方钢龙骨水泥压力板隔墙应用技术研究
摘要
关键词
隐蔽水箱、方钢龙骨、隔墙、技术创新、节约成本
正文
1. 工程概况
援白俄罗斯国家足球体育场项目位于白俄罗斯首都明斯克市,是中国政府援助白俄罗斯国家的一个重点工程,项目自2020年8月26日开工后,因受疫情与俄乌冲突的影响,工期处于严重滞后状态。同时,项目地处高纬度严寒地区,按照明斯克市历年的气象资料统计,一般在每年的10月15日左右进入冬季施工,在来年的4月15日左右解除冬施,其中在12月15日至下一年的2月15日为严冬期间,日最低气温可达-28℃,根据地质勘察搜集到的当地气象资料《SNB 2.04.02-2000 [15]》,明斯克的年平均气温为5.3°C。各月份平均气温如下:
(表2-1)白俄罗斯各月份平均气温统计表
月份 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
平均温度℃ | -7.9 | -6.2 | -2.0 | 5.5 | 12.7 | 16.0 | 17.7 | 16.3 | 11.6 | 5.8 | 0.2 | -5.3 |
平均降水mm | 39 | 33 | 41 | 43 | 58 | 85 | 87 | 67 | 59 | 50 | 49 | 51 |
平均相对湿度% | 86 | 84 | 79 | 72 | 67 | 69 | 72 | 75 | 79 | 84 | 88 | 89 |
本工程设计卫生间共132个,其中独立卫生间82个,公共卫生间50个,共计531个坐便器位均采用壁挂式马桶设计,马桶水箱隐藏在双层加气混凝土砌块隔墙内,在二次结构砌筑阶段,用于马桶水箱隐蔽的内侧隔墙受工序影响,无法同时进行施工,必须要在机电完成管道安装后才能砌筑封闭,这就导致原本紧张的工期,面临更大的压力。
引言
在面对漫长的冬季和紧张的工期压力下,本文通过对作业条件、施工环境、材料、成本的综合分析研究,将原设计马桶隐蔽水箱砌体隔墙优化成镀锌方钢水泥压力板隔墙,从而避开了冬施影响和工序的制约因素,节约了成本,加快了施工进度。
2.壁挂式马桶水箱隐蔽隔墙分类及应用特点
2.1 壁挂式马桶水箱隐蔽隔墙分类
壁挂式马桶水箱的隐蔽隔墙按照其作业的性质可分为湿作业隔墙和干作业隔墙两类,其中,湿作业隔墙又分为砌体隔墙和钢筋混凝土隔墙两种,干作业隔墙则主要有轻钢龙骨隔墙,型钢龙骨隔墙以及预制板隔墙几类。
2.2 不同类型隔墙的应用特点
不同类型的隔墙在不同的应用条件下,具有其相应优点和缺点,在工程设计中,常采用湿作业隔墙较为多,特别是砌体隔墙,因其施工灵活,操作简便,施工完成后整体稳定,可承受较大竖向荷载和侧压力。缺点是,受给排水管道安装和马桶支架安装进度的影响,一般在二次结构砌筑阶段,往往不能同时进行施工,而是要等到给排水管道及水箱安装完成,并通过打压测试后才可砌筑封闭。其次是钢筋混凝土隔墙,其优点是可承受较大荷载,且稳定性极好,缺点除检修、更换洁具困难和成本较高外,同砌体隔墙一样受机电施工工序影响。
然而采用干作业隔墙则不同,干作业隔墙可以在卫生间抹灰、防水作业施工完成后进行施工,在设计中,干作业隔墙的选材要结合卫生间的类型,和卫生间墙体砖的施工方式来确定,如轻钢龙骨隔墙一般适用于家庭装修,以及采用干挂类墙砖的卫生间隔墙。顾名思义,轻钢龙骨体系的材料壁厚一般为0.4-1.6mm,作为受力结构不能承受较大的外力,在外力作用下稳定性差,容易变形,因此在作为马桶水箱隐蔽隔墙时,在马桶使用过程中容易产生振颤,从而导致墙面瓷砖脱落,甚至墙体损坏,不宜用在公共卫生间,另一种是型钢骨架隔墙,它规避了轻钢龙骨隔墙稳定性差的缺点,例如槽钢、方钢作为骨架制作的隔墙整体刚度较大,比较适用于人员稠密的公共场合卫生间,但其缺点是施工相对复杂,施工成本也相对较高。
3.镀锌方钢龙骨水泥压力板隔墙技术应用
3.1 方案选择
本文主要结合援白俄罗斯国家足球体育场项目为研究对象,原设计的砌体隔墙施工,受地区及各种条件制约难以实施:1)砌体隔墙在施工前需要完成马桶给排水管道的敷设和马桶隐蔽水箱的安装和固定;2)砌体隔墙在冬季施工需要采取冬施措施,才能避免砌筑墙体不受冻;3)冬季施工卫生间给水管道不能注水,无法进行打压实验;4)马桶和水箱从国内采购,不能及时进场安装。
如何克服以上客观因素,经过认真分析确定-利用镀锡方钢龙骨和水泥压力板来制作一种隔墙,则可以很好规避上述影响。
3.2 镀锡方钢龙骨水泥压力板隔墙施工可行性分析
2.2.1 经济可行性性:
经统计,卫生间砌筑隔墙面积共计6235.5㎡,按项目二次结构砌筑结算综合单价为133.2元/㎡,不考虑冬施措施费,施工成本约83.00万元。采用镀锌方钢水泥压力板隔墙进行施工,隔墙高度满足吊顶高度即可,主要材料为镀锡方钢管和水泥压力板,其中,现场有可利用①镀锌方钢管(40*40*4*4000mm)7400根,材料方面仅需采购水泥压力板即可进行施工。白俄本地市场水泥压力板的单价约为43元/㎡,结合人工费、方钢折旧、机具使用费经预算综合单价为128元/㎡,因此在合理利用现有材料的情况下,预计采用方钢龙骨水泥压力板隔墙来施工,至少可节约成本约30万元。
3.2.2 技术可行性:
本工程为专业足球场,公共卫生间马桶使用频率较高,因此隔墙的安全性、适用性是方案是否可行的关键,也是设计上能否通过变更的重要条件,骨架受力计算如下:
1、镀锌方管技术参数:
| Area=576.00 Ix=125952.00 Iy=125952.00 Yx=20.00 Yy=20.00 Wx=6297.60 Wy=6297.60 Sx=3904.0 Sy=3904.0 | |
| 横梁材质: BEAM_M "Q235"; 横梁弹性模量:E =206000-MPa; 抗拉强度:fy =205-MPa ; 抗剪强度:fv =125-MPa ; 局部承压强度:fb = 305-MPa ; 截面面积:Am = 576-mm2 ; 抵抗矩:Wx = 6297.6-mm3 Wy = 6297.6-mm3 面积矩:Sx = 3904-mm3 Sy = 3904-mm3 惯性矩:Ix = 125952-mm4 Iy = 125952-mm4 腹板厚度:tw := 4mm-2 ;
| |
镀锌方钢龙骨立面骨架图 | ||
2、荷载计算 | 3、立柱强度校核 | |
立柱间距:Bm=(600mm+300mm)/2=450mm ; 立柱跨度: Lm=1400mm ; 水平方向活荷载:Lho=1.5KN(JGJ/T470第4.3.2条) ; Lh=1.5Lho=2.25KN ; 自重荷载:Dk=1.5KPa ; 竖直集中力:Pvo=Dk*Bm*Lm=0.95KN ; Pv=1.3Pvo=1.23KN ; | 弯矩:Mmax=(Lh*Lm)/4=0.79KN/m 剪力:Vmax=Lh/2=1.13KN 正应力校核:σ=Pv/Am+Mmax/Wx=127.18Mpa ratio[σ/fy ] =0.62<1 “pass!” 剪应力校核:Τ=(Vmax*Sx)/(Ix*tw)=4.36Mpa Ratio[Τ/fv]=0.036<1“pass!” | |
4、立柱挠度校核 | ||
挠度限值:dflim=min(Lm/250*20)=5.6mm ; 挠度:dfmax=(Lho*Lm3/48*E*Ix)=3.3mm ; 校核:ratio=[dfmax/dflim]=0.59<1“PaaS!” |
3.2.3 工期可行性:
原设计采用砌体隔墙,施工受机电安装进度和冬施影响,预计完成施工将在2024年4月底,方钢龙骨隔墙施工为干作业,龙骨安装不受气候影响,且两根竖龙骨之间空隙大,焊接安装完成后,机电专业的给、排水管道,马桶水箱支架可照常施工,从施工工艺上分析,方钢龙骨骨架制作及焊接工艺相对简单,冬季完成龙骨安装,次年4月份气温回正后即可封水泥压力板和抹灰施工,预计工期至少可提前1-2个月。
4.镀锌方钢龙骨水泥压力板隔墙施工
4.1 方钢骨架安装图设计
用于制作隔墙龙骨骨架的材料选用40*40*4mm镀锌方钢和12mm厚水泥压力板,在骨架图绘制前,首先要确定骨架高度、和骨架长度,其中骨架高度需根据不同楼层、不同吊顶高度来确定,而骨架的长度则要根据卫生间类型和大小进行现场复尺来获取精确数据。另外骨架的构造要考虑马桶隐蔽水箱支架的尺寸,以本项目为例,马桶隐蔽水箱支架的尺寸为:587mm(宽)*1190mm(高),因此两立柱间距设置为600mm,第一道水平杆(龙骨)高度为1200mm,这样为将来马桶支架的安装每侧预留5~6mm安装缝,便于安装。
装修图中两马桶的中心距为900mm,也就是说两根立柱每侧均需增加150mm宽度才能符合马桶排布模数,对此,方案选择模块化设计和安装,即两根间距为600的立柱加上相应的水平杆来共同构成一个整体,每个模中间的300mm间距空隙采用40*40*4mm镀锌方钢水平连接杆焊接相连,每个模块背部延竖向至少设置两道拉杆,最底部拉杆距地300mm,拉杆竖向间距不大于1200mm,拉杆通过M8膨胀螺栓+角码焊接固定在二次结构墙上,以起到稳定性作用。(见下图所示)
4.2 方钢骨架制作及安装
为提高生产效率,方钢骨架制作可采取批量下料,批量焊接,首先根据骨架设计图,确定立柱下料长度,不同吊顶高度,立柱的下料长度不同,两立柱间的水平杆(龙骨)和连接杆均为固定尺寸,分别为590/210mm,可批量下料。下料完成只需将立柱与水平杆进行拼装焊接即可完成骨架模块制作,骨架模块安装时,应先进行卫生间隔墙放线,确定立柱安装位置和标高,然后将已焊接完的模块搬运到指定位置进行组装焊接,需要注意的是,骨架所有的节点焊接完成后需对焊口进行打磨和补刷防锈漆。
4.3 马桶水箱和给排水管道施工
选择方钢龙骨水泥压力板隔墙来实现马桶背水箱的隐蔽,其好处之一就是水箱支架、给、排水管道可以选择事先完成安装,也可以在龙骨焊接完成后再安装,此处仅说明骨架完成后的安装方法,在方钢龙骨骨架设计阶段,如上文所说,需先进行卫生间尺寸复核,并进行马桶位置排布和骨架图绘制,骨架立柱的位置是固定的,因此,骨架在焊接完成后,机电专业只需在相应位置进行布管并接入排污口,水箱支架则是刚好装入龙骨立柱的间隔内,然后与墙体进行拉结固定即可完成安装。
4.4 封板抹灰
机电完成给水试压后,在面板封装前还需进行隐蔽验收,主要检查内容有:方钢龙骨间距、节点焊接情况、焊口打磨及防腐漆涂刷,拉结节点数量和整体稳固性等内容。骨架表面敷12mm厚水泥压力板,此材料具有防水、防火、耐腐蚀、强度高的有点,其表面可进行挂网、拉毛、抹灰、粘砖等装饰施工。以本项目为例,为满足隔音和平整度要求,采用双层水泥压力板作为隔墙面材,封板完成后在水泥压力板表面挂镀锌钢丝网,素水泥浆内参建筑胶进行拉毛处理,5mm厚1:3水泥砂浆抹灰找平,抹灰能进一步增加隔墙的整体性和隔声效果。需注意的是,封板时须在每个马桶水箱顶部10cm处预留200*300mm检修口,检修口预留应标高要一致,位置居中,尺寸统一,抹灰时四周应确保方正,卫生间墙体粘贴完瓷砖,此部位做好标识,以便后期检修使用。
5.应用效果分析
本文从多方位研究应用方钢龙骨水泥压力板隔墙实施的可行性,目的在于替代原设计砌体隔墙在工期紧和冬施质量难以保证情况下施工存在的困难,在应用效果上,主要从进度、成本二方面进行分析。
5.1 进度目标对比分析
方钢龙骨水泥压力板隔墙实施流程为:方钢管下料→单元块焊接→单元块组装→防腐处理及验收→封水泥压力板。1)整个流程,全部为干作业,不受气候和工艺间歇影响,每道工序均可进行批量化生产和流水作业,是理想的生产组织方式;2)作业过程与机电专业不存在工序交叉,相互基本不存在工期制约影响。
加气混凝土砌体隔墙施工流程:钢筋绑扎→支模浇筑地坎台→砌筑隔墙→过梁、构造柱支模→过梁、构造柱钢筋安装及混凝土浇筑→砌筑上部隔墙。1)从工序上看显然要复杂很多,而且在混凝土浇筑到砌体施工有技术间歇时间;2)一半工序为湿作业,在严寒的冬季施工必须采取可靠的冬施措施;3)与机电专业存在工序交叉制约,机电安装施工未完成砌筑隔墙无法实施,这也是最重要的一点。
6.应用总结
在现代工业与民用建筑中,针对不同功能和需求,各类隔墙的应用越来越多。传统的砌筑砌体隔墙由于存在各种不足和局限性,已经明显不能满足设计和施工需求。而方钢龙骨水泥压力板隔墙因其优异稳定性,以及防火、防水性能好的的特点,具有很强的适用性。特别是作为大型公共建筑卫生间壁挂马桶水箱及其管道的隐蔽隔墙,它相对于轻钢龙骨隔墙具有更好的稳定性、耐久性和承重能力。本文正是运用它的这些优点成功解决了项目工期问题、质量问题,并在实施中节约了成本,为项目创造了效益。
参考文献:
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作者信息:王宗赞(1984年4月14日),男,学士学位,从事专业:工业与民用建筑,现工作于北京城建集团国际事业部援白俄罗斯国家足球体育场项目部,担任质量工程职务,公司地址:北京市海淀区北太平庄18号北京城建大厦,邮编:100088,手机:18618426521,E-mail:wangzongzan@163.com
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