第四章--钢筋混凝土工程

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：①能够保证结构形状、尺寸；②具有足够的强度、刚度、稳定性；③拆装方便，周转使用；④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：①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。②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。③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：①对结构表面外露的模板，为模板构件计算跨度的1/400；②对结构表面隐蔽的模板，为模板构件计算跨度的1/250；③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o1c’d’e’，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'TQFK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5~10kn冷拉设备能力应满足AQ式中σ-----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。ⅰ）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。ⅱ）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Ф6-8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：22020100%ddd式中d0--------原料钢筋直径（mm）；d---------成品钢丝直径（mm）β应控制在60%~90%的范围内，冷拔控制速率一般为0.2~0.3m/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。锤直钢筋的调直方法调直机调直冷拉调直钢丝刷除锈除锈喷砂除锈酸洗除锈一般调直机调直的钢筋不必再除锈手动扳手弯曲钢筋弯曲钢筋弯曲机弯曲剪断机剪断钢筋剪断方法手动剪断器剪断气割钢筋在剪断之前，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，Ф20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：ⅰ）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；ⅱ）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,0cuf，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：,0,1.645cucukff式中,0cuf-------混凝土配制强度；,cukf-------混凝土立方体强度标准值