第四章--钢筋混凝土工程.doc

第四章： 混凝土结构工程第一节： 概述混凝土结构工程在建筑施工中占有重要的地位，它对整个工程的工期、成本、质量都有极大的影响。混凝土结构工程有模板工程，钢筋工程和混凝土工程三部分组成，在施工中三者之间要密切配合，才能保证工程质量和工期。混凝土结构工程按施工方法可分为现浇钢筋混凝土工程和预制装配式钢筋混凝土工程。前者整体性好，抗震能力强，节约钢材，而且不需大型的起重机械，但工期较长，成本高，易受气候条件影响；后者构件可在加工厂批量生产，它具有降低成本，现场拼装，有减轻劳动强度，缩短工期的优点，但其耗钢量较大，而且施工时需要大型起重设备。为了兼顾这两者的优点，在施工中这两种方式往往兼而有之。近年来，混凝土结构工程的施工技术得到很大发展，随着新材料、新机械的不断涌现，推动了钢筋混凝土施工工艺的革命，混凝土结构工程进一步朝着保证质量、加快进度和降低造价的方向发展。第二节： 模板工程混凝土结构的模板是混凝土结构构件施工的重要工具。采用先进的模板技术，对提高工程质量、加快施工进度、提高劳动生产率、降低工程成本都具有十分重要的意义。模板作为辅助性的临时设施，具有施工量大，能重复用转的特点。模板的安装支设应满足以下要求： 能够保证结构形状、尺寸； 具有足够的强度、刚度、稳定性； 拆装方便，周转使用； 模板的拼（接）缝应严密，不得漏浆常用的模板有木模板、钢模板、大模板、提模、隧道模、滑升模等，近些年来又出现了台模、爬模等新模板。目前，模板工具化可简化施工过程是模板的发展趋势。4.2.1 木模板木模板是最传统的模板形式，适用于各种条件，但是周转率低，施工过程复杂，消耗木材量大。随着各种新型模板的出现，木模板已很少使用。4.2.2 钢模板刚模板即定型组合钢模板，由钢板和型钢焊接而成，并具有固定形式、尺寸。钢模板属于工具式模板，采用现场组装，周转率高，板面平整，不吸水，不漏浆，但初期投资较大。钢模板系统由模板板块、连接件、支撑件组成。钢模板的模板板块主要有平面模板、阳角模板、阴角模板、连接角模四种类型。钢模板的板块常用模板类型代号和模板尺寸表示，例如：P3015，P表示钢模板类型为平模；30表示模板宽度为300mm；15表示模板长度为1500mm。阴角模的代号为E，阳角模的代号为Y，连接角模的代号为J。组合钢模的连接件主要有U形卡、L形插销、钩头螺栓、紧固螺栓和扣件等。组合钢模板的支撑件包括钢楞、柱箍、梁卡具、圈梁卡、斜撑钢支柱以及钢管脚手架等。主要起支撑模板和定位作用。竖向支撑系统主要有钢管支柱、钢管井架等。水平支撑主要是工具式桁架。4.2.3 大模板大模板主要应用于钢筋混凝土墙体施工，应用已很多，并已形成工业化建筑体系。大模板由面板、加劲肋、支撑桁架、调整螺旋等组成。见课本P52,4-25图。其平面组合有平模方案，小角模方案和大角模方案等三种。平模方案是指一整面墙用一块模板，不设角模，纵横墙体分开浇筑，先横后纵。小角模方案是在转角处设置角钢或方木作小角模，其余用平模连接，常用于内外墙皆现浇或内纵墙与横墙同时浇筑的情况。大角模方案是一个房间的内模采用四个大角模形成封闭体系，整体性较好，但墙面平整度较差，一般用于内外墙均为现浇的结构。 大角模的组装顺序为先内墙后外墙。4.2.4 滑升模板简称滑模，是一种能随混凝土浇筑自行向上滑行的模板装置，用于现场浇筑高耸的构筑物和建筑物，尤其适于浇筑烟囱、筒仓、电视塔、双曲线冷却塔、剪力墙体系等截面变化较小的混凝土结构。滑模系统，如图4-29所示，见课本P53，由模板系统、操作平台和液压滑升系统组成。这里需要了解的是：液压滑升系统，包括支杆、液压千斤顶和操纵台等，其中支撑杆即是千斤顶的轨道，又是整个滑升模板的承重支柱，它承载施工中的全部荷载。在施工过程中会有支撑杆失稳的事故发生，其处理措施如图4-37，4-38，见课本P57。滑模施工常见的质量事故产生的原因及处理方法，见表4-7，课本P56。4.2.5 爬模、台模和隧道模爬模是一种适用于现浇钢筋混凝土竖直或倾斜结构施工的模板工艺，如墙体、桥梁、塔柱等。课本P52图4-26。其工艺原理是：以建筑物的钢筋混凝土墙体为支撑主体通过附着于已完成的钢筋混凝土墙体上的爬升设备，使一方固定，另一方做相对运动，交替向上爬升，以完成模板的爬升、下降，就位和校正等工作。台模主要用来浇筑平板或带边梁楼板，一般以一个房间为一块台模。台模由台面和台架组成，台架可以上下移动。目前，利用组合钢模和钢管支架拼成的台模在施工现场使用较多。见课本P52,图4-27。在台模的基础上加装两侧墙模板即成为隧道模。隧道模是可同时浇筑墙体和楼板的大型工具式模板，见课本P52,土4-28。能逐开间或逐段整体浇筑，结构整体性好，施工速度快，但 其吊需较大起重机。4.2.6 钢模板系统设计模板配板原则主要考虑以下几点：优先使用大模板；所用模板规格、数量少；合理排列，便于支撑；无特殊要求，尽量不使用阳角模或阴角模板。模板设计中的荷载计算及模板结构计算可参考施工手册及有关设计规范，这里通过实例作介绍，了解其设计程序。模板设计的注意事项：当验算模板及其支架的刚度时，其最大变形值不得超过下列允许值： 对结构表面外露的模板，为模板构件计算跨度的1/400； 对结构表面隐蔽的模板，为模板构件计算跨度的1/250； 支架的压缩变形值或弹性挠度，为相应的结构计算跨度的1/1000。例题：见课本P57-P59第三节： 钢筋工程钢筋工程包括冷拉、冷拔、调直、除锈、煨弯、下料、煎断等工序4.3.1 冷拉冷拉是指在常温下对钢筋进行强力拉伸，拉应力超过钢筋的屈服强度，使钢筋产生塑性变形，以达到调直钢筋、提高强度、节约钢材的目的。其原理是，钢筋在常温下拉伸，当应力超过屈服点b达到c点时卸荷。由于钢筋产生塑性变形曲线沿平行于oa的co1降至o1点，重新加荷后，以c点为屈服点，曲线沿o1cde变化，提高了屈服强度。新屈服点c并非固定不变，而是随时间有所提高，曲线一般沿o1cde，屈服点c高于c点。a) 冷拉设备见课本P43，冷拉设备冷拉设备的能力按下式计算 式中 Q-设备冷拉能力（kw）； T-卷扬机牵引力（kn）； K-滑轮组省力系数，可查表 F-设备阻力，一般取510kn冷拉设备能力应满足 式中 -冷拉控制应力； A-钢筋截面面积；b) 冷拉后质量要求冷拉后，外观不能有裂纹和缩径，并且其力学性能指标应满足规范要求。见课本P43，表4-2c) 冷拉控制方法钢筋冷拉控制是指钢筋冷拉到什么程度，视为合格而停止冷拉，冷拉控制方法包括应力控制法和冷拉率控制法。）应力控制法：以控制冷拉应力为主，逐渐施加拉力直至达到课本P44,表4-3的控制应力数值为止；检查冷拉率，若冷拉率小于表中所示的最大冷拉率，则合格；反之，要通过实验检查力学性能指标来判断是否合格。）冷拉率控制法：以控制冷拉率为主，先由试验确定钢筋的冷拉率（测定时冷拉应力见表4-3）；由冷拉率计算钢筋的伸长量，逐渐施加拉力直至钢筋伸长达到计算的伸长量为止。一般采用冷拉应力控制法，对同炉批钢筋可采用冷拉率控制法。在冷拉过程中还要注意：冷拉速率应不大于1米/分。4.3.2 冷拔 冷拔是指将6-8的园钢在常温下强力拉拔使其通过特制的钨合金拔丝模孔，钢筋轴向拉伸径向压缩，使钢筋产生较大塑性变形，其抗拉强度提高50%90%，塑性降低，硬度提高。钢筋的冷拔主要来形成碳钢丝，其主要设备有拔丝机和拔丝模孔。冷拔钢丝的外观和力学指标要符合质量要求。影响冷拔钢丝质量的主要因素有原材料的质量和冷拔总压缩率。冷拔总压缩率按下式计算： 式中 d0-原料钢筋直径（mm）； d-成品钢丝直径（mm）应控制在60%90%的范围内，冷拔控制速率一般为0.20.3m/s。4.3.3 钢筋加工钢筋加工工艺包括调直、除锈、弯曲、剪断等。 一般调直机调直的钢筋不必再除锈 钢筋在剪断之前，应根据施工图纸计算钢筋下料长度，即钢筋的配料。设计图纸注明的尺寸是外包尺寸（轮廓尺寸），而钢筋下料量取的是钢筋的轴线尺寸，两者的关系是：轴线尺寸=外包尺寸+端部弯钩增长值-弯曲部分量度差一般弯钩部分弯曲直径D=2.25d，则半圆端部弯钩增长值为6.25d；弯曲部分量度差可查表4-4，见课本P45。例：如下图，20钢筋，计算下料长度 解：L=4600+2×570+2×420+2×6.25×20-4×0.5×20 =6790mm4.3.4 钢筋连接钢筋的连接通常有三种形式：焊接、绑扎和机械连接a) 焊接焊接就是通过加压（压力焊）或加热熔化（熔焊）使钢筋之间形成原子结合。常用的焊接方法有：对焊、点焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊。对焊是熔焊的一种，焊接质量好，工效高，主要用于粗钢筋的接长。见课本P46,图4-7。点焊是压力焊的一种，用于钢筋骨架或钢筋网的交叉钢筋的连接。电弧焊是广泛应用的普通焊接形式，适合于钢筋接长、交叉、钢筋连接、钢筋与钢板连接等。电弧焊钢筋接长包括帮条焊、搭接焊、坡口焊三种工艺形式。点渣压力焊也是压力焊的一种，用于竖向钢筋接长时效率较高，可以代替电弧焊。气压焊是热压焊的一种，主要用于竖向钢筋接长。b) 绑扎连接 绑扎就是用铁丝将钢筋绑到一起，钢筋绑扎施工要注意绑牢、防止漏绑。钢筋的搭接长度应参照规范选择，一般纵向受拉筋至少不小于300mm；纵向受压筋不小于200mm。钢筋的接头位置距离弯折点应不小于10d，并避开最大弯矩，且受力筋接头位置要错开。绑扎接头时，受力筋面积占受力筋总截面面积的百分率对于受压区应不大于50%，对于受拉区应不大于25%。当纵向受拉钢筋搭接接头面积百分率大于25%，但不大于50%时，其最小搭接长度应按规范规定的数值乘以系数1.2取用；当接头面积百分率大于50%时，应按规范值乘以1.35取用。c) 机械连接通过机械咬合作用实现钢筋连接，有冷挤压连接和锥形螺纹套管连接两种形式。冷挤压连接又包括径向挤压套管连接、轴向挤压套管连接两种形式。机械连接与焊接相比，具有节电能、不受钢筋可焊性好坏影响，不受气候影响、无明火、施工简便和质量稳定。4.3.5 钢筋质量检验1、主控项目（1）钢筋进场时，应按现行国家标准的规定抽取试件作为力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定。检验数量：按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。检验方法：检查产品合格证，出厂检验报告和进场复验报告。（2）对有抗震设防要求的框架结构，其纵向受力钢筋的强度应满足设计要求；当设计无具体要求时，对一、二级抗震等级检验所得的强度实测值应符合下列规定：）钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；）钢筋的屈服强度实测值与强度标准的比值不应大于1.3。检查数量与方法同（1）（3）当发现钢筋脆断，焊接性能不良或力学性能显著不正常等现象时，应对该批钢筋进行化学成份检验或其他专项检验。2、一般项目钢筋应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污，颗粒状或片状老锈。检查数量：进场时和使用前全数检查检查方法：观察第四节： 混凝土工程混凝土工程包括混凝土的制备、运输、浇筑和振捣、养护，混凝土强度检查、混凝土拆模及修补等。4.4.1 混凝土制备混凝土制备中最重要的是计算混凝土的配合比，其步骤如下：（1）计算出要求的试配强度，并计算出所要求的水灰比W/C；（2）由表选取每立方米混凝土的用水量，并由此算出每立方米混凝土的水泥用量；（3）由表选取合理的砂率值，计算出粗、细骨料的用量，提出实验室配合比；（4）根据坍落度等指标，试拌与调整配合比；（5）根据现场砂、石含水率，计算出施工配合比。a)混凝土制备强度为满足配制的混凝土拘囿5%的强度保证率，实验室配制强度应按下式计算： 式中 -混凝土配制强度； -混凝土立方体强度标准值； -施工单位的混凝土强度标准差，一般为2.56N/mm2b)施工配合比设实验室配合比为水泥：砂：石=1：x：y，水灰比为W/C，现场砂，石含水率为Wx,Wy,则施工配合比为： 水泥：砂：石=1：x（1+Wx）：y（1+Wy）水灰比W/C不变，但用水量应扣除砂石中所含水的重量。例题：某工程混凝土实验室配合比为1：2.26：4.48，水灰比W/C=0.61，每1m3混凝土，水泥用量C=295kg，现场实测砂含水率为3%，石子含水率为1%，求施工配合比。如采用出料容量为250L的搅拌机，求搅拌机每盘混凝土的各种材料投料量。解 c)备料混凝土原材料的偏差，不得超过以下数值：水泥、混合材料 ±2%粗细集料 ±3%水、外加剂 ±2%所有原材料的性质都必须符合规定要求。d)混凝土搅拌）混凝土搅拌设备混凝土搅拌机按其工作原理有自落式和强制式搅拌机两种见课本图4-43，4-44，P60自落式搅拌机主要还适用于流动或低流动性混凝土的拌制。强制式搅拌机适用于干硬轻骨料混凝土的拌制。由于维护费用较高，一般主要用于混凝土预制构件厂。）混凝土搅拌工艺自落式混凝土搅拌机搅拌工艺包括投料量、投料顺序、搅拌时间。投料量应根据搅拌机出料量和施工配合比计算。超载应小于10%，过大则没有充分的搅拌时间，投料顺序一般依次为砂、水泥、石子，最后加入水进行搅拌。搅拌时间根据坍落度、搅拌机的容量是否加外加剂而定，一般约2min左右。 4.4.2混凝土运输混凝土的运输必须保证浇筑的连续进行，并应在混凝土初凝前浇筑完毕。混凝土在运输中应保持混凝土的均匀性，避免产生分层离析防止水泥浆流失。为此混凝土的运输路线应短直，道路平坦，并应选择合适的运输机械。混凝土的运输分垂直运输和水平运输两种情况：a) 垂直运输设备常用的垂直运输设备有塔式起重机，井架和卷扬机、混凝土泵等。塔式起重机作为常用的混凝土垂直运输机具，一般配有料斗，当运输高度较大时，塔式起重机运输量往往不够，可采用混凝土泵。而对于中小工程，可采用井架运输机，有时也可采用汽车吊。b) 水平运输场地内短距离运输可采用手推车或翻斗车，对于长距离运输一般采用砼搅拌运输车。4.3.3 混凝土浇筑混凝土浇筑质量总的要求是：板正混凝土的整体性，密实性、均匀性。为了保证质量，浇筑前应做好准备工作，包括材料、模板和钢筋的检查，并做好技术交底。a) 防止离析混凝土浇筑时自由下落高度应不大于2m，否则应用溜槽或串筒以保证垂直下落和落差。当落差超过3m时，应采用串筒；超过8m时，采用振动串筒，见课本P62,图4-48。b) 分层浇筑，分层振捣为了保证混凝土的密实性和整体性，混凝土应分层浇筑振捣。分层厚度要根据振捣方法、结构类型及混凝土工作性能而定。见表4-9，课本P62。c) 正确留置施工缝所谓施工缝是指新浇筑与已硬化混凝土之间的结合面，是结构的薄弱环节。为了保证结构的整体性，混凝土一般应连续浇筑，不留施工缝。如果因技术或组织原因不能连续浇筑时，要正确留置施工缝，即留在剪力小，便于施工的部位。施工缝位置应在混凝土浇筑前确定，柱应留设水平缝，梁、板、墙应留垂直缝。如图4-49，4-50。课本P63。4.4.4 混凝土振捣混凝土在浇入模板时，不能自动充满，内部疏松，必须加以振捣以使混凝土密实成型。混凝土振捣成型分人工振捣和机械振捣两种。混凝土振捣机械按其工作方式不同，有内部振捣器、表面振捣器、外部振捣器和振动台，见课本P63,4-51图。内部振捣器多用于梁、柱、基础、墙及大体积混凝土浇筑；当钢筋较密、尺寸较小的柱、墙等混凝土浇筑时宜采用外部振捣器。表面振捣器常用于板、楼板、地面混凝土振捣，而振动台一般只有在预制厂振捣预制构件时采用。混凝土在振捣时不能漏浆，采用内部振捣器时，应垂直插入混凝土振捣器，快插慢拔，插入深度应进入前一层已浇筑的混凝土内510cm。插点布置应采用行列或交错排列。见课本图4-52，P64。4.4.5 混凝土养护混凝土在浇筑成型后，为了给混凝土硬化创造必要的温度和湿度保证水化作用的正常进行，应进行混凝土养护。混凝土的养护方法主要有自然养护和湿热养护两种。所谓自然养护是指在自然气温下，在混凝土浇筑后采用适当的材料覆盖，并经常浇水湿润，使混凝土在规定的期间内达到预期强度。自然养护浇水至少7d以上，以确保混凝土保持湿润。自然养护成本低，效果好，但养护时间长，一般主要用于现场浇筑的混凝土养护。温热养护实质是蒸汽养护，蒸汽养护在充满饱和蒸汽和蒸汽空气混合物的养护室内进行，预制构件厂常采用蒸汽养护。4.4.6 混凝土强度检查混凝土应采用取样方法对其强度进行检验取样的试块应在浇筑地点随即制作，其留置应满足下列规定：（1）每拌制100盘且不超过100m3的相同配合比的混凝土，取样不得少于1次；（2）每工作班拌制的相同配合比的混凝土不足100盘时，取样不得少于1次；（3）现浇楼板每层取样不得少于1次；（4）同一单位工程每一验收项目中同配合比的砼取样不得少于一次。 当砼的生产条件在较长时间内能保持一致，且同一品种砼的强度变异性能保持稳定时，应由连续的三组试块代表一个验收批，其强度应同时符合下列要求：当砼强度不高于C20时，还应满足：当砼强度高于C20时，还应满足：对于零星生产的预制构件或现场搅拌批量不大的砼，可采用非统计方法。此时，验收批砼强度必须同时满足下列要求：式中同一验收批砼立方体抗压强度平均值； 砼立方体抗压强度标准值； 验收砼立方体抗压强度标准差； 同一验收批砼立方体抗压强度最小值；标准差未知统计法当砼的生产条件不能满足（1）的规定或在前一个检验期内的同一品种砼没有足够的数据用以确定验收批砼立方体抗压强度标准差时，应由不少于10组的试块代表一个验收批，其强度同时满足下列要求：式中：同一验收砼立方体抗压强度的标准差（MPa），可按下式计算： 第i组砼试件的立方体抗压强度值（MPa）； n一个验收批砼试件的组数； 当的计算值小于0.06时，取=0.06； 合格判定系数。合格判定系数试件组数10-1415-24251.71.651.60.90.854.4.7 混凝土拆摩及修补对于拆模，在砼强度能够保证表面楞角不同拆模而受损时即可拆模，而对于承重的底模，其拆模强度同结构类型、跨度不同而不同，见课本4-10 ，P65。拆模后，如果发现缺陷，应找出原因并加以修补。对于数量不多的蜂窝、麻面或露石等小缺陷，可在清洗后，用高强度等级水泥砂浆或砼填满、抹平，并进行养护。对于蜂窝、露筋等大缺陷，应凿掉缺陷部位，重新支模和浇砼。