创新外包混凝土单侧支模加固体系.pdf
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1、 创新外包混凝土单侧支模加固创新外包混凝土单侧支模加固体系体系 企业名称:中国新兴建设开发有限责任公司 小组名称:蓝海 QC 小组 发布人:张正阳、张金泉 发布形式:现场发布 日 期:2020 年 8 月 中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 1 目目 录录 一、工程概况.2 二、小组简介.2 三、选择课题.3 四、设定目标及目标可行性论证.8 五、提出方案并确定最佳方案.12 六、制定对策.19 七、对策实施.21 八、效果检查.31 九、标准化.34 十、总结和下一步打算.35 中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 2 创新外包混凝土单侧支模加固创新外包混凝土单侧支模加
2、固体系体系 中国新兴建设开发有限责任公司蓝海 QC 小组 一、一、工程概况工程概况 表 1-1 工程简介表 工程名称 青岛蓝谷海科广场项目 建设地点 青岛市即墨区蓝色硅谷核心区 建筑构成 6 栋高层住宅楼,4 栋公建以及地下一体车库 结构类型 住宅楼为钢管束组合结构体系 楼板形式 装配式钢筋桁架楼承板 建筑面积 262726.9 层数 地下 2 层,地上 16、21、28、31 层等 建设单位 青岛海合信置业有限公司 施工单位 中国新兴建设开发有限责任公司 质量目标 国家优质工程 合同工期 2021 年 8 月 31 日 制表人:陈千文 审核人:韦洪刚 制表日期:2019 年 8 月 1 日
3、二、小组简介二、小组简介 表 2-1 小组成员概况表 课题名称 创新外包混凝土单侧支模加固体系 课题类型 创新型 小组名称 蓝海 QC 小组 成立时间 2018 年 3 月 小组注册号 XXJZQC2019-0304 活动时间 2019年8月 1日-12 月 31 日 出勤率 98%课题注册号 KT-2019-0304 小组 成员 序号 姓名 学历 职称 职务 小组职务 组内分工 1 刘贵军 研究生 工程师 项目经理 顾问 成果指导 2 韦洪刚 研究生 工程师 项目总工 组长 策划分析 3 穆文亮 本科 工程师 生产副经理 副组长 施工协调 4 罗述永 本科 工程师 技术主管 副组长 检查复核
4、 5 陈千文 本科 工程师 质检员 组员 质量检查 6 张正阳 本科 助理工程师 质检员 组员 质量检查 中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 3 7 张金鹏 本科 助理工程师 质检员 组员 资料整理 8 司帅 本科 助理工程师 测量员 组员 测量定位 9 李煜熙 本科 助理工程师 施工员 组员 数据采集 10 张金泉 本科 助理工程师 施工员 组员 现场实施 全员 10 人 接受 QC 教育 30 课时以上 制表人:张正阳 审核人:韦洪刚 制表日期:2019 年 8 月 5 日 蓝海 QC 小组首次课题研制新型钢筋桁架楼承板临时支撑体系,荣获 2019 年度中国新兴建设开发有限责任
5、公司 QC 小组活动一等奖及最佳发布奖,并荣获 2019 年度中国新兴集团有限责任公司优秀质量管理小组一等奖及中国施工企业管理协会工程建设质量管理小组活动一等奖。图 2-1 奖励证书 制图人:张正阳 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 8 月 5 日 三、三、选择课题选择课题 1 1、需求分析、需求分析 本工程住宅体系采用装配式钢管束组合剪力墙结构体系。钢管束墙体由几个 200mm 宽的标准化、模数化的钢管并排焊接连接在一起形成钢管束,内部浇筑自密实混凝土形成钢管束组合剪力墙结构构件,作为主要承重构件和抗侧力构件。由于本工程靠海,风荷载较大,根据设计要求地面以下部分钢管束墙体需外包 175
6、mm 厚混凝土来抵抗风荷载对高层建筑侧向变形的影响。作为新型结构暂无成熟的钢管束外包混凝土模板支设施工工艺。其中地下钢管束墙体面积共计 52206m2,地下单层墙体高达 5.7m,工程量大,施 中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 4 工困难。详见下图:图 3-1 钢管束外包混凝土墙体详图 制图人:陈千文 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 8 月 6 日 由于设计要求钢管束构件禁止开孔,所以无法使用穿墙螺杆来抵抗混凝土的侧压力。经过小组成员继续调查发现,针对 5.7m 高的外包混凝土墙体,本工程决定采用单侧钢模板支设施工技术来进行钢管束外包混凝土施工。单侧钢模板支设施工案例中,
7、地下室外墙同样无法安装对拉螺杆。其支架系统是槽钢和连接件制作的一个三角形支架,它通过三角形的直角平面抵制模板,因架体下端直角部位有地锚埋件系统固定使架体不能后移,受力点地锚埋件系统有效避免了无穿墙螺杆抵抗混凝土侧压力的难题。将此模板支设系统应用于钢管束外包混凝土结构中,从而解决了模板加固的难题,详见下图:图 3-2 钢管束墙体 制图人:张正阳 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 8 月 6 日 中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 5 图 3-3 单侧钢模板总装示意图 制图人:张正阳 审核人:韦洪刚 制图日期:2018 年 8 月 6 日 经过小组成员对现有的单侧钢支模进一步实施
8、发现以下问题:(1)由于墙体高达 5.7m,单侧支设钢模将占用宽度约为 5m 的操作空间。现场钢管束墙体多为 L 形及 T 形墙体,现场架体支设难度较高。(2)外包混凝土墙体面积共计约 52206m2。现场仅负一层及负二层钢管束需做外包混凝土,难以发挥钢模耐周转优势,造成钢模板材资源浪费。经过预算部门统计,如采用单侧钢模板每栋楼模板费用将高达 237万元,而本工程合同报价时每栋楼模板支设费用约为 143 万元。单侧钢模板支设成本远远超出了合同要求。表 3-1 单侧钢支模外包砼模板成本统计表 材料 钢模板 三角形支架及配件 数量 8701m2/栋 763 件/栋 外包砼工期 62 日 租用成本
9、8701m20.7 元/日 m262日=377623.4 元 763 件6 元/件62 日=283836 元 中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 6 人工机械成本 260 元/m28701m2/栋6 栋=13573560 元 总成本 377623.4+283836+13573560=14235019.4 元 每栋楼成本 14235019.46=2372503.3 元 备注 现场仅租赁 1 栋楼钢模板供 6 栋楼周转使用 制表人:陈千文 审核人:韦洪刚 制表日期:2019 年 8 月 10 日 图 3-4 成本对比柱状图 制图人:陈千文 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 8 月
10、 10 日 2 2、查新借鉴、查新借鉴 我们能否找到出一种新的模板加固体系,方便钢管束外包混凝土施工,并降低施工成本呢?针对钢管束外包混凝土模板支设施工方法,本QC小组通过百度搜索、中国知网、万方数据、维普资讯等进行相关的文献、施工做法、工法、专利等检索,检索关键词为:钢管束外包混凝土、单侧模板支设、外包混凝土。中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 7 图 3-5 网络查新 制图人:张金鹏 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 8 月 15 日 表 3-2 查新借鉴检索内容统计表 序号 检索网址 检索文章名称 检索内容 可供参考的内容 1 百度搜索 钢管束混凝土组合结构 钢管束外包
11、混凝土、单侧模板支设 仅对钢管束墙体介绍,未提及外包混凝土 2 中国知网 单侧支模施工技术 钢管束外包混凝土、单侧模板支设 未提及钢管束外包混凝土单侧支模施工工艺 3 万方数据 型钢混凝土组合劲性结构模板支撑体系 钢管束外包混凝土、单侧模板支设 提供大截面钢梁外包混凝土支模施工工艺 4 维普资讯 钢管束组合剪力墙在装配式建筑中的应用 钢管束外包混凝土、单侧模板支设 仅对钢管束墙体介绍,未提及外包混凝土 制表人:张金鹏 审核人:韦洪刚 制表日期:2019 年 8 月 15 日 通过查新,钢管束墙外包混凝土模板支设暂无新型施工工艺可用,但小组成员发现型钢混凝土组合劲性结构模板支撑体系中大截面钢梁外
12、包砼模板时,在钢梁腹板位置焊接对拉螺杆固定模板方式可供借鉴。大截面钢梁外包混凝土模板支设施工工艺是在工厂加工 H 型钢梁时,在 H型钢梁的腹板位置两侧分别增设连接板,后期钢梁外包混凝土模板支设前在连接板的位置焊接传统对拉螺杆,从而实现钢梁外包混凝土模板加固,避免了钢梁腹板开孔安装对拉螺杆导致 H 型钢梁强度降低的问题。后期模板拆除后将螺杆外漏部分进行割除。详见下图:中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 8 图 3-6 大截面钢梁外包混凝土模板支设示意图 制图人:张金鹏 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 8 月 15 日 图 3-7 大截面钢梁腹板连接螺杆借鉴示意图 制图人:张金
13、鹏 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 8 月 15 日 3 3、确定课题、确定课题 通过以上分析,小组成员根据借鉴大截面钢梁外包混凝土支模施工工艺,能否创新出一种适用于 5.7m 高的钢管束外包混凝土墙体的单侧支模加固体系,并最大化的减少施工成本呢?因此我们确定本次 QC 小组活动课题为“创新外包混凝土单侧支模加固体系”。四、设定目标及目标可行性论证四、设定目标及目标可行性论证 1 1、确定目标值、确定目标值 经过小组成员的分析讨论,通过借鉴钢梁外包砼螺杆连接方式,创新出一种模板支设体系,我们决定将每栋楼的综合成本,由现有的单侧钢模板支设费用 237 万元,降低到合同组价 143 万元。
14、因此我们确定目标值为:每栋楼模板支设综合成本为 143 万元。中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 9 图 4-1 目标值柱状图 制图人:陈千文 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 8 月 20 日 2 2、目标可行性分析、目标可行性分析 (1 1)借鉴数据的定量分析:)借鉴数据的定量分析:小组根据借鉴大截面钢梁外包砼模板思路,将传统螺杆焊接于钢管束墙体进行外包模板加固,钢管束外包砼模板支设时,设定螺杆横距与纵距均设为 500mm,模板采用木胶板,采用木方充当次龙骨间距 250mm,次龙骨间距 250mm,采用双钢管作为主龙骨,主龙骨间距 500mm。预配两套模板进行周转估算。概
15、念图如下:图 4-2 钢管束外包砼模板概念图 制图人:张正阳 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 8 月 21 日 材料成本经预算部门估算为:每栋楼需外包混凝土墙体面积为 中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 10 8701m2,螺杆间距为 500500mm,每平米墙体需要 4 个对拉螺杆,每个螺杆(M14)成本为 4 元。现场共计 6 栋住宅楼,现场预配两套模板及木方,每套模板可周转 3 次,A1#、A2#、A3#共用一套模板及木方,A5#、A6#、A7#共用一套模板与木方,次楞木方搭设间距为 250mm,则每平米需木方(5070mm)长度为 4m。木胶板(15mm 厚)木胶板
16、成本为 32 元/m2,木方(5070mm)成本为 2000 元/方。每平米需要钢管为 2.5m,租赁费约为 0.02 元/日米。人工成本经预算部门统计如下:螺杆据统计每人每天可焊接 100 根,人工费为每天 370 元,每平米螺杆焊接安装费为:3701004=14.8 元。单侧钢管束外包墙体安装拆卸统计每平米为 80 元。每栋楼模板支设综合成本具体统计详见下表:表 4-1 借鉴数据成本统计表 材料 M14 对拉螺杆 模板 50*70mm 木方 48 钢管 数量 4 根/m2 1 4m/m2 2.5m/m2 外包砼总工期 62 日 成本 4元/根4根=16元/m2 32 元/m2 2000 元
17、/方1(0.050.07)4=28 元/m2 0.02 元/日米2.562=3.1 元/m2 每栋楼外包墙面积 8701m2 每栋楼材料费 16 元/m28701m2=139216 元 32 元/m28701m226=92810.7 元 28 元/m28701m23=81209.33 元 3.1 元8701m23=8991.03 元 每栋楼人工费 370 元/日100根/日48701m2=121814元 80 元/m28701m2=696080 元 每栋楼支模总成本 139216+92810.7+81209.33+8991.03+128774.8+696080=1147081.86 元 中国新
18、兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 11 制表人:张正阳 审核人:韦洪刚 制表日期:2019 年 8 月 21 日 结论:小组根据借鉴数据对钢管束外包混凝土模板材料成本进行估算,每栋楼支模总成本约为 115 万元小于目标值 143 万元,目标可以实现。(2 2)拥有资源:拥有资源:本工程为总公司重点工程,项目在人、财、物、技术等方面都得到了公司、总公司大力支持。总公司为本工程的顺利开展,特批科研经费30 多万。本工程中与我们配合的杭萧钢构专业分包,拥有 300 多项国家专利,参编、主编 30 多项国家、地方、行业规程规范,能够提供强有力的技术支撑。图 4-3 科研经费、专利成果、参编规范
19、 制图人:张正阳 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 8 月 25 日(3 3)具备能力:具备能力:本小组有研究生 2 人,本科生 8 人,工程师 6 人,现场经验丰富,理论水平高,思维活跃,具有解决问题和创新的能力。小组骨干成员主导参加了多次 QC 活动,并获得全国优秀质量管理小组及全国质量信得过班组等荣誉称号。详见下表:中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 12 表 4-2 小组骨干人员主要业绩和优势 人员 职务 主要业绩 优势 刘贵军 项目经理 获得多次全国 QC 小组活动及质量管理小组奖项。施工经验丰富,多次组织科技创新活动,可充分调动公司资源。韦洪刚 项目总工 多年负责
20、公司 QC 小组活动指导工作,2019 年中施企协质量管理小组一等奖。担任过技术处副处长,负责科技创新工作,理论水平高。穆文亮 生产经理 2016年全国优秀质量管理小组、2016年全国质量信得过班组,2019 年中施企协质量管理小组一等奖。现场经验丰富,针对钢管束施工情况,可有效组织人员安排。罗述永 技术主管 2016年全国优秀质量管理小组、2016年全国质量信得过班组,2019 年中施企协质量管理小组一等奖。通过 QC 小组活动骨干培训,形成多项 QC 成果,活动经验丰富。制表人:张金鹏 审核人:韦洪刚 制表日期:2019 年 8 月 30 日 综上所述,从借鉴数据的定量分析、拥有的资源及具
21、备的能力三方面分析,小组成员均认为设定目标具备创新外包混凝土单侧支模加固体系的条件。五、提出方案并确定最佳方案五、提出方案并确定最佳方案 1 1、提出方案、提出方案 通过借鉴型钢混凝土结构大截面钢梁外包混凝土模板加固体系中螺杆一端焊接于腹板连接板实现模板加固方法,能否创新出一种新的单侧支模加固体系,既能满足钢管束外包混凝土的施工,又能最大限度的节约施工成本?小组成员提出如下总体方案:钢管束外包混凝土单侧支模加固体系。中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 13 图 5-1 总体方案细化系统图 制图人:张正阳 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 9 月 10 日 由分解图可以看出,螺
22、杆装置和外包混凝土模板需要进一步优化,我们对各分解问题逐一分析:(1 1)一级方案比选:)一级方案比选:螺杆装置的选螺杆装置的选择:择:经过小组成员结合钢管束现场的实际情况,提出了 L 形与 T 形两种螺杆,设计实物图分别如下所示:图 5-2 L 形螺杆、T 形螺杆 制图人:陈千文 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 9 月 12 日 2019 年 9 月 15 日,小组成员陈千文与张金鹏对制作 L 形螺杆与 T形螺杆进了现场实验加工效率统计及质量检查,陈千文负责指导加工,张金鹏负责记录数据。详见下图:中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 14 图 5-3 L 形螺杆、T 形螺杆
23、现场加工图 制图人:陈千文 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 9 月 15 日 表 5-1 螺杆加工效率及质量统计表 螺杆形状 操作方法 数量 加工效率 合格数 合格率 L 形螺杆 螺杆于弯曲机上弯折 900。20 个 6s/个 20 个 100%T 形螺杆 拼接焊接 20 个 50s/个 19 个 95%制表人:陈千文 审核人:韦洪刚 制表日期:2019 年 9 月 15 日 L 形与 T 形两种螺杆所需的材料均相同,对两种形状的螺杆从可操作性、加工效率、经济性、质量上进行综合分析,发现 L 形螺杆制作加工简单,生产效率高,加工费用较低,符合节约成本的目标,因此选择制作L 形螺杆。详见
24、下表:表 5-2 螺杆形状对比分析表 方案子项 可操作性 加工效率 经济性 质量合格率 分析结论 采用 L 形螺杆 L 形即将直螺杆的一端弯折 900。6s/个 经统计加工 20根螺杆加工费用为 8 元 100%螺杆制作加工简单,生产效率高,加工费用较低,符合节约成本的目标 采用 T 形螺杆 将直螺杆的端部焊接一段与之垂直的同材料圆钢。50s/个 经统计,加工20 根螺杆加工费用为 18 元 95%螺杆加工复杂,加工效率低,加工费用较高 中国新兴建设开发有限责任公司 蓝海 QC 小组 15 制表人:陈千文 审核人:韦洪刚 制表日期:2019 年 9 月 16 日 至此,一级方案全部确定。图 5
25、-4 总体方案细化系统图 制图人:张正阳 审核人:韦洪刚 制图日期:2019 年 9 月 16 日(2 2)二级方案比选二级方案比选 螺杆焊接位置:螺杆焊接位置:2019 年 9 月 20 日,小组成员对螺杆焊接于钢管束位置进行现场焊接试验,一种是焊接于钢管束拼接焊缝处,一种是焊接于钢管束外壁处。两种形式螺杆分别焊接 10 根,小组成员李煜熙现场提供技术指导,张金鹏负责记录数据:表 5-3 实验方法指导表 焊接位置 操作方法 比选依据 依据量化 钢管束拼接焊缝处 将形螺杆端部与钢管束拼接焊缝位置进行双面焊接 1.对原结构损伤 2.焊接质量 1.钢管束构件禁止融透(设计要求)2.焊缝饱满 钢管束
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