’梯子筋’在剪力墙结构中的应用

“梯子筋”在剪力墙结构中的应用【摘 要】随着建筑物抗震要求的不断提高，越来越多的中高层民用建筑工程采用剪力墙结构。而剪力墙钢筋的间距和保护层以及墙体厚度等如何能得到有效控制，一直是项目管理者们探索的问题。笔者根据多年的施工经验，现提出一种剪力墙钢筋控制的有效办法。【关键词】梯子筋 剪力墙 钢筋 控制1、传统施工方法及弊端剪力墙结构钢筋直径较小，绑扎成型后很难保证在外力的作用下不产生变形，尤其是在模板支设或混凝土浇筑过程中很容易发生钢筋偏移、甚至破坏设计尺寸的现象。轻者影响观感，重者带来质量隐患，从而达不到设计要求而返工。不但给经济效益带来损失，更会给企业带来负面的社会影响。1.1钢筋间距剪力墙钢筋按照传统方法绑扎后，容易受后道工序施工的影响，使绑扎成型后的纵横向钢筋间距不均匀，而通过不了验收，严重者造成模板支设后被要求拆除模板整改，浪费了大量的人力和物力，并可能因此产生工种间的矛盾，给项目管理者制造了很大的麻烦。1.2钢筋保护层剪力墙钢筋保护层控制的传统做法是用圆形开口的塑料卡环挂在钢筋上，以使模板与钢筋之间的间距形成钢筋保护层厚度。由于塑料卡环软且脆，甚至很多是小作坊用再生塑料生产的，模板夹住之后容易产生偏斜或承受不了外力作用而遭损坏脱落，导致塑料卡环失去作用，有的甚至使钢筋骨架整体 “一边倒”，浇筑后的墙体往往一边没有了保护层而露筋，一边保护层偏大，严重影响了结构。1.3墙体厚度传统控制剪力墙厚度的方法是模板支设时在模板内架设预制混凝土棍（俗称双F卡）作为内撑，而且几乎是每根对拉螺杆处都会安放一根。由于预制混凝土内撑是统一制作的，为便于安装，其F卡凹槽尺寸大于钢筋直径许多，人为产生很大误差，且混凝土标号不一定符合墙体混凝土的设计标号，与墙体混凝土也不能有效结合，容易出现外墙渗水内墙不隔音的现象。另一方面在支设模板的过程中，部分混凝土内撑掉落墙内也会造成上下层混凝土不能有效结合，致使墙根部出现严重的混凝土缺陷。2、“梯子筋”的设计与施工方法既然传统做法会给工程质量带来隐患，给项目管理造成很多矛盾，工程成本也遭受较大损失，工程管理者们迫切需要有一种比较合理的施工方法能彻底解决这些弊端。笔者总结了多个剪力墙钢筋施工得比较好的项目，发现利用“梯子筋”能有效地克服传统做法的种种不足，使工程质量、成本等得到有效的控制。2.1梯子筋的基本概念所谓“梯子筋”， 顾名思义就是整体形象像梯子一样的附加钢筋，如设计合理，可以代替主筋使用。梯子筋分水平梯子筋和竖向梯子筋。水平梯子筋是控制竖向钢筋间距的，竖向梯子筋是控制水平钢筋间距的，分工不同，作用一样。而竖向梯子筋又可根据竖向钢筋的搭接形式分为加强区和非加强区两种形式。如图一、图二所示。因一般住宅工程所设计的剪力墙的长度不同，就造成水平梯子筋的长度不一样，如选择以水平梯子筋为主导控制，在绑扎选用时容易混乱。但一般工程每层的层高基本都是一样的，也就是竖向梯子筋的高度是相同的，所以通常选择以竖向梯子筋为主导控制，水平梯子筋为辅导控制。由于水平梯子筋是安装在结平混凝土以上的合适高度，所以浇筑混凝土后，可以回收并重复使用。如图三所示。2.2梯子筋主筋由于梯子格的焊接势必给主筋造成一定程度上的灼伤，如将竖向梯子筋的主筋代替墙体立筋使用，那就要对梯子筋主筋采取补强措施。通常是将梯子筋主筋比墙体立筋提高一个规格。因水平梯子筋实际就是一个卡具，不代替主筋使用，则不必提高规格。图一：加强区梯子筋 图二：非加强区梯子筋图三：水平梯子筋2.3标高控制结构施工时，标高控制的通常做法是在钢筋上做结构“500”线标记，各工种均根据该点控制标高。结平混凝土浇筑后都会产生标高误差，一般在20mm以内。依据这两个条件，焊接前在梯子筋一端量出480mm并做好标记，以便现场安装的时候与结构“500”线重合，这样安装后的梯子筋下端距离结平面高度为20mm，从而就解决了因结平混凝土不平而难以安装的问题。如图四所示。 图四：标高控制点2.4起步尺寸控制根据相关规范要求，剪力墙下部第一根水平钢筋与结平层的距离（俗称水平钢筋起步尺寸）为50mm，而安装后的梯子筋提高了20mm，则只要在梯子筋下端30mm处焊接梯子的第一格，就可以解决水平钢筋起步尺寸问题。如图五所示。因竖向钢筋的下端埋在混凝土内，其起步尺寸容易控制，只要在上端绑扎水平梯子筋就可以控制好上层钢筋的尺寸了。 图五：水平钢筋起步尺寸控制2.5间距控制前文提到了以竖向梯子筋为主导控制，则主要从控制水平钢筋间距着手。通常按水平钢筋的设计间距焊接和梯子格上口计算尺寸，这样水平筋搁置在梯子格上面，便于工人现场操作，比较容易固定和绑扎钢筋。为了加强控制效果，竖向梯子筋的安装一般以暗柱边第二根钢筋起设置，间距为1000mm左右。这样，可以有效地减少砼内撑的用量甚至不用，还能增强隔音效果。因竖向钢筋下端已生根固定，其间距比较容易掌握，骨架完成后在上层结平面以上的合适高度设置一道水平梯子筋（也就是控制了上端）即可。水平梯子筋的制作按竖向钢筋设计间距焊接，尺寸统一按梯子格的一侧计算，安装时也一样。2.6保护层控制层高在3000mm左右的楼层，梯子格焊接时在上中下的合适位置（一般是上2下2和中间）将该梯子级的长度调整为设计墙厚尺寸即可。由于插入式振动棒的影响，振捣密实后往往墙厚超厚，所以通常将该梯子级的长度按设计墙厚尺寸减去2mm，这样振捣成型后的墙体厚度与设计厚度就能趋向于一致，其误差也在规范以内。而其它的梯子级外露长度只要能满足搁置水平筋即可，但其长度不得超过上述控制墙厚的梯子级的长度。如图六所示。 图六：保护层控制2.7防腐处理为防止控制墙体厚度的梯子级拆模后会露筋生锈，甚至时间长了锈蚀至主筋，或者因钢筋锈蚀而影响装修，梯子筋在加工区整整齐齐地堆放成排，达到一定数量后，统一在该梯级两端刷上防锈漆，而其它的梯子级埋于混凝土中则无需进行防腐处理。如图七所示。 图七：防腐处理使用上述设计的梯子筋方法绑扎成型的剪力墙钢筋骨架，实际就是将剪力墙钢筋整体固定在卡具上，控制有序、规范有加，绑扎时成了程序化施工。完成后的钢筋骨架整体观感很好，有人曾戏称为“艺术品”。后道模板施工时只要不是人为有意去破坏，一般都保持得很好。3、梯子筋施工的管理梯子筋的制作和工程所有钢筋制作一样，列入料单管理。通过技术员翻样形成料单，制作人员再设计制作用的模具，在钢筋加工间统一制作、成批加工、分类堆放并做好标记，形成车间式管理。特别强调的是，控制墙体厚度的梯子级钢筋需用切割机下料，严禁使用钢筋切断机，避免钢筋斜头钻进木质模板造成墙体厚度不够和露筋现象。安装前，钢筋班长先在各墙体部位画出梯子筋的安设位置，绑扎工人根据标高绑扎固定好梯子筋，后面的程序就无需累述了。以下是梯子筋加工班租和绑扎班组根据梯子筋料单各自的流程图。根据梯子筋料单或简 图下料、焊接、防锈交底样板引路、验收样 板位置、绑扎、要点交底样板引路、验收样 板加工绑扎进入进入流水化加工程序化绑扎进入进入 加工班租和绑扎班组根据梯子筋料单各自的流程图4、成本分析通过上述介绍，我们已能很清楚的知道使用梯子筋的种种好处，但施工企业最为关注的是这种方法究竟会增加多少工程成本，笔者通过以下计算来分析一下使用梯子筋给工程成本带来的直接影响。现以长L=3000mm、厚B=200mm的剪力墙为例，设计纵横向钢筋均为8、=200mm，两端暗柱均为400mm*200mm，结平板厚=100mm，层高h=3000mm，剪力墙钢筋保护层15mm，结合前文设计的条件，做具体分析如下：（1）主筋理论重量差计算：每根钢筋按3.5m长，共需3根梯子筋，则：主筋理论重量差Tn=3.5*(0.617-0.395)*2*3=4.662kg（2）梯子格钢筋理论重计算：焊接梯子格的钢筋没有规格要求，现场废料都可以用，只要确保水平筋搁置后不变形就行。除控制墙厚的梯子级外，其他的梯子格只要露出梯子筋外10mm左右即可。这里暂按8钢筋计，根据已知条件计算需要16个梯子级，则：梯子格钢筋理论重T1=（0.174*13+0.197*3）*3*0.395=3.381kg（3）扣除塑料卡环：保护层塑料卡环按=600mm梅花布置，则：塑料卡环N1=6*6*2=72只（4）扣除预制砼内撑：本地区剪力墙模板支设是采用多层板拼制的工艺，一般按=400mm设置一根螺杆，预制砼内撑数量即为螺杆数量，则：预制砼内撑N2=9*9=81根（5）焊接梯子筋的人工计算：例中需要3根梯子，估计0.5小时能完成，实际工作日每天按10小时算，则：焊接梯子筋的人工M=0.05工日合计（单价为市场时价）： Tn*3.8元/kg+T1*3.8元/kg-N1*0.055元/只-N2*0.12元/根+M*300元/工日 =4.662kg*3.8元/kg+3.381kg*3.8元/kg-72只*0.055元/只-81根*0.12元/根+0.05工日*300元/工日=17.72+12.85-3.96-9.72+15=31.89元分析中扣除了砼内撑和塑料卡环的费用，实际应用中要看设计的钢筋规格和等级情况以及绑扎后的效果，实施样板引路制度。如设计钢筋为HRB335，控制难度就加大，则梯子筋的数量要适当加密，同时辅以适量砼内撑和塑料卡环，以确保绑扎效果。为了直观地表达效果，以上计算用列表方式表示为：主筋理论重量差梯子格理论重扣 除塑料卡环扣 除预制砼内撑焊 接梯子筋人工合计（元）4.662kg3.381kg72只81根0.05工日3.8元/kg3.8元/kg0.055元/只0.12元/根300元/工日17.7212.85-3.96-9.721531.89一块3000mm*3000mm的墙体理论上增加了工程成本约32元，则根据实际面积和剪力墙的设计密度就可推算出一栋30层、建筑面积1500020000平方米的剪力墙结构住宅楼使用梯子筋后，理论上约增加了3800050000元的施工成本。当然，这是看得到的损失。其实稍有现场经验的同仁都知道，在施工中因钢筋施工质量问题而返工，其直接经济损失就会远远超过这个数目，而其负面社会影响带来的损失更是无法用金钱来衡量！5、工程另例借鉴常州锦绣华府住宅项目上的剪力墙钢筋施工用的是“井”字式卡具，被称之为“短肢梯子筋”。施工时以适当间距梅花式布置于墙体钢筋当中，上层结平以上辅以两道水平钢筋绑扎牢固，代替了水平梯子筋。这种做法有效地控制了钢筋间距和