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建筑木方的截面尺寸与绿色施工

作者:熊怡勋 更新时间: 2022-06-06 返回列表

本文结合目前建筑木方的市场现状及模板支撑设计规范, 通过探讨 38mm×88mm 与 50mm×100mm 模板支撑木方的截面尺寸对木 方及周转架料使用量的影响,得出使用较大截面的木方能够节约木材 及周转架料使用量,同时还有利于保证结构施工质量的结论,为打开 建筑工程绿色施工的新思路起到抛砖引玉的作用。

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1.前言 

 我国近几年平均每年新建建筑面积 400 余亿平方米,符合标准的 绿色施工建筑不到 1%,绝大多数为高耗施工。2008 年北京奥运会之 后,推行绿色施工已成为国家的政策导向,每一个有社会责任感的施 工企业,都有着节能减排,保护环境的义务,绿色施工也是施工企业 今后发展的必然趋势。 木方作为建筑行业的大宗供应材料之一,虽说其具有一定周转能 力,但我国每年木方的消耗量还是相当大,如果能够节约木方在建筑 施工中的使用量,必将节约大量的木材以及其他社会资源,为建筑绿 色施工提供新的思路。 

 2.目前市场环境下建筑木方的生产现状

 前几年市场上建筑木方的截面尺寸主要为 50mm×100mm,而近年 来由于厂商追逐利润以及市场监管松懈等因素,木方的截面尺寸趋于 减小,目前建筑市场上生产的建筑木方截面尺寸有 45mm×90mm、50m m×75mm、40mm×75mm、38mm×88mm 等,其中以 38mm×88mm 木方较 为普遍,而截面较大的 50mm×100mm 木方已经较少生产。

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 根据目前的生产工艺,基本上都是直接通过裁锯原材来加工木 方,假设以直径 350mm 的原木作为加工原材,对比可加工 38mm×88m m 与 50mm×100mm 木方的数量。由上图可知,理论上可加工 38mm×8 8mm 木方 20 根,加工 50mm×100mm 木方 14 根。生产小尺寸木方,增 加出方数量,厂商能够赚取更多的利润。 但小尺寸木方在加工过程中裁锯次数相对要多,锯缝长度相应地 增长,不仅造成电能的浪费,而且在加工过程中会产生更多的锯末, 浪费木材。 不仅如此,建筑木方截面尺寸的大小对模板支撑木方的设置间 距、钢管主龙骨间距以及木方挠度等也存在较大影响。

 3.木方截面尺寸对模板支撑木方设置间距的影响 

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楼板模板支撑体系 下面结合模板支撑计算规范,比较在荷载相同、钢管主龙骨间距 相同的条件下,进行楼板模板支撑木方抗弯验算时,木方的截面尺寸 对木方设置间距的影响。假设可变荷载为控制荷载: 根据公式:f=M/Wz(公式 1) 其中 Wz=bh2/6 为木方抗弯截面系数。 在可变荷载效应控制的荷载组合条件下取: M=ql2/8=0.9×[1.2×(G1+H×G2+H×G3)+1.4× Q1]×Lm×L2/8式中:G1、G2、G3 分别表示永久荷载标准值: G1(模板及次龙骨自重 KN/m2) G2(混凝土自重 KN/m3) G3(钢筋自重 KN/m3) Q1 表示可变荷载标准值 H 表示楼板厚度 L 表示主龙骨间距即木方简支长度 Lm 表示木方间距 由公式 1 和公式 2 可得:在 L 值固定不变的条件下,Wz 增大则 木方间距 Lm 也相应增大。 由 Wz=bh2/6 计算 50mm×100mm 木方的 Wz=50×1002/6=8.3×104 mm3 为 38mm×88mm 木方的 Wz=38×882/6=4.9×104mm3 的 1.70 倍, 即在模板受力满足的条件下,模板支撑体系中 50mm×100mm 木方的设 置间距最大可为 38mm×88mm 木方的 1.70 倍,而以原材直径为 350mm 为例生产 38mm×88mm 木方的数量仅为 50mm×100mm 木方的 1.43 倍, 相比较而言使用 50mm×100mm 木方可以节约木材。 

 4.规范中集中力作用下木方截面尺寸对主龙骨间距的影响 

 《建筑施工模板安全技术规范》(JGJ162-2008)中规定“可变荷 载标准值:施工人员及设备荷载(Q1)当计算面板和直接支撑面板的 次龙骨时,均布荷载取 2.5KN/m2,再用集中荷载 2.5KN 进行验算, 比较两者所得的弯矩取其较大者。” 在计算模板支撑木方时要用 2.5KN 的集中荷载对单根木方的抗 弯强度进行验算(与木方设置间距无关)。 集中力 P 作用下产生的弯矩值: M=0.9×1.2×G1×Lm+0.9×1.4×P×L/4 其中 L 为主龙骨间距,Lm 为木方设置间距。 抗弯计算公式中 0.9×1.2×G1× Lm 表示模板及木方自重产生 的弯矩,其值与集中力 P 作用下的弯矩 0.9×1.4×P×L/4 相比非常 小,因此在验算过程中集中力 P 为控制荷载。 根据公式 f=M/Wz,集中力 P 与木方的 Wz 值决定了主龙骨间距 L 的大小,而 P=2.5KN 为一定值,故木方的 Wz 值决定了主龙骨间距 L 的大小。由上一节中的计算可知 38mm×88mm 木方的 Wz 只有 50mm×1 00mm 的 0.59 倍,则若要满足抗弯验算的条件,使用 38mm×88mm 木 方时主龙骨设置间距较 50mm×100mm 木方要小很多,相应的 U 托及立 杆的设置间距都较 50mm×100mm 木方要小很多。 可见,使用 50mm×100mm 木方可以节约主龙骨钢管、U 托、立杆 钢管、扣件等支撑架料的投入量。 

 5.木方截面尺寸对木方挠度的影响

 在满足强度验算后,进行挠度验算时,挠度计算公式 v=5qL4/384EI 其中 q=0.9×[1.2×(G1+H×G2+H×G3)+1.4× Q1]×Lm 为均布 线荷载标准值 E 为弹性模量 I =bh3/12 为截面惯性矩 由上述公式可得 50mm×100mm 木方的I 值为 38mm×100mm 木方的 1.93 倍,即达到相同挠度允许值的前提下,50mm×100mm 木方的设置 间距及相应的主龙骨间距都可以比 38mm×88mm 木方大。进一步验证 了使用 50mm×100mm 木方将节省木方使用量以及主龙骨钢管、U 托、 立杆钢管、扣件等支撑架料的投入量。 当钢管主龙骨间距相同时,小截面木方的挠度 v=5qL4/384EI 将 偏大(在可变荷载为控制荷载时,38mm×88mm 木方的挠度为 50mm×1 00mm 木方的 1.13 倍以上),容易造成浇筑的混凝土平整度等不满足 要求,降低结构的实体质量,导致后期结构的剔凿修补。

 6.结语 

 绿色施工的概念提出已经很久了,推行绿色施工 “节能、节地、 节水、节材及环境保护”是建筑施工发展的必然方向,但目前对于绝 大多数施工企业而言,绿色施工往往只在其为数不多的示范建设项目 上有所体现,推行绿色施工还需要整个建筑行业的全面引导。 同时政府部门也要参与进来,通过规范市场行为,从绿色施工的 角度完善现行施工规范,加快推进绿色施工立法,大力推行新材料、 新技术的应用,从多方面、多角度推动绿色施工的实施。例如毛坯房 提倡“黑墙”(抹灰墙面)交房、逐步采用方钢管替代传统木方等, 通过社会多方面的共同努力节约资源,推动绿色施工的发展。