钢筋模板混凝土监工实务.docx
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钢筋模板混凝土监工实务
「內政部委託辦理營造業工地主任220小時職能訓練課程講習計畫」職能訓練課程教材
第九單元工程結構
(教材編製協辦單位:
高雄市土木技師公會)
課程科目:
1、模板、鋼筋及混凝土
委託單位:
內政部
作者:
劉昌南撰
中華民國九十七年六月
目錄
模板、鋼筋及混凝土
目錄i
表目錄iv
圖目錄v
第一章概述1
第二章模板工程2
2.1前言2
2.1.1解釋名詞3
2.2模板構造4
2.3模板工程施工計畫重點7
2.4模板應力計算10
2.4.1各構材適用之應力分析公式11
2.4.2依據11
2.4.3應用範例15
2.4.4模板工程監工實務18
2.5模板塌垮之主要原因19
2.6模板工程常見缺失19
第三章鋼筋工程23
3.1前言23
3.2鋼筋材料23
3.2.1鋼筋材質23
3.2.2鋼筋材料檢驗24
3.2.3鋼筋續接24
3.2.4鋼筋之標稱與習慣用法24
3.3鋼筋施工24
3.3.1施工注意要點24
3.3.2鋼筋加工25
3.3.3鋼筋組立25
3.3.4鋼筋之保護層25
3.4鋼筋混凝土標準圖26
3.4.1韌性與非韌性結構鋼筋之不同點26
3.4.2箍筋之配置26
3.4.3柱筋搭接位置26
3.4.4方形柱角筋與箍筋密接26
3.4.5箍筋與繫筋30
3.4.6柱、大梁箍筋之彎鉤長度31
第四章混凝土工程32
4.1前言32
4.2混凝土澆置計畫32
4.2.1工程範圍32
4.2.2混凝土品質相關規範要求32
4.2.3澆置分區說明33
4.2.4施工步驟33
4.3混凝土工程施工要領35
4.3.1規劃混凝土澆置工程應注意事項35
4.3.2施工前中後應注意事項36
4.3.3安全衛生及環保要求39
4.4混凝土裂縫之原因39
4.5冷縫之弊病與對策40
4.6鋼筋之腐蝕與保護層厚度以及水灰比、養護之關係41
參考文獻44
表目錄
表2-1模板側壓力之計算表11
表2-2緊結器強度表12
表2-3容許應力之規定12
表2-4獨立柱體及牆模板應力分析適用13
表2-5梁、樓板模版及支撐應力分析適用14
圖目錄
圖2-1模板組立與相關構件示意圖6
圖2-2模板施工流程圖7
圖2-3柱模組合圖17
圖2-4模板支撐現存問題魚骨圖20
圖2-5模板工程品質之缺點魚骨圖21
圖2-6模板工程施工檢驗流程圖22
圖3-1柱縱剖面圖27
圖3-2鋼筋彎紮標準圖28
圖3-3柱主筋修正照片29
圖3-4主筋標準彎鉤31
圖3-5箍筋標準彎鉤31
圖4-1混凝土澆置步驟33
圖4-2鋼筋相對腐蝕率與保護層及水灰比關係42
圖4-3混凝土澆置流程圖43
第1章概述
1.1結構體施工順序、施工計畫觀念
今日營造業的分工已趨「精」與「專」,各種單項工程都有專業廠商負責施工,但即便如此,施工後的工程品質要達到設計者及規範的需求,並非是一件易事。
尤其目前營造工程人員難覓,想要達到一定的水準,的確更是困難。
政府在公共工程要求承攬廠商在施工前提出施工計畫,針對各項工種的假設工程、施工順序、檢驗方法或注意事項在施工前詳加討論。
事實上,現場工程人員事前若沒有深入了解各項工程的施工程序及注意事項,屆時工程進度與品質都無法如預期的掌控,尤其工程人員有所異動交代不清,或臨時有突發狀況,則工程進度與品質一定無法順利連貫。
施工規範、準則應是工程人員所須具備的專業知識,而施工計畫書撰寫的目的在提醒工程人員,不要忽視任何施工細節;在計畫書中,有些工項很詳細撰述施工流程,除了要提醒現場工程人員依施工流程查驗,可達到該項工程施工品質的要求,進而同時了解整個工程的施工過程,現場工程師亦可以利用每種工項的施工品質,來確實考核協力廠商施工的成果與配合度,俾使在施工介面所產生的不必要損失減低到最低程度。
結構體工程中的放樣、模板、鋼筋及混凝土澆置等分項工程,屬於必須一再重複的基本教練,本單元將以施工計畫的內涵為主軸,依序講述模板、鋼筋及混凝土澆置工程。
第2章模板工程
2.1前言
模板為鋼筋混凝土構造之成型鑄造模,雖是臨時性的工程假設構造物,但其對混凝土建築軀體的形狀、品質、精度等均具有決定性的影響。
工地模板之組立,須針對不同混凝土性質作規劃,按工地環境、使用目的及成本效益等之考量,選擇適當之材料作為模板材料。
據統計一般之鋼筋混凝土營建工程其模板費用約佔總工程費之百分之二十五,且模板坍塌之事故時有所聞,為我營造業常發生之事故,造成生命、財產之損失甚鉅。
工程上之模板工作通常由專業之模板業者負責承包,一般工程人員對模板作業亦不夠了解,故有關模板方面之監工通常無法仔細與深入,且模板費用常不合理,以低價爭取而簡陋施工以致造成工程品質低劣甚至發生事故造成莫大之財產生命損失。
近代模板因應轉換率、組拆便利性之提升要求,新的模板及工法逐漸發展,早期模板的作業大都在現場製作及組立,且使用一場即廢棄,二次大戰後,由於大量建設的需求,使模板的製作逐漸趨向規格化,標準化,特殊構造物之外型規律性,也因而相繼開發了許多新材料和新工法,如水平、垂直活動模板、飛模模板工法、電熱模板工法等。
本講義係以一般傳統模板、支撐為對象來描述其組立、拆除作業相關作業。
目前RC結構高樓模板工程,絕大部分仍依傳統方式,採用單片模板組合的方式組立,在景氣蓬勃時模板工人召工不易,造成結構體工程進度嚴重延誤,加上模板工人技術水準日趨低落使施工品質不佳,無形中增加裝修工程的造價成本。
營造、建設公司等業者因應環境常思脫困之道:
如:
研發系統模板降低模板工人需求
研發預鑄牆版降低現場模板數量
積極教育現場監工降低錯誤發生
2.1.1解釋名詞
1.預拱
梁及樓板之模板中央部,應提高跨距之1/250~1/500,當鋼筋混凝土荷重至於其上之後,模板承重撓曲呈接近水平狀,拆模後始能獲得完整之平面,此即為預拱。
2.活動模板(slipforms)
是一種能沿澆置混凝土面移動之模板,其移動之時機應俟模板移開露出之混凝土有足夠硬固至已能支持其自重。
模板之移動係沿著構材之方向滑移故又有人稱之為滑動模板(slidingforms)。
其種類分述如下。
(1)垂直活動模板
利用千斤頂沿著預埋於硬化混凝土中之鋼桿或鋼管向上移動,其千斤頂可為手動、氣壓、油壓或電動式。
垂直高大之構造物如煙囪、橋墩、圓筒式建築、地下直井及水塔等屬之。
(2)水平活動模板
水平直長之構造物如隧道之仰拱、水道、排水渠道、橋樑混凝土護欄、公路緣石等均適合使用水平方向滑動之活動模板。
滑動模板之構造須沿軌道或預設梁上移動,構造之入口設計成槽型以均勻分散混凝土於所有模板上。
(3)移動式模板
將模板架設於可移動之鋼架或施工架上,該架稱為模板車,移動式模板上之混凝土經充分養護後可將模板自混凝土鬆脫,而沿構造物向下一段推移。
例如橋樑上部結構施工之平衡節塊懸臂工法、支撐先進工法。
3.飛模
模板系統以組件組成施工使用單元而以起重設備如吊車,將各模板單元安放於定位即可澆置混凝土而成所要形狀之結構,當模板可移去時並不必將模板單元分解,而再直接吊放於新位置繼續反覆使用,因此種模板系統主要之作業為模板之向上移動係利用吊車使模板單元在空中飛升,故名飛模。
4.電熱模板
在鋼模板下方加裝電源及恆溫器,利用通電加溫養護,以提昇混凝土早期強度,而達成提早拆模之目的。
常配合飛模施工法以達成施工效率較迅速之目的。
2.2模板構造
傳統模板的主要構造分述如下,如圖2-1所示:
1.板模
又稱襯板,模板直接與混凝土相接的部份,其作用主要是為防止新澆置混凝土流出模板外並固定結構外型,板模材料之使用以散板及合板兩類為主。
普通模板其寬度分為24、30、36、40、45、50、60、75、90及100公分。
2.格柵
直接置於樓版板模或樑底板模下之水平構材。
3.貫材
直接置於樓版模板及樑模板之格柵下的水平構件,其與格柵呈垂直方向配列。
4.支撐
直接置於樓版模板或樑模板之貫材下的垂直構材,主要將混凝土等營建載重傳遞至地面。
分為角材及鋼管支撐兩種。
5.內背撐材
用於柱模板、樑側模板、牆模板等之中,為防止板模變形及破壞之構材。
6.外背撐材
使用於柱模板、樑側模板、牆模板等之中,為防止內背撐材破壞及變形之構材。
7.隔件
為保持柱模板、樑側模板、牆模板等之兩側模板間距固定所使用之構材,此構材亦可同時防止因混凝土側壓而使模板向外側之變形。
8.模板緊結器
在柱模板、樑側模板、牆模板等之中,作為固定背撐材用之構件。
圖2-1模板組立與相關構件示意圖
(資料來源:
營造作業安全技術手冊-混凝土工程)
2.3
模板工程施工計畫重點
圖2-2模板施工流程圖
1.配合工程預定進度須要求協力廠商備妥若干套模板。
(各工種進度、拆模期、養護期)
2.模板工程範圍須明確界定。
如:
模板吊運、放樣(含室內隔間)、模板整理(廢模清運)、預留孔施工、預留筋放樣與插設、束模鋼筋切除、立木門框、超高部分排架等等。
3.預定進度須明確規定。
含總進度、分段進度(如每一層樓)、零星工程與整理退場。
4.規定每個樓層樓梯、欄杆、冷氣台、花台的施工時機。
5.每個樓層的柱、牆組模時,於底部適當位置應預留清潔口,清洗後再封閉。
6.柱、牆模板的組立
(1)鋼筋綁紮後須確認預留孔、角隅補強完妥且機電水等各項配管完成並妥善固定經檢驗合格再同意封模。
(2)預留管的部位最好先組立三面模,經電鑽穿孔貫入3分∮螺栓後再封模,可避免落水管被穿孔。
(3)電梯升降道應先組立內模經校核正確固定後再綁紮牆筋。
(4)柱、牆模應利用F型架吊錘球或其他儀器校正調整垂直度。
(5)螺栓位置間距不得大於模板計算書之設定值。
7.樑的模板組立
(1)於柱、牆組立完成後進行梁底模架設。
(2)樑底的垂直撐材其水平間距應依樑的大小按照模板計算書配設。
(3)樑底架設完成後,應考量預拱的需要。
(通常1/250~1/500)
(4)樑側模的固定間距應依計算書配置。
8.樓版的模板組立
(1)於樑側模全部固定完成後架設樓版區的模板支撐。
(2)模板的支撐,於X、Y兩向的間距均不得大於計算書所列。
(3)舖設版模時先固定四角隅於樑側模上,並注意交角須成直角。
(4)使用脫模油劑時須考量滑倒或產生危險
9.梯模的組立
(1)樓梯踏步、平台與牆模及樓版模一併完成。
A.組立梯模前應詳細閱讀梯間內的樑位圖,避免樑位在梯間內因外突而造成梯寬不足或淨高不足。
B.梯間的RC牆先組立外模,俾供牆面紮筋。
C.內模須依設計的級深、級高在梯階的位置預留齒狀階梯開口。
D.樓梯踏步豎板在固定前應使上端較下端向外傾斜約2cm。
E.於豎板的中央釘壓角材,藉壓角材固定梯級的豎板定位。
(2)樓梯踏步、平台與牆模及樓版模差一個樓層完成
A.組立梯模前應詳細閱讀梯間內的樑位圖,避免樑位在梯間內因外突而造成梯寬不足或淨高不足。
B.沿放樣墨線在梯級、平台等位置插預留筋(預留筋應符合圖旨)
C.施工層的樓板拆模後,依墨線組樓梯平台、梯背斜向模。
D.樓梯踏步豎板在固定前應使上端較下端向外傾斜約2cm。
E.於豎板的中央釘壓角材,藉壓角材固定梯級的豎板定位。
(因C、D、E延後施工,每梯約省兩工)
10.模板支撐
A.固定柱位模的撐材,一般以角材於x、y兩向各自先與柱外模連接,利用F型架或其他儀器經調整、校正使柱身真正垂直後固定。
B.牆位模撐材施作同於柱模,但僅考量單向垂直度及牆面的直線。
C.樑底模若採用單支的木支撐,應與樑底模間釘斜撐,使樑底面成水平。
D.倘木支撐長度不夠需續接時,宜採用上下搭接60cm的長度,於搭接處先釘入鐵釘再以#10鐵絲綑紮三處,以預防載重後滑動。
E.撐材使用調整式鋼管支撐時,注意其上下兩端的固定端板需完整、牢固,鋼管伸縮部分零組件需齊全。
F.樑、版的支撐長度不足需利用木支撐作雙層支架時,於第一層頂端先舖設角材構成水平架後再豎第二層支架(俗稱絲瓜棚)。
(若用鋼管鷹架需檢核荷重、注意側向支撐)
G.於鬆軟的地面架設支撐前,應先將土壤夯實後舖設一寸厚的跳板,再於跳板上架設撐材並以鐵釘釘牢。
11.每次澆置混凝土時,模板協力廠商應派數人檢視模板的支撐系統及柱、樑、牆的張力繫件,避免爆模及處理模板突發事件。
(雇模)
12.拆模時間分別載明樑底、梯底、版底、側模等並嚴謹執行。
(立即危險與潛在危險)
13.預留筋倘放樣不正確或錯誤,模板協力廠商應負責重新依圖示位置以原設計的配筋量派員植筋。
(重要工作介面)
14.每個樓層澆置混凝土前,樓版厚度,欄杆高度,模板工應在柱筋上及樓版四週外樑的側模上標記明顯的相對高度。
15.地下室RC外牆需藉檔土柱植化學螺栓組單面模時,應注意螺栓錨定應力;並確實固定底模,避免底模浮起及牆面爆模或螺栓鬆脫。
16.爆模後應在當日清除,或次日鑿除清運。
17.用鋼筋做為束模繫件時,模板廠商應負責切除清理。
(與泥作介面)
18.拆模後模板清運、室內隔間放樣、木門框組立等須配合泥作工作進度(與泥作介面)
19.結構體的柱、樑、版、牆面若需鑿除,於泥作吊線後,模板廠商應負責在約定時間內鑿除完妥。
(與泥作介面)
20.內爬式塔吊孔隨塔吊爬升後,於約定期限內模板廠商應派員封孔。
21.應限制模板協力廠商於最後一層拆模後,在一定期限內將用不著的模板運離現場。
22.所有吊料孔、放樣孔,在工地通知起在約定期限內完成封模、拆模。
2.4模板應力計算
模板各構材之尺寸及間距,應依應力計算決定之,監工人員可要求協力廠商依據相關規範,提送模板應力計算併同模板施工圖送審,並須由承商專任工程人員簽證,經監造單位審查合格後,將施工圖交予協力廠商按圖組模,並依此作為檢查標準,才可確保模板安全性。
本節摘錄審查模板應力計算之相關規範,供監工人員參考,分為各構材適用之應力分析公式及依據二部分。
2.4.1各構材適用之應力分析公式
一般模板最經濟符合安全之組模方式為四層模,即襯板、小格柵以及縱橫兩層大格柵(詳2.2節)。
針對“獨立柱體與牆模”、“梁與樓板模“之上述四層模所受各種公式彙整列出包含:
1.彎曲應力或壓縮應力檢討。
2.撓度檢討。
3.剪應力檢討。
2.4.2依據
除模板側壓應力計算(表2-1),緊結器強度(表2-2),及木材容許應力(表2-3)之規定外,另所有相關規範對材料性質與應力分析公式詳如表2-4、表2-5,其計算結果必須合乎容許之規定:
1.模板側壓應力計算表(表2-1)
依據日本建築學會JASS、5之5.8.2模板側壓力計算表。
表2-1模板側壓力之計算表
澆灌速度
(m/h)
H(m)
部位
10以下
10至20
20以上
1.5
以下
1.5至4.0以下
2.0
以下
2.0至4.0以下
4.0
以下
柱
W×H
1.5W0+0.6W0×(H-1.5)
W×H
2.0W0+0.8W0×(H-2.0)
W×H
牆壁
高3m
以下
1.5W0+0.2W0×(H-1.5)
2.0W0+0.4W0×(H-2.0)
高3m以上
1.5W0
2.0W0
(資料來源:
日本建築學會JASS.5之5.8.2模板側壓力之計算(t/m2)表)
W0=混凝土單位重(t/m3)
2.
緊結器強度表(表2-2)
依據林耀煌編著之「營造工程模板及支撐設施標準研究」。
表2-2緊結器強度表
材料種類
規格
有效斷面
mm
極限抗拉
強 度
容許抗拉
強 度
備 註
鋼 筋
#3
#4
71.26
126.7
24kgf/mm2
24kgf/mm2
1140kgf/支
2027kgf/支
螺栓桿
2.5分
3分
4分
34.3
50.4
89.6
24kgf/mm2
24kgf/mm2
24kgf/mm2
548kgf/支
806kgf/支
1433kgf/支
鐵 絲
#8
#10
#12
13.75
9.05
6.0
660kgf/2支
434kgf/2支
288kgf/2支
330kgf/2支
217kgf/2支
144kgf/2支
‧安全係數2
(資料來源:
林耀煌編著之『營造工程模板及支撐設施標準研究』)
3.木材容許應力之規定(表2-3)
表2-3容許應力之規定
‧
(1).模板材料:
以杉木、柳妥、松柏、檜杉等.
(2).容許應力:
.容許彎曲應力:
fb=80(kgf/cm2)
.容許剪應力 :
fs=6(kgf/cm2)
.容許撓度 :
δ=0.3(cm)
‧又本範例允許模板之容許應力依規定提高一倍計算之(註1):
故
.容許彎曲應力:
fb=80×2=160(kgf/cm2)
.容許剪應力 :
fs=6×2=12(kgf/cm2)
.容許撓度 :
δ=0.3(cm)或L/240(cm)
(若為清水模板,則容許撓度為L/400)
註1:
模板材料被認為係臨時性之設施,其容許應力可較永久性構造之容許應力為高;日本建築基準法施行令規定:
短期設施為長期構造的一倍,本範例即爰用此規定。
表2-4獨立柱體及牆模板應力分析適用
表2-5梁、樓板模版及支撐應力分析適用
(表2-1~5摘自品管工程師班講義)
2.4.3應用範例
(1)獨立柱體案例:
(如圖2-3)
設計條件:
(混凝土澆灌速度10m/h以下)
柱高…………………3.5m
柱體斷面………………0.6m×0.6m
襯板厚度………………1.8cm(市面以1.5cm較多)
小格柵…………………4.5cm×4.5cm角材@30cm(L)
第一層大格柵…………6.0cm×6.0cm角材@30cm(L1)
第二層大格柵…………6.0cm×6.0cm角材(兩支並列)@40cm(L2)
緊結器…………………4分規格(二支)@40cm×45cm(L3)
〈解〉
(1)容許應力:
Fb=160(kgf/cm2)
Fv=12(kgf/cm2)
δ=0.3(cm)
(2)側壓力(P)計算:
P=1.5W0+0.6W0×(H-1.5)
=6210(kgf/m2)
=0.62(kgf/cm2)(其中W0=2300(kg/m3)單位體積混凝土重,H=柱高)
(建議以W0=2350(kg/m3)計算較妥)
(3)各部位模板強度檢討:
載重:
W=P1(cm)=0.62(kg/cm2)
襯板檢討斷面性質:
I=bh3/12=(1×1.83)/12=0.48(cm4)
S=bh2/6=(1×1.82)/6=0.54(cm3)
強度檢討:
彎曲應力fb檢討:
M=WL2/8=(0.62×302)/8=69.75kgf-cm
fb=M/S=69.75/0.54=129.2<Fb=160(kgf/cm2)OK!
橈度δ檢討:
δ=5WL4/384EI=5×0.62×304/384×7×104×0.48
=0.195cm<0.3cmOK!
剪應力fv檢討:
fv=0.75WL/bh=0.75×0.62×30/1×1.8
=7.75(kgf/cm2)<Fv=12(kgf/cm2)OK!
載重W=PL=0.62×30=18.6(kg/cm)
小格柵檢討斷面性質I=bh3/12=(4.5×4.53)/12=34.17(cm4)
S=bh2/6=(4.5×4.52)/6=15.19(cm3)
強度檢討:
彎曲應力fb檢討:
M=WL12/10=18.6×302/10=1674kgf-cm
fb=M/S=1674/15.19
=110.2(kgf/cm2)<Fb=160(kgf/cm2)OK!
橈度δ檢討:
δ=WL14/128EI=18.6×304/128×7×104×34.17
=0.05cm<0.3cmOK!
第一層載重W=PL1=0.62×30=18.6(kg/cm)
大格柵檢討斷面性質I=bh3/12=(6×63)/12=108(cm4)
6×6cm@30cmS=bh2/6=(6×62)/6=36(cm3)
強度檢討:
彎曲應力fb檢討:
M=WL22/10=18.6×402/10=2976kgf-cm
fb=M/S=2976/36
=82.67(kgf/cm2)<Fb=160(kgf/cm2)OK!
橈度δ檢討:
δ=WL24/128EI=18.6×404/128×7×104×108
=0.05cm<0.3cmOK!
第二層載重W=PL2=0.62×40=24.8(kg/cm)
大格柵檢討斷面性質I=bh3/12=(6×63×2)/12=216(cm4)
6×6cm二支S=bh2/6=(6×62×2)/6=72(cm3)
@40cm強度檢討:
彎曲應力fb檢討:
M=WL32/10=24.8×402/10=3968kgf-cm
fb=M/S=3968/72
=55.11(kgf/cm2)<Fb=160(kgf/cm2)OK!
橈度δ檢討:
δ=WL34/128EI=24.8×404/128×7×104×216
=0.03cm<0.3cmOK!
緊結器檢討容許抗拉強度(Ft)由表2-2查知:
Ft=1433(kgf/支)
4分規格二支
@40cm×45cm
張力ft檢討:
=P×A=0.62×40×45=1116(kgf/支)<Ft=1433(kgf/支)OK!
圖2-3柱模組合圖
(範例摘自品管工程師班講義)
2.4.4模板工程監工實務
1.以四層模組成
有關三層模和四層模差異性檢討,屬於時下一般廠商常見疏失。
最常見柱,牆及版之模版僅有襯版、小格柵及橫大格柵三層,而無縱大格柵,依規定模板均要有上述四層。
(下列檢討範例摘自品管工程師班講義)
討論用δ=WL4/128EI
δ:
橈度,必須滿足規範規定
CASE1:
三層模
假設E1=7×104kgf/cm2
I1=bh3/12=3.6×4.53/12=27.34kgf/cm4
δ1=W1L14/128E1I1
CASE1:
四層模
假設E2=E1=7×104kgf/cm2
I2=bh3/12=6×63/12=108kgf/cm4=3.95I1
δ2=W2L24/128E2I2=W2L24/128E1(3.95I1)
由CASE1,CASE2可知
當L1=L2
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