浅析空心方钢代替方木在平顶山建业桂园二期工程的应用

摘要：方钢次楞代替传统支模工艺中的方木，提高了材料的使用寿命，节约了木材资源。周转次数多，模板摊销费用少，综合经济效益高；方钢次楞刚度、强度大于方木，稳定性能好，适应混凝土浇筑速度快，侧压力大的特点，并可准确地保证混凝土构件的几何尺寸与表面平整度，提高工程质量；施工现场存放大量木材，容易形成火灾隐患，给施工现场安全管理增加了难度。方钢代替方木让施工现场美观整洁，更易管理，整洁有序，提升了工程形象。

关键词：资源节约减少投资质量安全性高

中图分类号：F253.3文献标识码： A 文章编号：

正文：

十多年来，建筑工程浇筑混凝土支模沿袭采用木胶板（或竹胶板）作为模板，方木作为次楞，钢管作为主楞的支撑体系，平顶山建业桂园一期工程也是采用该方法。方木周转次数只有10-15次，作为次楞的方木，由于工人对方木的随意截锯与浪费，方木越截越短，而且截锯后的方木因长度所限，很难循环再用，给施工成本控制带来很大的麻烦。再加上混凝土浇筑是湿作业，施工现场多是露天环境，方木会因受潮而变形，随着使用次数的增多变形就越大，导致在施工中随着楼层的增高，施工质量越来越差。工程结束，只剩一堆烂木头，几乎损耗殆尽，极少可再利用的尚需再增加投入进行拼接，利用价值不大。

1经济效益

平顶山建业二期工程在项目策划阶段，项目部决定采用空心方钢作为次楞代替原来的方木。2.8m长，37mm×77mm的方木价格为16.5元，平均每米单价5.89元。每米40mm×60mm×2.0mm的空心方钢的价格为（0.04+0.06）×2×0.002×7850×4.5=14.13元/m。显然，采用空心方钢的一次性投入要比采用方木大的多。

多占用这么多资金，这个投入是否值得，比较一下就明白了。方木的周转次数按偏于乐观的15次考虑，损耗率15%，空心方钢的周转次数按偏于保守的50次考虑，损耗率5%，以1m2的展模面积为计算单元，平均每m2模板约用次楞6m。

方木摊销量=

=

=1.2035m

方钢摊销量=

=

=0.375m

方木摊销费用=1.2035×5.89=7.0886元/m2

方钢摊销费用=0.375×14.13=5.2988元/m2

建筑面积与展模面积比值约为1:3.4

二期一批工程此项可节约：（7.0886-5.2988）×75111×3.4=456819元

可见，方钢的周转次数多，摊销费用少，综合经济效益显著。更重要的是以钢代木，提高了材料的使用寿命，节约了木材，保护有限的森林资源，为子孙留下一片绿色，带来了显著的社会效益。

2受力及变形分析

下面以楼板模板支撑为例，在其它条件相同情况下，比较方木与方钢作次楞的受力及变形情况：

楼层高3.0m,板厚120mm，新浇砼楼板长5.7m、宽3.6m。

2.1方钢作次楞验算

因[B/lb]取整-1＝[3600/900]取整-1＝3，按三等跨连续梁计算，又因小梁较大悬挑长度为450mm，因此需进行最不利组合，计算简图如下：

2.1.1弯曲强度验算

q1＝0.9max[1.2(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4Q1k，1.35(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4×0.7Q1k]×b=0.9×max[1.2×(0.3+(1.1+24)×0.12)+1.4×2.5，1.35×(0.3+(1.1+24)×0.12)+1.4×0.7×2.5]×0.2＝1.35kN/m

因此，q1静＝0.9×1.2(G1k+(G3k+G2k)×h)×b=0.9×1.2×(0.3+(1.1+24)×0.12)×0.2＝0.72kN/m

q1活＝0.9×1.4×Q1k×b=0.9×1.4×2.5×0.2＝0.63kN/m

M1＝0.08q1静L2+0.101q1活L2＝0.08×0.72×0.92+0.101×0.63×0.92＝0.1kN·m

q2＝0.9×1.2×G1k×b=0.9×1.2×0.3×0.2＝0.06kN/m

p＝0.9×1.4×Q1k=0.9×1.4×2.5＝3.15kN/m

M2＝0.08q2L2+0.213pL＝0.08×0.06×0.92+0.213×3.15×0.9＝0.61kN·m

M3＝max[q1L12/2，q2L12/2+pL1]=max[1.35×0.452/2，0.06×0.452/2+3.15×0.45]＝1.42kN·m

Mmax＝max[M1，M2，M3]＝max[0.1，0.61，1.42]＝1.42kN·m

σ＝Mmax/W＝1.42×106/7290＝195.34N/mm2≤[f]＝205N/mm2

满足要求！

2.1.2抗剪验算

V1＝0.6q1静L+0.617q1活L＝0.6×0.72×0.9+0.617×0.63×0.9＝0.74kN

V2＝0.6q2L+0.675p＝0.6×0.06×0.9+0.675×3.15＝2.16kN

V3＝max[q1L1，q2L1+p]＝max[1.35×0.45，0.06×0.45+3.15]＝3.18kN

Vmax＝max[V1，V2，V3]＝max[0.74，2.16，3.18]＝3.18kN

τmax＝Vmax/(8Izδ)[bh02-(b-δ)h2]=3.18×1000×[40×602-(40-5)×552]/(8×218800×5)＝13.85N/mm2≤[τ]＝125N/mm2

满足要求！

2.1.3挠度验算

q=(G1k+(G3k+G2k)×h)×b=(0.3+(24+1.1)×0.12)×0.2＝0.66kN/m

跨中νmax＝0.677qL4/(100EI)=0.677×0.66×9004/(100×206000×218800)＝0.07mm≤[ν]＝l/400＝900/400＝2.25mm

悬臂端νmax＝qL4/(8EI)=0.66×4504/(8×206000×218800)＝0.08mm≤[ν]＝l1/400＝450/400＝1.12mm

满足要求！

2.2方木作次楞验算

小梁类型 方木 小梁材料规格(mm) 40×80

小梁抗弯强度设计值[f](N/mm2) 15.44 小梁抗剪强度设计值[τ](N/mm2) 1.78

小梁弹性模量E(N/mm2) 9350 小梁截面抵抗矩W(cm3) 42.67

小梁截面惯性矩I(cm4) 170.67

因[B/lb]取整-1＝[3600/900]取整-1＝3，按三等跨连续梁计算，又因小梁较大悬挑长度为450mm，因此需进行最不利组合，计算简图如下：

2.2.1弯曲强度验算

q1＝0.9max[1.2(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4Q1k，1.35(G1k+(G3k+G2k)×h)+1.4×0.7Q1k]×b=0.9×max[1.2×(0.3+(1.1+24)×0.12)+1.4×2.5，1.35×(0.3+(1.1+24)×0.12)+1.4×0.7×2.5]×0.2＝1.35kN/m

因此，q1静＝0.9×1.2(G1k+(G3k+G2k)×h)×b=0.9×1.2×(0.3+(1.1+24)×0.12)×0.2＝0.72kN/m

q1活＝0.9×1.4×Q1k×b=0.9×1.4×2.5×0.2＝0.63kN/m

M1＝0.08q1静L2+0.101q1活L2＝0.08×0.72×0.92+0.101×0.63×0.92＝0.1kN·m

q2＝0.9×1.2×G1k×b=0.9×1.2×0.3×0.2＝0.06kN/m

p＝0.9×1.4×Q1k=0.9×1.4×2.5＝3.15kN/m

M2＝0.08q2L2+0.213pL＝0.08×0.06×0.92+0.213×3.15×0.9＝0.61kN·m

M3＝max[q1L12/2，q2L12/2+pL1]=max[1.35×0.452/2，0.06×0.452/2+3.15×0.45]＝1.42kN·m

Mmax＝max[M1，M2，M3]＝max[0.1，0.61，1.42]＝1.42kN·m

σ＝Mmax/W＝1.42×106/42670＝33.37N/mm2＞[f]＝15.44N/mm2

不满足要求！请减小小梁间距或立柱横向间距或悬臂长度！

2.2.2抗剪验算

V1＝0.6q1静L+0.617q1活L＝0.6×0.72×0.9+0.617×0.63×0.9＝0.74kN

V2＝0.6q2L+0.675p＝0.6×0.06×0.9+0.675×3.15＝2.16kN

V3＝max[q1L1，q2L1+p]＝max[1.35×0.45，0.06×0.45+3.15]＝3.18kN

Vmax＝max[V1，V2，V3]＝max[0.74，2.16，3.18]＝3.18kN

τmax＝3Vmax/(2bh0)=3×3.18×1000/(2×80×40)＝1.49N/mm2≤[τ]＝1.78N/mm2

满足要求！

2.2.3挠度验算

q=(G1k+(G3k+G2k)×h)×b=(0.3+(24+1.1)×0.12)×0.2＝0.66kN/m

跨中νmax＝0.677qL4/(100EI)=0.677×0.66×9004/(100×9350×1706700)＝0.18mm≤[ν]＝l/400＝900/400＝2.25mm

悬臂端νmax＝qL4/(8EI)=0.66×4504/(8×9350×1706700)＝0.21mm≤[ν]＝l1/400＝450/400＝1.12mm

满足要求！

2.3列表比较

方钢型材代替方木作次楞，更安全可靠，同时弥补了方木刚度小易变形、断面不一的缺点。构件成型质量好，稳定性提高，减少涨模带来的麻烦。

3其它优势

施工现场存放大量木材，容易形成火灾隐患，给施工现场安全管理增加了难度。方钢代替方木让施工现场美观整洁，更易管理，整洁有序，提升了工程形象。

方钢周转次数多，减少了项目材料管理人员购进材料的次数，也减少了工人修补、处置方木的劳动强度。

综上所述，方钢作次楞无疑是方木的一个较好的替代品。

作者：谢继红，男，1970.11高级工程师

杨宗尧，男，1970.10工程师

高俊峰，男，1972.7高级工程师