第4章混凝土结构工程

第第4 4章章 混凝土结构工程混凝土结构工程混凝土结构工程的施工工艺：混凝土结构工程的施工工艺：水泥、砂、石、水、外加剂水泥、砂、石、水、外加剂钢筋加工、安装钢筋加工、安装浇筑砼浇筑砼养护养护拆模拆模模板制作、安装模板制作、安装模板清理模板清理配料、搅拌配料、搅拌混凝土结构工程的特点：混凝土结构工程的特点：具有：耐久性、耐火性、整体性、可塑性好、节约钢材，可就具有：耐久性、耐火性、整体性、可塑性好、节约钢材，可就地取材等优点；但也存在自重大、抗裂性差、现场浇筑受季节地取材等优点；但也存在自重大、抗裂性差、现场浇筑受季节气候条件的限制，补强修复较困难等缺点。气候条件的限制，补强修复较困难等缺点。4.1 4.1 模板工程模板工程模板系统是由模板系统是由模板模板和和支撑支撑两部分组成。两部分组成。模板：是使砼结构或构件成型的模型。模板：是使砼结构或构件成型的模型。支撑：是用来保证模板形状、尺寸和空间位置的正确，承受模板传支撑：是用来保证模板形状、尺寸和空间位置的正确，承受模板传 来的全部荷载。来的全部荷载。4.1.1 对模板系统的基本要求：对模板系统的基本要求：1.保证工程结构和构件各部分形状、尺寸和相互位置的正确；保证工程结构和构件各部分形状、尺寸和相互位置的正确；2.具有足够的强度、刚度、稳定性；具有足够的强度、刚度、稳定性；3.构造简单，装拆方便；构造简单，装拆方便；4.接缝严密，不得漏浆；接缝严密，不得漏浆；5.对清水砼工程和装饰砼工程，应能达到设计效果。对清水砼工程和装饰砼工程，应能达到设计效果。4.1.2 模板的分类：模板的分类：1.按材料分：按材料分：木、钢和其他材料模板。木、钢和其他材料模板。2.按结构类型分：按结构类型分：基础模板、柱模板、梁模板、楼板模板、楼梯模板、墙模板基础模板、柱模板、梁模板、楼板模板、楼梯模板、墙模板、壳、壳模板等等。模板等等。3.按施工方法分：按施工方法分：现场装拆式模板；现场装拆式模板；固定式模板；固定式模板；移动式模板。移动式模板。4.1.3 模板的构造：模板的构造：1.组合式模板：组合式模板：木模板：木模板：组合钢模板：组合钢模板：钢模板的类型及规格：钢模板的类型及规格：P192规格规格平面模板（平面模板（P）阴角模板（阴角模板（E）阳角模板（阳角模板（Y）连接角模（连接角模（J）宽度宽度600、550、500、450、400、350、300、250、200、150、10015015010015010010050505050长度长度1800、1500、1200、900、750、600、450肋高肋高55钢模板的代号：钢模板的代号：钢模板类型钢模板类型表面宽度表面宽度 表面长度表面长度示例：示例：P2015：表示平面模板，宽度表示平面模板，宽度200mm，长度，长度1500mm.E1512：表示阴角模板，宽度表示阴角模板，宽度150150mm，长度，长度1200mmE1007：表示阴角模板，宽度表示阴角模板，宽度100150mm，长度，长度750mmY0504:表示阳角模板，宽度表示阳角模板，宽度5050mm，长度，长度450mmJ0015：表示连接角模，宽度表示连接角模，宽度5050mm，长度，长度1500mm组合钢模板连接配件：组合钢模板连接配件：U型卡、型卡、L型插销、钩头螺栓、紧固螺栓、对拉螺栓、扣件。型插销、钩头螺栓、紧固螺栓、对拉螺栓、扣件。组合钢模板的支撑件：组合钢模板的支撑件：柱箍、斜撑、梁卡具、钢楞、钢支柱、扣件式钢管支架等。柱箍、斜撑、梁卡具、钢楞、钢支柱、扣件式钢管支架等。钢框木（竹）胶合板模板钢框木（竹）胶合板模板无框模板无框模板2.现浇框架结构构件的模板构造：现浇框架结构构件的模板构造：P190 基础、柱、梁及楼板基础、柱、梁及楼板4.1.4 模板设计：模板设计：1.设计原则：实用性、安全性、经济性设计原则：实用性、安全性、经济性2.荷载：荷载：模板及其支架自重标准值；模板及其支架自重标准值；新浇砼自重标准值；新浇砼自重标准值；24KN/m3钢筋自重标准值；钢筋自重标准值；楼板：楼板：1.1KN/m3，梁：，梁：1.5KN/m3施工人员及设备自重标准值；施工人员及设备自重标准值；振捣砼时产生的荷载标准值；振捣砼时产生的荷载标准值；新浇砼对模板侧面的压力标准值；新浇砼对模板侧面的压力标准值；HFVt0.22Fc21210c15T200t0式中：式中：t0新浇砼的初凝时间（新浇砼的初凝时间（h）;1外加剂影响修正系数；外加剂影响修正系数；1.22砼坍落度影响修正系数；砼坍落度影响修正系数；0.85、1.0、1.15 V砼的浇注速度（砼的浇注速度（m/h）。）。倾倒砼时产生的荷载；倾倒砼时产生的荷载；计算模板及其支架的荷载设计值：计算模板及其支架的荷载设计值：标准值标准值荷载分项系数荷载分项系数 1.2；1.43.3.荷载组合：荷载组合：4.4.计算规定：计算规定：5.5.设计步骤：设计步骤：水平模板、侧模板水平模板、侧模板满足满足最大变形值最大变形值的规定的规定（1/400、1/250）确定模板系统的结构形式；确定模板系统的结构形式；荷载计算及组合；荷载计算及组合；确定模板系统各组成构件的计算简图；确定模板系统各组成构件的计算简图；构件的设计计算。构件的设计计算。模板及其支撑系统在安装过程中，必须按规定设置必要的模板及其支撑系统在安装过程中，必须按规定设置必要的临临时连杆和斜撑来保证模板系统的空间稳定性时连杆和斜撑来保证模板系统的空间稳定性，以防施工中产，以防施工中产生位移甚至倾覆。生位移甚至倾覆。现浇钢筋混凝土梁、板支模时，如跨度现浇钢筋混凝土梁、板支模时，如跨度超过超过4m4m，其模板应按，其模板应按设计要求或规范规定起拱。如设计无具体要求时，起拱度应设计要求或规范规定起拱。如设计无具体要求时，起拱度应为梁跨度的为梁跨度的1/10001/10003/10003/1000。1.钢筋的种类：钢筋的种类：按外形分：按外形分：光圆钢筋、螺纹钢筋光圆钢筋、螺纹钢筋按化学成分分：碳素钢筋、普通低合金钢筋按化学成分分：碳素钢筋、普通低合金钢筋按生产工艺分：热轧钢筋、冷加工钢筋按生产工艺分：热轧钢筋、冷加工钢筋 热轧钢筋热轧钢筋分：光圆钢筋（分：光圆钢筋（HPB）、热轧带肋钢筋（）、热轧带肋钢筋（HRB）、）、余热处理钢筋（余热处理钢筋（RRB）按强度等级分：按强度等级分：235级、级、335级、级、400级、级、500级级 普通钢筋采用：普通钢筋采用：HPB235、HRB335、HRB400、RRB400按直径大小分：钢丝（按直径大小分：钢丝（35）、细钢筋（）、细钢筋（610）、）、中粗钢筋（中粗钢筋（1220）、）、粗钢筋（粗钢筋（20）按作用不同分：受力钢筋、架立钢筋、分布钢筋按作用不同分：受力钢筋、架立钢筋、分布钢筋4.2.1 钢筋的种类与验收：钢筋的种类与验收：4.2 钢筋工程钢筋工程*热轧钢筋按强度分四级热轧钢筋按强度分四级2.钢筋的验收：钢筋的验收：外观检查、力学性能检查外观检查、力学性能检查4.2.2 钢筋的冷加工：钢筋的冷加工：1.钢筋冷拉钢筋冷拉冷拉的作用：冷拉的作用：冷拉参数冷拉参数：（：（、）冷拉应力：钢筋冷拉时达到的应力值。冷拉应力：钢筋冷拉时达到的应力值。冷拉率：冷拉率：冷拉控制应力：规范规定的冷拉应力最大值。冷拉控制应力：规范规定的冷拉应力最大值。最大冷拉率：规范规定的冷拉率最大值。最大冷拉率：规范规定的冷拉率最大值。目的：使其保持一定的塑性和强度储备。目的：使其保持一定的塑性和强度储备。sAN%100LL提高强度、调直、除锈、节约钢材提高强度、调直、除锈、节约钢材作用：作用：提高强度、节约钢材提高强度、节约钢材包括内容：包括内容：冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋、冷拔螺旋钢筋冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋、冷拔螺旋钢筋A.A.应力控制法（双控）：应力控制法（双控）：质量高，常用于制作预应力筋质量高，常用于制作预应力筋B.B.冷拉率控制法（单控）：冷拉率控制法（单控）：施工效率高，设备简单施工效率高，设备简单控制应力法、控制冷拉率法控制应力法、控制冷拉率法冷拉控制方法：冷拉控制方法：冷拉设备：冷拉设备：拉力设备、承力结构、测量装置、钢筋夹具拉力设备、承力结构、测量装置、钢筋夹具卷扬机的设备能力卷扬机的设备能力Q：式中：式中：Q设备拉力（设备拉力（KN）；）；T卷扬机牵引力（卷扬机牵引力（KN）；）；m滑轮组工作线数；滑轮组工作线数；滑轮组总效率；滑轮组总效率；F设备阻力，一般取设备阻力，一般取510KN。滑轮组门数滑轮组门数345678工作线数工作线数7911131517总效率总效率0.88 0.85 0.83 0.800.770.74选择卷扬机时：选择卷扬机时：Q（1.21.5）N)(KNFTmQ钢筋的冷拉速度钢筋的冷拉速度V：式中：式中：D卷扬机卷筒直径（卷扬机卷筒直径（m）；）；n卷扬机卷筒转速（卷扬机卷筒转速（r/min）；）；要求：要求：V1.0（m/min）示例：示例：冷拉设备采用冷拉设备采用50KN电动卷扬机（卷筒直径为电动卷扬机（卷筒直径为400mm，转速为，转速为8.7r/min），），6门滑轮组。现采用应力控制法冷拉门滑轮组。现采用应力控制法冷拉HRB335直径直径28mm的钢筋，试求设备的钢筋，试求设备拉力与冷拉速度是否符合要求？已知：冷拉控制应力拉力与冷拉速度是否符合要求？已知：冷拉控制应力=430N/mm2【解【解】N=As=43061510-3=264.5KN Q1.2N 满足要求满足要求 V=Dn/m=0.48.7/13=0.84m/min V1.0m/min 满足要求满足要求（m/min）mnDVKNFTmQ5101080.013502.钢筋冷拔：钢筋冷拔：工艺：轧头工艺：轧头 剥皮剥皮 通过润滑剂通过润滑剂 进入拔丝模进入拔丝模钢筋总压缩率钢筋总压缩率：一般控制在：一般控制在0.4左右。左右。4.2.3 钢筋连接：钢筋连接：焊接连接、绑扎连接、机械连接焊接连接、绑扎连接、机械连接1.焊接连接：焊接连接：闪光对焊、电弧焊、闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊电渣压力焊、埋弧压力焊、电阻点焊、埋弧压力焊、电阻点焊2.绑扎连接：绑扎连接：要求：绑扎位置准确、牢固，搭接长度及绑扎点位置符合规定。要求：绑扎位置准确、牢固，搭接长度及绑扎点位置符合规定。3.机械连接：机械连接：冷挤压连接、锥形螺纹连接、套筒灌浆连接冷挤压连接、锥形螺纹连接、套筒灌浆连接%10020220ddd外包尺寸：钢筋外皮至外皮之间的长度。外包尺寸：钢筋外皮至外皮之间的长度。量度差值：钢筋的外包尺寸和轴线长度之间的差值。量度差值：钢筋的外包尺寸和轴线长度之间的差值。1.钢筋中部弯曲处的量度差值：钢筋中部弯曲处的量度差值：360dD2tand2D2 L=外包尺寸外包尺寸-量度差值量度差值+弯钩增长值弯钩增长值4.2.4 钢筋配料钢筋配料弯起角度弯起角度30456090取值取值0.3d0.5d1d2ddDABCABC2.钢筋末端弯钩的增长值：钢筋末端弯钩的增长值：末端末端180弯钩：弯钩：6.25d 末端末端135弯钩：弯钩：3d 箍筋弯钩（箍筋弯钩（135/135）：）：0.678D+10.178dD外包尺寸外包尺寸平直段平直段d平直段平直段平直段平直段箍筋弯钩调整值：箍筋弯钩调整值：受力钢筋（受力钢筋（mm）6810121025160200 240 280 25180210 260 300构构件件高高宽宽3对箍筋的要求及下料计算对箍筋的要求及下料计算矩形箍筋外包尺寸矩形箍筋外包尺寸2（外包宽外包高）（外包宽外包高）外包宽（高）外包宽（高）=构件宽（高）构件宽（高）2保护层厚保护层厚 2箍筋直径箍筋直径4.2.5 钢筋钢筋代换：代换：1.等强度代换：等强度代换：1122fyAsfyAs2112fyfyAsAs12112222fydnfydn或21222112fyfyddnn2.等面积代换：等面积代换：12AsAs 222112ddnn3.钢筋代换的有关规定：钢筋代换的有关规定：代换后，应满足构造方面的要求；（间距、锚固长度、最小配筋率、最小代换后，应满足构造方面的要求；（间距、锚固长度、最小配筋率、最小钢筋直径、根数等）钢筋直径、根数等）梁的纵向受力钢筋和弯起钢筋应分别代换；梁的纵向受力钢筋和弯起钢筋应分别代换；当构件受抗裂、裂缝宽度或挠度控制时，钢筋代换后应进行抗裂、裂缝宽当构件受抗裂、裂缝宽度或挠度控制时，钢筋代换后应进行抗裂、裂缝宽度或挠度验算；度或挠度验算；对重要受力构件，不宜用光圆钢筋代换变形钢筋；对重要受力构件，不宜用光圆钢筋代换变形钢筋；对有抗震要求的框架，不宜以强度等级较高的钢筋代替原设计的钢筋；对有抗震要求的框架，不宜以强度等级较高的钢筋代替原设计的钢筋；预制构件的吊环，必须采用未经冷拉的预制构件的吊环，必须采用未经冷拉的HPB235热轧钢筋制作，严禁以其他热轧钢筋制作，严禁以其他钢筋代换。钢筋代换。*截面强度的复核：截面强度的复核：bffyAshfyAsbffyAshfyAscmcm221101112202224.2.6 钢筋的绑扎、安装与验收：钢筋的绑扎、安装与验收：1.绑扎程序：绑扎程序：画线画线 摆筋摆筋 穿箍穿箍 绑扎绑扎 安装垫块安装垫块2.验收：验收：钢筋的品种、规格、数量、位置；钢筋的品种、规格、数量、位置；钢筋的接头位置、连接方式、接头数量；钢筋的接头位置、连接方式、接头数量；砼保护层；砼保护层；预埋件的规格、数量、位置。预埋件的规格、数量、位置。纵向受拉钢筋的最小搭接长度纵向受拉钢筋的最小搭接长度钢筋种类钢筋种类混凝土强度等级混凝土强度等级C15C20C25C30C35C40HPB23545d35d30d25dHRB33555d45d35d30dHRB40055d40d35d受压钢筋取值受压钢筋取值0.7倍；倍；受拉受拉300mm，受压，受压200mm；4.2.7 植筋施工：植筋施工：钻孔钻孔清孔清孔添胶粘剂添胶粘剂植筋植筋凝胶凝胶1.作用：作用：工程结构加固；解决旧混凝土连接工程结构加固；解决旧混凝土连接2.施工方法：施工方法：孔径与孔深；孔径与孔深；吹气泵；（避免用水）吹气泵；（避免用水）喜利得喜利得Hit-Hy150胶粘剂；胶粘剂；15min，固化：，固化：1h。4.3 4.3 混凝土工程混凝土工程4.3.1 砼的主要性能砼的主要性能：1.砼拌合物的和易性：坍落度、工作度砼拌合物的和易性：坍落度、工作度2.砼的立方强度；砼的立方强度；3.砼的变形；砼的变形；4.砼的耐久性。砼的耐久性。4.3.2 砼工程施工工艺：砼工程施工工艺：水泥、石子、砂水泥、石子、砂配料配料搅拌搅拌水水外加剂外加剂运输运输浇筑振捣浇筑振捣养护养护拆模拆模留试块留试块试压试压4.3.3 砼的配料：砼的配料：1.实验室配合比：实验室配合比：1：x：y2.施工配合比施工配合比 1：x（1+Ws）：）：y（1+Wg）4.3.4 砼的拌制砼的拌制1.搅拌机：搅拌机：自落式搅拌机；强制式搅拌机自落式搅拌机；强制式搅拌机2.搅拌制度：搅拌制度：包括：搅拌机的转速、搅拌时间、装料容积、投料顺序。包括：搅拌机的转速、搅拌时间、装料容积、投料顺序。出料系数：出料系数：出料容量和进料容量之比。（出料容量和进料容量之比。（0.65）3.砼的搅拌：砼的搅拌：投料顺序：一次投料法、二次投料法投料顺序：一次投料法、二次投料法搅拌时间：搅拌时间：规范规定了砼搅拌的最短时间规范规定了砼搅拌的最短时间施工配料：施工配料：P208 表表4-10确定砼搅拌机的一次投料量。确定砼搅拌机的一次投料量。示例示例：砼实验室配合比砼实验室配合比1：2.28：4.47，W:C=0.63，Ws=3%，Wg=1%，C=285kg/m3砼。砼。求：采用求：采用J1-400A型搅拌机时，各组成材料的一次投入量。型搅拌机时，各组成材料的一次投入量。【解【解】一次搅拌砼量为：一次搅拌砼量为：0.40.65=0.26m3施工配合比：施工配合比：1：2.35：4.51搅拌时一次投料量：搅拌时一次投料量：水泥：水泥：C=2850.26=74.1kg 取取75kg砂：砂：S=752.35=177kg石：石：G=754.51=339kg水：水：W=750.63-（752.280.03+754.470.01）=39kg混凝土的坍混凝土的坍落度落度/mm搅拌机搅拌机机型机型搅拌机容积搅拌机容积/L50030自落式自落式强制式强制式90601209015012030自落式自落式强制式强制式9060906012090表表4-10 混凝土搅拌的最短时间（混凝土搅拌的最短时间（s）掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求的砼，掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求的砼，14d14d；洒水次数以保证润湿状态为宜；洒水次数以保证润湿状态为宜；养护用水应与拌制用水相同。养护用水应与拌制用水相同。4.3.8 砼拆模：砼拆模：1模板拆除时的砼的强度要求模板拆除时的砼的强度要求2模板的拆除顺序和方法模板的拆除顺序和方法P203 表表4-84.3.9 砼的质量检查：砼的质量检查：包括：施工过程中、施工后的质量检查包括：施工过程中、施工后的质量检查1砼浇筑完毕后的强度检验砼浇筑完毕后的强度检验 试块制作；试件组数确定；每组试件强度代表值；强度评定。试块制作；试件组数确定；每组试件强度代表值；强度评定。2外观检查及允许偏差外观检查及允许偏差 主要缺陷：麻面、蜂窝、露筋、裂缝、孔洞等。主要缺陷：麻面、蜂窝、露筋、裂缝、孔洞等。构件类型构件类型构件跨度构件跨度/m m达到设计的混凝土立方体抗压强达到设计的混凝土立方体抗压强度标准值的百分比（）度标准值的百分比（）板板2502，8758100梁、拱、壳梁、拱、壳8758100悬臂构件悬臂构件100表表4-8 底模拆除时的混凝土强度要求底模拆除时的混凝土强度要求4.3.10 大体积砼施工大体积砼施工大体积砼：指的是最小断面尺寸大于大体积砼：指的是最小断面尺寸大于1m以上，施工时必须采取相应的技以上，施工时必须采取相应的技 术措施妥善处理水化热引起的砼内外温度差值，合理解决温术措施妥善处理水化热引起的砼内外温度差值，合理解决温 度应力并控制裂缝开展的砼结构。度应力并控制裂缝开展的砼结构。施工措施：为保证结构的整体性应合理确定砼浇筑方案；施工措施：为保证结构的整体性应合理确定砼浇筑方案；为保证施工质量应采取有效的技术措施降低砼内外温差；为保证施工质量应采取有效的技术措施降低砼内外温差；1浇筑方案的选择：浇筑方案的选择：全面分层、分段分层、斜面分层全面分层、分段分层、斜面分层21TTHFQ 式中：式中：Q砼浇筑强度，砼浇筑强度，m3/h；（每小时需要浇筑砼的数量）（每小时需要浇筑砼的数量）H砼分层浇筑时的厚度，砼分层浇筑时的厚度，m；F砼浇筑区的面积，砼浇筑区的面积，m2；T1砼的初凝时间，砼的初凝时间，h；T2砼的运输时间，砼的运输时间，h。大体积混凝土浇筑方案大体积混凝土浇筑方案全面分层全面分层分段分层分段分层斜面分层斜面分层