(yǎng)護時間短,就可能達不到設計強度,或是施工荷載超過了設計荷載,這時就需加設支撐,使更下層樓板共同承受上層樓板所產生的施工荷載,就是說使連續(xù)幾層樓板共同承受施工荷載。我們通常做法是為了使幾層樓板共同承擔施工荷載要配置幾層樓板的模板及支撐系統,連續(xù)滿支幾層,等所支承的最下一層樓板砼達到設計強度后,即可拆除該層樓板及支撐,倒到澆筑上一層樓板使用,所以通常我們是配三層模板及支撐,當施工第四層時,我們拆除第一層模板到第四層用,然后逐層倒換。實際上,根據有關專家通過計算得出一個結論,若我們施工多層(高層)框架,當我們澆筑六層頂樓面時,三層頂(即四層樓面)所承受的由上部傳來的荷載是施工靜載荷(樓板自重+模板重+支撐重)的2.38倍,這個荷載完全有可能超過設計荷載,特別是在活荷載較小的情況下,而我們通常都是在該層樓板達到設計強度后即拆除該層模板,值得注意的是每層樓板分配的荷載并不一樣。然而實際上一般都這樣施工,而且都沒有出現問題,其實這主要是由于我們通常的施工靜載都是設荷載的一半,而結構本身又有1.4以上的安全系數,因此一般不會超過此安全荷載(此時安全儲備已經全部用上),即使有時超過,但此荷載的作用時間短,因為隨著砼澆筑完畢,砼開始凝固具有一定的強度。但提醒了我們,最危險的時間是在澆筑六層頂板時,因此我們在施工過程中完全可以采取一些有效的措施來確保安全,例如提高三層(三層頂)砼的強度等級,對第四層(四層頂)砼樓板采取早強措施,等第六層砼澆筑完畢,立即拆除四層支撐等,但值得重視的是,如果結構自重較大,占設計荷載的比例超過1/2時必須對模板支撐進行認真的計算,以確保穩(wěn)定安全。
     為了減輕結構所承受的施工荷載,也為了減少模板用量,現在廣泛采用二次支撐法,即每層樓板澆筑完畢后,在其強度達到能承受其自重時,在上層砼澆筑之前,即拆除模板及支撐,使其在自重上產生撓度后,隨即在原位重新頂上支撐,這就是二次支撐法。這樣將每層樓板的施工靜載分成了兩部分,一是該層樓板自重,二是通過支撐傳來的上部施工荷載,在最上層樓板澆筑之前,各層的樓板自重由其本身承擔,上部澆筑層傳來的施工荷載由下面幾層樓板共同承擔,這樣每層樓板尤其是最下面一層樓板分到的荷載明顯減小,提高了結構的安全度,而且模板支撐的配置量也減少了,相應降低了成本費用,提高了經濟效益。
     此外采用二次受力法,也是提高穩(wěn)定性的有效措施。就是當結構自重較大(施工荷載較大時)將構件分成兩次澆筑,在第一次澆筑的砼能承受其自重,第二次澆筑之前,調整模板支撐使構件在自重下產生一定撓度,然后澆筑,這樣整個施工荷載就不是完全由支撐來承擔,第一次澆筑部分也承擔部分自重荷載,提高了安全度。
     三、磚石砌體施工
     磚石砌體由于其抗拉、抗彎、抗剪能力較差,因而總是放在較高大的建筑中與其它結構配合使用,做成混合結構,或是做成圍護墻、間隔墻等,在配合使用時關鍵在于連接節(jié)點的構造要符合規(guī)范要求,合理安排施工順序。
     1.設計安全度不足,荷載過大。如混合結構中門廳部位的獨立柱或大開間里的承重柱由于上面集中荷載較大,有時超過其承載能力,磚柱就會失穩(wěn)破壞。這時如果柱截面尺寸又不能加大,就要改成鋼筋砼柱。
     2.節(jié)點處理不當。如磚墻上擱置大梁處要設梁墊,分散集中荷載,以免集中荷載壓碎磚砌體后造成失穩(wěn)破壞。廠房山墻與抗風柱的連接若被忽略就會造成山墻在大風下產生裂縫、倒塌等現象。
     3.施工順序不當。如廠房的山墻有抗風柱時,要先澆筑抗風柱后砌墻,如順序顛倒,先砌墻后澆柱,就有可能造成山墻遇到大風等惡劣的環(huán)境時產生失穩(wěn)倒塌。又如房屋拆除時,通常都是由上而下進行,先拆除層面,而實際上如果陽臺挑梁,是壓在屋面下,這時就有可能發(fā)生陽臺翻覆,造成重大傷亡事故,因此只圖施工方便而采用不正確的經驗方案是不可取的。
     4.磚拱失穩(wěn)倒塌。由于不重視拱結構中拉桿的作用,或拱腳結構不合理,不牢固,磚拱結構砌筑順序不合理,軸線不垂直于拱腳,造成承載力降低,磚拱拆模時間過早,砌體沒有達到規(guī)定強度,而造成磚拱倒塌。這些都可以通過施工中嚴格規(guī)范要求來避免。