混凝土结构工程.ppt

1 第三章混凝土结构工程 学习内容 钢筋工程 模板工程 混凝土工程学习目标1 掌握混凝土施工的基本内容 能够处理混凝土工程中的一般性技术问题 控制工程施工质量 2 掌握相关规范的主要内容及其标准 能够完成施工工程中各个工序的验收 2 第三章混凝土结构工程 主要规范 1 建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300 20012 混凝土结构工程施工质量验收规范 GB50204 20023 混凝土质量控制标准 GB50164 924 混凝土强度检验评定标准 GBJ107 87 即将实施GB50107 2009 3 第一节钢筋工程 本节教学要求 1 掌握钢筋的加工方法 包括冷拉 冷拔 调直 除锈 切断 弯曲成型 绑扎 焊接 机械连接等 2 钢筋的施工下料 4 第一节钢筋工程 混凝土结构工程是由钢筋 模板 混凝土等多个工种组成的 由于施工过程多 因而要加强施工管理 统筹安排 合理组织 以达到保证质量 加速施工和降低造价的目的 5 土木工程结构中常用的钢材有钢筋 钢丝和钢绞线三类 钢筋按其化学成分 分为低碳钢钢筋和普通低合金钢钢筋 钢筋按其轧制的工艺 分为热轧钢筋和热处理钢筋 热轧钢筋按强度分为HPB235 HPR335 HPR400 RRB400四个级别 热处理钢筋分为40Si2Mn 48Si2Mn 45Si2Cr三个级别 钢筋的强度和硬度逐级升高 但塑性则逐级降低 第一节钢筋工程 6 第一节钢筋工程 从钢筋的外型上分 光圆钢筋 HPB235 旧规范称为 级钢筋 螺纹钢筋 HRB335 HRB400 旧规范称为 级钢筋 盘圆钢筋 6 10的光圆钢筋 按钢筋在结构中的作用不同可分为 受力钢筋 按计算设计布置 构造钢筋架立钢筋分布钢筋 7 8 平面表示法 9 常有的钢丝有刻痕钢丝 碳素钢丝和冷拔低碳钢丝三类 而冷拔低碳钢丝又分为甲级和乙级 一般皆卷成圆盘 钢绞线一般由7根圆钢丝捻成 钢丝为高强钢丝 钢筋一般在钢筋车间或工地的钢筋加工棚加工 然后运至现场安装或绑扎 钢筋加工过程取决于成品种类 一般的加工过程有冷拉 冷拔 调直 剪切 镦头 弯曲 焊接 绑扎等 第一节钢筋工程 10 11 12 13 14 录像 钢筋的剪切和弯曲1 2 15 一 钢筋的冷加工 一 钢筋冷拉钢筋冷拉是在常温下对热轧钢筋进行强力拉伸 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 1 冷拉原理 时效 第一节钢筋工程 16 2 冷拉控制钢筋冷拉 可利用冷拉应力控制法或冷拉率控制法 对不能分清炉批号的热轧钢筋 不应采取冷拉率控制 1 冷拉应力控制法该控制法冷拉控制应力值 对抗拉强度较低的热轧钢筋 如拉到符合标准的冷拉应力时 其冷拉率已超过限值 将对结构使用非常不利 故规定最大冷拉率限值 加工时按冷拉控制应力进行冷拉 冷拉后检查钢筋的冷拉率 如小于表中规定数值时 则为合格 如超过表中规定的数值 则应进行力学性能试验 2 冷拉率控制法钢筋冷拉以冷拉率控制时 其控制值由试验确定 对同炉批钢筋 测定的试件不宜少于4个 每个试件都按表3 2规定的冷拉应力值在万能试验机上测定相应的冷拉率 取其平均值作为该炉批钢筋的实际冷拉率 如钢筋强度偏高 平均冷拉率低于1 时 仍按1 进行冷拉 第一节钢筋工程 17 二 钢筋冷拔冷拔是用热轧钢筋 直径8mm以下 通过钨合金的拔丝模 图3 3 进行强力冷拔 钢筋通过拔丝模时 受到轴向拉伸与径向压缩的作用 使钢筋内部晶格变形而产生塑性变形 因而抗拉强度提高 可提高50 90 塑性降低 呈硬钢性质 光圆钢筋经冷拔后称 冷拔低碳钢丝 第一节钢筋工程 18 拔丝模 第一节钢筋工程 19 钢筋冷拔的工艺过程是 轧头剥壳通过润滑剂进入拔丝模冷拔 冷拔低碳钢丝都用普通低碳热轧光圆钢筋拔制的 按国家标准GB701 92 普通低碳钢热轧圆盘条 的规定 光圆钢筋都是用1 3号乙类钢轧制的 因而强度变化较大 直接影响冷拔低碳钢丝的质量 为此应严格控制原材料 冷拔低碳钢丝分甲 乙两级 对主要用作预应力筋的甲级冷拔低碳钢丝 宜用符合 级钢标准的3号钢圆盘条进行拔制 要控制总冷拔率 总压缩率越大 则抗拉强度提高越多 而塑性下降越多 故 不宜过大 第一节钢筋工程 20 冷拔低碳钢丝有时是经过多次冷拔而成 一般不是一次冷拔就达到总压缩率 每次冷拔的压缩率也不宜太大 否则拔丝机的功率要大 拔丝模易损耗 且易断丝 一般前道钢丝和后道钢丝的直径之比以1 0 87为宜 冷拔次数亦不宜过多 否则易使钢丝变脆 冷拔低碳钢丝经调直机调直后 抗拉强度约降低8 10 塑性有所改善 使用时应注意 第一节钢筋工程 21 二 钢筋的连接钢筋的连接有 绑扎 焊接 机械连接3种 一 钢筋绑扎钢筋交叉点用铁丝扎牢 板和墙的钢筋网 除外围两行钢筋的相交点全部扎牢外 中间部分交叉点可相隔交错扎牢 保证受力钢筋位置不产生偏移 梁和柱的箍筋应与受力钢筋垂直设置 弯钩叠合处应沿受力钢筋方向错开设置 受拉钢筋和受压钢筋接头的搭接长度及接头位置符合施工及验收规范的规定 第一节钢筋工程 22 23 二 钢筋焊接钢筋焊接包括闪光对焊 电弧焊 电渣压力焊 点焊和气压焊 1 闪光对焊闪光对焊广泛用于钢筋连接及预应力钢筋与螺丝端杆的焊接 热轧钢筋的焊接宜优先用闪光对焊 钢筋闪光对焊 图3 5 是利用对焊机使两段钢筋接触 通过低电压的强电流 待钢筋被加热到一定温度变软后 进行轴向加压顶锻 形成对焊接头 钢筋闪光对焊工艺常用的有 连续闪光焊 预热闪光焊闪光 预热 闪光焊 第一节钢筋工程 24 录像1录像2 25 2 电弧焊电弧焊是利用弧焊机使焊条与焊件之间产生高温 电弧使焊条和电弧燃烧范围内的焊件熔化 待其凝固便形成焊缝或接头 电弧焊广泛用于钢筋接头 钢筋骨架焊接 装配式结构接头的焊接 钢筋与钢板的焊接及各种钢结构焊接 钢筋电弧焊的接头形式有 搭接焊接头 单面焊缝或双面焊缝 帮条焊接头 单面焊缝或双面焊缝 剖口焊接头 平焊或立焊 和熔槽帮条焊接头 图3 8 第一节钢筋工程 26 3 电渣压力焊电渣压力焊在施工中多用于现浇混凝土结构构件内竖向或斜向 倾斜度在4 1的范围内 钢筋的焊接接长 电渣压力焊有自动和手工电渣压力焊两类 与电弧焊比较 它工效高 成本低 可进行竖向连接 故在工程中应用较普遍 第一节钢筋工程 27 28 29 30 4 气压焊 31 32 33 34 35 第一节钢筋工程 5 点焊主要用于钢筋网片的焊接录像 36 三 钢筋的机械连接分为 螺纹和挤压连接 第一节钢筋工程 录像1 2 37 钢筋机械连接包括挤压连接和螺纹套管连接 是近年来大直径钢筋现场连接的主要方法 钢筋挤压连接亦称钢筋套筒冷压连接 它适用于竖向 横向及其他方向的较大直径变形钢筋的连接 与焊接相比 它具有节省电能 不受钢筋可焊性好坏影响 不受气候影响 无明火 施工简便和接头可靠度高等特点 连接时将需变形钢筋插入特制钢套筒内 利用液压驱动的挤压机进行径向或轴向挤压 使钢套筒产生塑性变形 紧紧咬住变形钢筋实现连接 图3 12 第一节钢筋工程 38 第一节钢筋工程 39 三 钢筋配料钢筋配料就是根据结构施工图 分别计算构件各钢筋的下料长度 根数及重量 编制出钢筋配料单 作为备料 加工和结算的依据 1 各种钢筋下料长度计算如下 直钢筋下料长度 构件长度 保护层厚度 弯钧增加长度弯起钢筋下料长度 直段长度 斜段长度 弯曲调整值 弯钩增加长度 第一节钢筋工程 40 钢筋弯曲处的量度差值计算 钢筋弯曲处的量度差值与钢筋弯心直径及弯曲角度有关 第一节钢筋工程 41 钢筋弯曲角度与量度差值 D 2 5d 第一节钢筋工程 半圆弯钩增加长度 6 25d 42 第一节钢筋工程 各种钢筋下料长度计算如下 箍筋下料长度 箍筋外包周长 弯曲调整值 弯钩增加长度 箍筋周长 调整值 施工手册 箍筋2个弯钩增加长度 14d 非抗震区 24d 抗震区 43 箍筋弯钩增加值 箍筋末端的弯钩形式如图所示 第一节钢筋工程 44 45 46 2 配料计算的注意事项a 在设计图纸中 钢筋配置的细节问题没有注明时 一般可按构造要求处理 b 配料计算时 要考虑钢筋的形状和尺寸在满足设计要求的前提下有利于加工安装 c 配料时 还要考虑施工需要的附加钢筋 例如 后张预应力构件预留孔道定位用的钢筋井字架 基础双层钢筋网中保证上层钢筋网位置用的钢筋撑脚 马凳 墙板双层钢筋网中固定钢筋间距用的钢筋撑铁 柱钢筋骨架增加四面斜撑等 第一节钢筋工程 47 四 钢筋代换当钢筋的品种 级别或规格需要变更时 应办理设计变更文件 钢筋代换原则 1 等强度代换当构件受强度控制时 钢筋可按强度相等的原则进行代换 即 代换后 构件的承载能力等于或大于原设计能力 第一节钢筋工程 48 第一节钢筋工程 计算方法 n1 原设计钢筋根数 n2 代换钢筋根数 d1 原设计钢筋直径 d2 代换钢筋直径 fy1 原设计钢筋抗拉强度设计值 fy2 代换钢筋抗拉强度设计值 49 第一节钢筋工程 构件强度复核 钢筋代换后 由于受力钢筋直径的增大或根数增多而需要增加钢筋排数 则使得截面有效高度h0减小 截面强度降低 此时 应进行截面强度复核 矩形截面受弯构件 可根据弯矩相等 按下式复核强度 式中 N1 原设计的钢筋拉力 N As1fy1As1 原设计钢筋的截面面积fy1 原设计钢筋的抗拉设计强度fc 砼的抗压强度设计值 N2 代换钢筋的钢筋拉力 计算方法同N1b 构件截面宽度 h01 原设计钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离 h02 代换钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离 50 2 等面积代换当构件按最小配筋率配筋时 构造配筋 钢筋可按钢筋面积相等原则进行配筋 即 当有相同的钢筋品种 但没有设计所需要的钢筋规格时 在这种情况下 只要代换钢筋的总截面积与原设计钢筋的总截面积相等 就可以代换 3 当构件受裂缝宽度或挠度控制时 代换后应进行裂缝宽度或挠度验算 第一节钢筋工程 51 钢筋代换的注意事项 钢筋代换时 必须充分了解设计意图和代换材料的性能 并严格遵守现行混凝土设计规范的各项规定 凡是重要结构中的钢筋代换应征得设计单位的同意 具体事项 1 对于重要构件 不得用光圆钢筋代换带肋钢筋 2 钢筋代换后 仍应满足配筋的构造要求 如 最小直径 间距 根数 锚固长度等 3 同一截面内 同时配有不同种类和直径的代换钢筋 但每根钢筋的拉力差不应过大 直径差 5mm 以免构件受力不均 4 梁的纵向受力钢筋与弯起钢筋应分别代换 以保证正截面强度和斜截面强度 5 偏心受力构件 受压或受拉 作钢筋代换时 不取整个截面配筋量计算 应按受力面分别计算 6 当构件受裂缝宽度控制时 如以小直径钢筋代换大直径钢筋 强度等级低的钢筋代换强度等级高的钢筋 则可不作裂缝宽度验算 第一节钢筋工程 52 第一节钢筋工程 钢筋保护层如何确保 53 第二节模板工程 本节教学内容及要求 1 熟悉木模板 组合模板的构造 2 熟悉大模板 滑升模板 爬升模板的组成和工艺流程 3 了解其他模板的构造及适用性 4 掌握模板设计的荷载和计算 5 模板结构的设计方法 54 一 模板工程的基本要求模板 是指施工中保证结构或构件其位置 形状 尺寸正确的模型 也是对结构或构件进行防护和方便养护混凝土的工具 对模板的要求 具有足够的强度 刚度和稳定性 装拆方便能多次周转使用 接缝严密不漏浆 模板系统包括模板 支撑和紧固件 模板工程量大 材料和劳动力消耗多 正确选择其材料 形式和合理组织施工 对加速混凝土工程施工和降低造价有显著效果 第二节模板工程 55 二 模板的种类及用途 一 木模板木模板 胶合板模板在一些工程上仍广泛应用 这类模板一般为散装散拆式模板 也有的加工成基本元件 拼板 在现场进行拼装 拆除后亦可周转使用 第二节模板工程 56 土木工程施工用的木模板 其构造及支撑方法如下 1 基础模板基础模板安装时 要保证上 下模板不发生相对位移 图3 14 如有杯口 还要在其中放入杯口模板 第二节模板工程 57 2 柱子模板柱模的拼板用拼条连接 两两相对组成矩形 为承受混凝土侧压力 拼板外要设柱箍 其间距与混凝土侧压力 拼板厚度有关 因而柱模板下部柱箍较密 柱模板底部开有清理孔 沿高度每隔约2m开有浇注孔 柱底的混凝土上一般设有木框 用以固定柱模板的位置 柱模板顶部根据需要可开有与梁模板连接的缺口 见图3 15 第二节模板工程 58 3 梁 楼板模板梁模板由底模板和侧模板组成 底模板承受垂直荷载 一般较厚 下面有支撑 或桁架 承托 建筑施工中 应使上 下层的支撑在同一条竖向直线上 否则 要采取措施保证上层支撑的荷载能传到下层支撑上 支撑间应用水平和斜向拉杆拉牢 以增强整体稳定性 当层间高度大于5m时 宜用桁架支模或多层支架支模 梁跨度在4m或4m以上时 底模板应起拱 如设计无具体规定 一般可取结构跨度的1 1000 3 1000 木模板可取偏大值 钢模板可取偏小值 第二节模板工程 59 二 组合模板组合模板是一种工具式模板 是工程施工用得最多的一种模板 它由具有一定模数的若干类型的板块 角模 支撑和连接件组成 图3 19 用它可以拼出多种尺寸和几何形状 以适应多种类型建筑物的梁 柱 板 墙 基础和设备基础等施工的需要 也可用它拼成大模板 隧道模和台模等 第二节模板工程 60 61 62 三 大模板大模板在建筑 桥梁及地下工程中广泛应用 它是一大尺寸的工具式模板 如建筑工程中一块墙面用一块大模板 因为其重量大 装拆皆需起重机械吊装 可提高机械化程度 减少用工量和缩短工期 大模板是目前我国剪力墙和筒体体系的高层建筑 桥墩 筒仓等施工用得较多的一种模板 已形成工业化模板体系 一块大模板由面板 次肋 主肋 支撑桁架 稳定机构及附件组成 图3 23 第二节模板工程 63 64 65 四 滑升模板滑升模板是一种工业化模板 用于现场浇筑高耸构筑物和建筑物等的竖向结构 如烟囱 筒仓 高桥墩 电视塔 竖井 沉井 双曲线冷却塔和高层建筑等 如深圳国贸大厦 50层 160m 武汉国贸中心 53层 205m 上海金茂大厦 88层 420 5m 等 第二节模板工程 66 67 实践证明 在高层或超高层建筑中 采用滑模施工工艺 具有施工速度快 施工用地少 结构整体性好 减轻劳动强度 节约大量模板和脚手架等特点 有显著的综合经济效益 模板一次性投资多 耗钢量大 对立面造型和构件断面变化有一定的限制 施工时宜连续作业 施工组织要求较严 目前我国应用于高层建筑的滑模施工工艺 已向多样化的方向发展 按墙体模板的做法不同可分为 一般滑模施工工艺 滑框倒模施厂工艺等 按楼板的做法不同可分为 逐层空滑 楼板并进 逐层封闭 施工工艺 先滑墙体 楼板跟进施工工艺和先滑墙体 楼板降模施工工艺等 这些施工工艺各有特点 可按照建筑物的不同情况 结合各施工单位的条件 取长补短 因地制宜地采用 第二节模板工程 68 滑升模板 图3 24 由模板系统操作平台系统液压系统外加测控系统四部分组成 第二节模板工程 69 1 模板系统包括模板 围圈和提升架等 1 模板模板又称作围板 依赖围圈带动其沿混凝土的表面向上滑动 模板的主要作用是承受混凝土的侧压力 冲击力和滑升时的摩阻力 并使混凝土按设计要求的截面形状成型 模板可用钢材 木材或钢木混合材料制成 一般以钢材为主 如采用定型组合钢模板 则需在边框增加与围圈固定相适应的连接孔 模板按其所在部位和作用的不同 可分为内模板 外模板 堵头模板 角模以及变截面处的衬模板等 为了防止混凝土在浇筑时外溅 外模板的上端比内模板可高出100一200mm 模板的高度取决于滑升速度和混凝土达到出模强度 0 2 0 4N mm2 所需的时间 一般高1 0 1 2m 模板呈上口小下口大的锥形 单面锥度约0 2 0 5 以模板上口以下2 3模板高度处的净间距为结构断面的厚度 第二节模板工程 70 2 围圈围圈又称作围檩 其主要作用是使模板保持组装的平面形状 并将模板与提升架连接成一个整体 它承受模板传来的水平侧压力 混凝土的侧压力和浇筑混凝土时的水平冲击力 和由摩阻力 模板与围圈自重 如操作平台支承在围圈上 还包括平台自重和施工荷载 等产生的竖向力 并将其传递到提升架 千斤顶和支承杆上 围圈可视为以提升架为支承的双向弯曲的多跨连续梁 材料多用角钢或槽钢 以其受力最不利情况计算确定其截面 在每侧模板的背面 按建筑物所需要的结构形状 通常设置上下各一道闭合式围圈 其间距一般为500一700M 围圈应有一定的强度和刚度 其截面应根据荷载大小由计算确定 上围圈距模板上口距离一般不宜大于250mm 第二节模板工程 71 3 提升架提升架又称作千斤顶架 它是安装千斤顶 并与围圈 模板系统和操作平台系统连成整体 当提升机具工作时 通过它带动围圈 模板及操作平台等一起向上滑动 承受整个模板系统和操作平台系统的全部荷载并将其传递给液压千斤顶和支承杆 提升架分单横梁式与双横梁式两种 多用型钢制作 其截面按框架计算确定 提升架的平面构造形式 一般可分为 I 形 Y 形 x 形 门 形和 口 形等几种 第二节模板工程 72 73 74 75 2 操作平台系统 1 操作平台滑模的操作平台是绑扎钢筋 浇灌混凝土 提升模板等的操作场所 也是钢筋 混凝土 埋设件等材料和千斤顶 振捣器等小型备用机具的暂时存放场地 按楼板施工工艺的不同要求 操作平台板可采用固定式或活动式 对于逐层空滑楼板并进施工工艺 操作平台板宜采用活动式 以便平台板揭开后 对现浇楼板进行支模 绑扎钢筋和浇灌混凝土或进行预制楼板的安装 一般将提升架立柱内侧 提升架之间的平台板采用固定式 提升架立柱外侧的平台板 采用活动式 第二节模板工程 76 77 操作平台分为主操作平台和上辅助平台两种 一般只设置主操作平台 2 吊脚手架吊脚手架又称下辅助平台或吊架 是供检查墙 柱 混凝土质量并进行修饰 调整和拆除侧扳 包括洞口模板 引设轴线 高程以及支设梁底模板等操作之用 第二节模板工程 78 3 液压提升系统主要由液压千斤顶 液压控制台 油路和支承杆等部分组成 第二节模板工程 79 千斤顶的工作过程 第二节模板工程 80 液压控制台是心脏 第二节模板工程 81 支承杆支承杆又称爬杆 千斤顶杆或钢筋轴等 它支承着作用于千斤顶的全部荷载 目前使用的额定起重量为3t的滚珠式卡具液压干斤顶 其支承杆一般采用直径25mm的HPB235圆钢制作 如使用额定起重量为3t的楔块式卡具液压千斤顶时 亦可采用直径25 28mm的螺纹钢筋作支承杆 因此 对于框架柱等结构 可直接以受力钢筋作为支承杆使用 为了节约钢材用量 应尽可能采用工具式支承杆 第二节模板工程 82 施工精度控制系统主要包括 提升设备本身的限位调平装置 滑模装置在施工中的水平度与垂直度的观测和调整控制设施等 滑模施工的精度控制主要包括 滑模施工的水平度控制和垂直度控制等 1 滑模施工的水平度控制 1 水平度的观测水平度的观测 可采用水准仪 自动安平激光测量仪等设备 2 水平度的控制在模板滑升过程中 整个模板系统能否水平上升 是保证滑模施工质量的关键 也是直接影响建筑物垂直度的一个重要因素 由于千斤顶之间工作不同步 数值的累计就会使模板系统产生很大的升差 如不及时加以控制 不仅建筑物的垂直度难以保证 也会使模板结构产生变形 影响工程质量 第二节模板工程 83 主要方法 设置限位器 限位阀 截止控制阀 激光调平法 第二节模板工程 84 垂直度控制 1 垂直度的观测观测建筑物垂直度的方法很多 除一般常用的线坠法 经纬仪法之外 近年来 许多单位采用激光铅直仪 激光经纬仪 激光导线法 以及导电线锤等设备进行观测 收效较好 第二节模板工程 85 楼板结构施工逐层空滑楼板并进法 先滑墙体楼板跟进法和先滑墙体楼板降模法等 这些方法各有特点 可按不同的施工条件与工程情况选用 逐层空滑楼板并进施工工艺逐层宅滑楼板并进又称为 逐层封闭 或 滑一浇一 就是采用滑模施工高层建筑时 当每层墙体滑升至上 层楼板底标高位置 即停止墙体混凝土的浇筑 待混凝土达到脱模强度后 将模板连续提升 直至墙体混凝土脱模 再向上空滑至模板下口与墙体上皮脱空一段高度为止 脱离高度根据楼板的厚度而定 然后 将操作平台的活动平台板吊开 进行现浇楼板的支模 绑扎钢筋与浇灌混凝土或预制楼板的吊装等工序 如此逐层进行 第二节模板工程 86 87 2 先滑墙体楼板跟进施工工艺当墙体连续滑升至数层高度后 即可自下而上地插入进行楼板的施工 操作平台一般需设置活动平台板 其具体作法是 施工楼板时 先将操作平台的活动平台板揭开 由活动平台的洞口吊入楼板的模板 钢筋和混凝土等材料或安装预制楼板 对于现浇楼板的施工 在操作平台上也可不必设置活动平台板 而由设置在外墙窗口处的受料桃台将所需材料吊入房间 再用手推车运至施工地点 第二节模板工程 88 3 先滑墙体楼板降模施工工艺先滑墙体楼板降模施工法 是针对现浇楼板结构而采用的一种施工工艺 其具体作法是 当墙体连续滑升到顶或滑升至8 l0层左右高度后 将事先在底层按每个房间组装好的模板 用卷扬机或其他提升机具 徐徐提升到要求的高度 再用吊杆悬吊在墙体预留的孔洞 即可进行该层楼板的施工 当该层楼板的混凝土达到拆模强度要求时 不应低于15N mm2 可将模板降至下一层楼板的位置 进行下一层楼板的施工 此时 悬吊横板的吊杆也随之接长 这样 可施工完 层楼板 模板降下一层 直至完成全部楼板的施工 降至底层为止 第二节模板工程 89 90 三 模板设计模板的基本构造及传力路线一般模板都由面板 次肋 主肋 对销螺栓 支撑系统等几部分组成 作用于模板的荷载传递路线一般为 混凝土面板次肋主肋对销螺栓 支撑系统 设计时可根据荷载作用状况及各部分构件的结构特点进行计算 模板和支架的设计 包括选型 选材 荷载计算 结构计算 拟定制作安装和拆除方案 绘制模板图 第二节模板工程 91 第二节模板工程 一 模板设计荷载1 模板及支架自重 KN m3 2 新浇筑混凝土的自重标准值普通混凝土用24kN m3 其他混凝土根据实际重力密度确定 3 钢筋自重标准值根据设计图纸确定 一般梁板结构每立方米混凝土结构的钢筋自重标准值 楼板1 1kN 梁1 5kN 92 第二节模板工程 4 施工人员及设备荷载标准值计算模板及直接支承模板的小楞时 均布活荷载2 5kN m2 另以集中荷载2 5kN进行验算 取两者中较大的弯矩值 计算支承小楞的构件时 均布活荷载1 5kN m2 计算支架立柱及其他支承结构构件时 均布活荷载1 0kN m2 对大型浇筑设备 上料平台等 混凝土泵等按实际情况计算 木模板板条宽度小于150mm时 集中荷载可以考虑由相邻两块板共同承受 如混凝土堆积料的高度超过100mm时 则按实际情况计算 93 5 振捣混凝土时产生的荷载标准值水平面模板2 0kN m2 垂直面模板4 0kN m2 作用范围在有效压头高度之内 6 新浇筑混凝土对模板侧面的压力标准值影响混凝土侧压力的因素很多 如与混凝土组成有关的骨料种类 配筋数量 水泥用量 外加剂 坍落度等都有影响 此外还有外界影响 如混凝土的浇筑速度 混凝土的温度 振捣方式 模板情况 构件厚度等 混凝土的浇筑速度是一个重要影响因素 最大侧压力一般与其成正比 但当其达到一定速度后 再提高浇筑速度 则对最大侧压力的影响就不明显 混凝土的温度影响混凝土的凝结速度 温度低 凝结慢 混凝土侧压力的有效压头高 最大侧压力就大 反之 最大侧压力就小 模板情况和构件厚度影响拱作用的发挥 因之对侧压力也有影响 由于影响混凝土侧压力的因素很多 想用一个计算公式全面加以反映是有一定困难的 国内外研究混凝土侧压力 都是抓住几个主要影响因素 通过典型试验或现场实测取得数据 再用数学方法分析归纳后提出公式 第二节模板工程 94 我国目前采用的计算公式 当采用内部振动器时 新浇筑的混凝土作用于模板的最大侧压力 按下列两式计算 并取两式中的较小值 图3 34 第二节模板工程 95 7 倾倒混凝土时产生的荷载标准值倾倒混凝土时对垂直面模板产生的水平荷载标准值 按表3 4采用 P116 计算模板及其支架时的荷载设计值 应采用荷载标准值乘以相应的荷载分项系数求得 荷载分项系数按表3 5采用 P117 荷载组合 参与模板及其支架荷载效应组合的各项荷载 应符合表3 6的规定 P117 模板设计的有关计算规定计算钢模板 木模板及支架时都要遵守相应的设计规范 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 对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 支架的立柱或桁架应保持稳定 并用撑拉杆件固定 验算模板及其支架在自重和风荷载作用下的抗倾倒稳定性时 应符合有关的专门规定 第二节模板工程 96 四 模板拆除1 现浇结构模板的拆除模板能否拆除取决于混凝土的强度 模板的拆除日期取决于混凝土的强度 各个模板的用途 结构的性质 混凝土硬化时的气温 及时拆模 可提高模板的周转率 但过早拆模 混凝土会因强度不足以承担本身自重或受到外力作用而变形甚至断裂 造成重大的质量事故 A 侧模板的拆除侧模板的拆除 应在混凝土强度达到能保证其表面及棱角不因拆除模板而受损坏 第二节模板工程 97 拆除侧模的时间参考表 98 B 底模板的拆除底模板应在与混凝土结构同条件养护的试件达到表4 6规定强度标准值时 方可拆除 第二节模板工程 99 水泥硬化的时间表 第二节模板工程 100 C 拆模顺序一般是先拆除侧模板 后拆除底模板 重大复杂模板的拆除 事前应制定拆模方案 多层楼板模板支架的拆除 应按下列要求进行 上层楼板正在浇筑混凝土时 下一层楼板的模板支架不得拆除 再下一层楼板模板的支架 仅可拆除一部分 跨度在4m及4m以上的粱下均应保留支架 其间距不得大于3m 第二节模板工程 101 第三节混凝土工程 本节教学要求 1 掌握混凝土搅拌 运输 浇筑 振捣 养护各环节的基本要求 2 熟悉大体积混凝土 水下浇筑混凝土的方法和要求 3 熟悉泵送混凝土的设备及泵送混凝土的配合比要求 4 熟悉混凝土质量检查的基本方法 102 混凝土工程包括混凝土制备 运输 浇筑捣实和养护等施工过程 各个施工过程相互联系和影响 任一施工过程处理不当都会影响混凝土工程的最终质量 一 混凝土的制备1 混凝土配制强度确定混凝土的施工配合比 应保证结构设计对混凝土强度等级及施工对混凝土和易性的要求 并应符合合理使用材料 节约水泥的原则 必要时 还应符合抗冻性 抗渗性等要求 混凝土制备之前按下式确定混凝土的施工配制强度 以达到95 的保证率 fcu 0 fcu k 1 645 3 5 式中fcu 0 混凝土的施工配制强度 N mm2 fcu k 设计的混凝土强度标准值 N mm2 施工单位的混凝土强度标准差 N mm2 第三节混凝土工程 103 当施工单位具有近期的同一品种混凝土强度的统计资料时 可按下式计算 第三节混凝土工程 3 6 式中fcu i 统计周期内同一品种混凝土第i组试件强 N mm2 统计周期内同一品种混凝土N组强度的平均值 N mm2 N 统计周期内相同混凝土强度等级的试件组数 N 25 当混凝土强度等级为C20或C25时 如计算得到的 2 5N mm2 当混凝土强度等级高于C25时 如计算得到的 3 0N mm2 取 3 0N mm2 104 第三节混凝土工程 对预拌混凝土厂和预制混凝土的构件厂 其统计周期可取为1个月 对现场拌制混凝土的施工单位 其统计周期可根据实际情况确定 但不宜超过3个月 施工单位如无近期同一品种混凝土强度统计资料时 可按下表取值 105 混凝土施工配料计量混凝土所用原材料的计量必须准确 才能保证所拌制的混凝土满足设计和施工提出的要求 各种原材料每盘称量的偏差不得超过下表的规定 混凝土原材料称量的允许偏差 第三节混凝土工程 106 混凝土强度值对水灰比的变化十分敏感 由于试验室在试配混凝土时的砂 石是干燥的 而施工现场的砂 石均有一定的含水率 其含水量的大小随当时当地气候而异 为保证现场混凝土准确的水灰比 应按现场砂 石实际含水率对用水量予以调整 第三节混凝土工程 107 实验室配合比与施工配合比换算 设实验室的配合比为 水泥 砂 石子 1 X Y 水灰比为W C现场测得的砂 石含水率分别为 Wx Wy 则施工配合比为 水泥 砂 石 1 X 1 Wx Y 1 Wy 1 X Y 单位立方米砼各种材料用量 水泥用量 C 砂 C X 石 C Y 水灰比保持不变 则必须扣除砂 石中的含水量 即实际用水量 W 原用水量 C XWx C YWy 108 2 混凝土搅拌机选择混凝土制备是指将各种组成材料拌制成质地均匀 颜色一致 具备一定流动性的混凝土拌合物 由于混凝土配合比是按照细骨料恰好填满粗骨料的间隙 而水泥浆又均匀地分布在粗细骨料表面的原理设计的 如混凝土制备得不均匀就不能获得密实的混凝土 影响混凝土的质量 所以制备是混凝土施工工艺过程中很重要的一道工序 混凝土制备的方法 除工程量很小且分散的场合用人工拌制外 皆应采用机械搅拌 混凝土搅拌机按其搅拌原理分为自落式和强制式两类 第三节混凝土工程 109 1 混凝土搅拌原理 第三节混凝土工程 110 搅拌机的搅拌原理以及适用范围 111 2 混凝土搅拌机种类 第三节混凝土工程 112 113 114 3 搅拌制度确定为了获得质量优良的混凝土拌合物 除正确选择搅拌机外 还必须正确确定搅拌制度 即搅拌时间 投料顺序和进料容量等 1 混凝土搅拌时间搅拌时间是指从原材料全部投入搅拌筒时起 到开始卸料时为止所经历的时间 它与搅拌质量密切有关 它随搅拌机类型和混凝土的和易性的不同而变化 为了保证混凝土的质量 应控制混凝土搅拌的最短时间 见下页 第三节混凝土工程 115 混凝土搅拌的最短时间 秒 注 当掺有外加剂时 搅拌时间应适当延长 116 2 投料顺序投料顺序应从提高搅拌质量 减少叶片和衬板的磨损 减少拌合物与搅拌筒的粘结 减少水泥飞扬 改善工作环境等方面综合考虑确定 常用的有一次投料法和两次投料法 裹浆 一次投料法 它是将砂 水泥 石和水同时投入搅拌机搅拌筒进行搅拌 水泥应夹放在砂 石之间以减少水泥飞扬 二次投料法 它可分为预拌水泥砂浆法和预拌水泥净浆法 第三节混凝土工程 117 3 进料容量 进料容量是将搅拌前各种材料的体积累积起来的容量 又称干料容量 进料容量Vj与搅拌机搅拌筒的几何容量Vg有一定的比例关系 一般情况下Vj Vg 0 22 0 40 规定以搅拌机出料容积 m3 1000为标定规格 118 二 混凝土的运输对混凝土拌合物运输的基本要求是 不产生离析现象 保证浇筑时规定的坍落度和在混凝土初凝之前能有充分时间进行浇筑和捣实 此外 运输混凝土的工具要不吸水 不漏浆 且运输时间有一定限制 普通混凝土从搅拌机中卸出后到浇筑完毕的延续时间不宜超过下表的规定 第三节混凝土工程 119 混凝土运输分为地面水平运输 垂直运输和高空水平运输三种情况 第三节混凝土工程 120 121 混凝土泵是一种有效的混凝土运输和浇筑工具 它以泵为动力 沿管道输送混凝土 可以一次完成水平及垂直运输 将混凝土直接输送到浇筑地点 是一种高效的混凝土运输方法 混凝土泵送施工技术规程JGJ T10 95目前我国已能一次垂直泵送达406m 录像 第三节混凝土工程 122 泵送混凝土工艺对混凝土配合比提出的要求 碎石最大粒径与输送管内径之比一般不宜大于1 3 卵石可为1 2 5 泵送高度在50 100m时宜为1 3 1 4 泵送高度在100m以上时宜为1 4 1 5 以免堵塞 如用轻骨料则以吸水率小者为宜 并宜用水预湿 以免在压力作用下强烈吸水 使坍落度降低而在管道中形成阻塞 砂宜用中砂 通过0 315mm筛孔的砂应不少于15 砂率宜控制在38 45 如粗骨料为轻骨料还可适当提高 水泥用量不宜过少 否则泵送阻力增大 最小水泥用量为300kg m3 水灰比宜为0 4 0 6 泵送混凝土的坍落度根据不同泵送高度可参考表3 12选用 123 三 混凝土的浇筑与捣实混凝土浇筑要保证混凝土的均匀性和密实性 要保证结构的整体性 尺寸准确和钢筋 预埋件的位置正确 拆模后混凝土表面要平整 光洁 浇筑前应检查模板 支架 钢筋和预埋件的正确性 并进行验收 由于混凝土工程属于隐蔽工程 因而对混凝土量大的工程 重要工程或重点部位的浇筑 以及其他施工中的重大问题 均应随时填写施工记录 第三节混凝土工程 混凝土塌落度 录像 124 一 混凝土浇筑应注意的问题 1 防止离析浇筑混凝土时 混凝土拌和物由料斗 漏斗 混凝土输送管 运输车内卸出时 如自由倾落高度过大 由于粗骨料在重力作用下 克服粘着力后的下落动能大 下落速度较砂浆快 因而可能形成混凝土离析 为此 混凝土自高处倾落的自由高度不应超过 m 在竖向结构中限制自由倾落高度不宜超过 m 否则应沿串筒 斜槽 或振动溜管等下料 125 a 溜槽运输 b 皮带运输 c 串筒卸料 d 振动卸料1 溜槽 2 档板 3 串筒 4 皮带运输机 5 漏斗 6 输送管 7 振动器 126 2 正确留置施工缝什么是施工缝 施工缝 先后两次浇筑的混凝土之间形成的接触面 施工缝处处可见 产生施工缝的原因 第三节混凝土工程 127 施工缝设置的位置 施工缝是结构中的薄弱环节 宜留在结构受力较小 且方便施工的部位 施工缝留设 128 施工缝留设 单向板应留在平行于板短边的任何位置 有主次梁的楼盖宜顺着次梁方向浇筑 应留在次梁跨度的中间1 3梁跨长度范围内 图 42 楼梯应留在楼梯长度中间1 3长度范围内 墙可留在门洞口过梁跨中1 3范围内 也可留在纵横墙的交接处 双向受力的楼板 大体积混凝土结构 拱 薄壳 多层框架等及其他结构复杂的结构 应按设计要求留置施工缝 第三节混凝土工程 129 施工缝问题 130 施工缝的处理 在施工缝处继续浇筑混凝土时 应除掉水泥薄层和松动石子 表面加以湿润并冲洗干净 先铺水泥浆或与混凝土砂浆成分相同的砂浆一层 待已浇筑的混凝土强度不低于1 2N mm2时才允许继续浇筑 131 132 133 3 特殊混凝土结构浇筑 1 大体积混凝土的浇筑何谓大体积混凝土 要求 整体性要求高 往往不允许留施工缝 要求一次连续浇筑完毕 大体积混凝土浇筑带来的问题 两种温度裂缝 解决问题的办法 内外控制温差 具体 应优先选用水化热低的水泥 降低水泥用量 掺入适量的粉煤灰 降低浇筑速度和减小浇筑层厚度 浇筑后宜进行测温 采取蓄水法或覆盖法进行降温或进行人工降温措施 控制内外温差不超过25 必要时 经过计算和取得设计单位同意后可留施工缝而分段分层浇筑 第三节混凝土工程 134 大体积混凝土结构的浇筑方案 可分为全面分层 分段分层和斜面分层三种 图3 51 第三节混凝土工程 混凝土浇筑强度的计算 式中Q 混凝土单位时间最小浇筑量 m3 h F 混凝土浇筑区的面积 m3 H 浇筑层厚度 m 取决于混凝土捣实方法 T 下层混凝土从开始浇筑到初凝为止所容许的时间间隔 h 一般等于混凝土初凝时间减去运输时间 135 大体积混凝土养护时的温度控制大体积混凝土的养护 不仅要满足强度增长的需要 还应通过人工的温度控制 防止因温度变形引起结构物的开裂 在混凝土养护阶段的温度控制应遵循以下几点 1 混凝土的中心温度与表面温度之间的差值 以及混凝土表面温度与室外最低气温之间的差值 均应小于20 经过计算确认结构物混凝土具有足够的抗裂能力时 允许不大于25 30 C 第三节混凝土工程 136 在混凝土养护阶段的温度控制应遵循的几点 2 混凝土的拆模时间应考虑气温环境等情况 必须有利于强度的正常增长 即拆模时混凝土的温差不超过20 其温差应包括表面温度 中心温度和外界气温之间的温差 以及收缩当量温差三者的总和 3 大体积混凝土应在浇筑完毕后 及早洒水养护 混凝土表面应用草袋等覆盖 以保持混凝土表面经常湿润 模板上亦应经常洒水 混凝土养护时间应不少于21天 在干燥 炎热气候条件下 养护时间应不少于28天 对裂缝有严格要求时应再适当延长 137 混凝土养护时的温度控制方法 可分为降温法和保温法两类 降温法是在混凝土内部预埋水管 通入冷却水 降低混凝土内部最高温度 冷却在混凝土刚浇筑完时就开始进行 可以有效地控制因混凝土内外温差而引起的结构物开裂 冷却水管可采用直径25mm或19mm的钢管或铝管 按蛇形排列 水平管距为1 5 3 0m 垂直管距亦为1 5 3 0m 并通过立管相连接 通水流量一般为14 20L min 为了保证水管降温效果 可将进 出水管的直径加大到50mm 见下图 第三节混凝土工程 138 2 水下浇筑混凝土深基础 沉井与沉箱的封底等 常需要进行水下浇筑混凝土 地下连续墙及钻孔灌筑桩则是在泥浆中浇筑混凝土 水下或泥浆中浇筑混凝土 目前多用导管法 图3 52 第三节混凝土工程 139 三 混凝土密实成型混凝土拌合物浇筑之后 需经密实成型才能赋予混凝土结构一定的外形和内部结构 强度 抗冻性 抗渗性 耐久性等皆与密实成型的好坏有关 混凝土拌合物密实成型的途径有三 一是借助于机械外力 如机械振动 来克服拌合物内部的切应力而使之液化 二是在拌合物中适当多加水以提高其流动性 使之便于成型 成型后用分离法 真空作业法等将多余的水分和空气排出 三是在拌合物中掺入高效能减水剂 使其坍落度大大增加 可自流浇筑成型 第三节混凝土工程 140 混凝土振动密实的原理振捣机械及其选择 第三节混凝土工程 141 四 混凝土养护混凝土养护包括人工养护和自然养护 现场施工多采用自然养护 所谓混凝土的自然养护 即在平均气温高于 5 的条件下于一定时间内使混凝土保持湿润状态 混凝土浇捣后所以能逐渐硬化 主要是因为水泥水化作用的结果 而水化作用则需要适当的温度和湿度条件 第三节混凝土工程 142 四 混凝土养护 自然养护 分洒水养护和喷涂薄膜养生液养护两种 洒水养护即用草帘等将混凝土覆盖 经常洒水使其保持湿润 养护时间长短取决于水泥品种 普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土 不少于7d 掺有缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土不少于14d 洒水次数以能保证湿润状态为宜 喷涂薄膜养生液养护适用于不易洒水养护的高耸构筑物和大面积混凝土结构 143 五 混凝土质量检查符合 建筑工程施工质量验收统一标准 GB50300 2001 混凝土强度检验评定标准 GBJ107 87混凝土质量检验主要为 搅拌和浇筑的质量检验养护后的质量检验具体 混凝土配合比 主要材料 塌落度 视频 抗压强度 第三节混凝土工程 144 混凝土抗压强度是根据150mm边长的标准立方体试块在标准条件下 20 3 的温度和相对湿度90 以上 养护28d的抗压强度来确定 试件抽取的确定 国家规范强制标准 每拌制100盘且不超过100m3的同配合比的混凝土 其取样不得少于一次 每工作班拌制的同配合比的混凝土不足100盘时 其取样不得少于一次 每一现浇楼层同配合比的混凝土 其取样不得少于一次 同一单位工程每一验收项目中 同配合比的混凝土其取样不得少于一次 每次取样应至少留置一组标准试件 每组3个试件 同条件养护试件的留置组数根据实际需要确定 第三节混凝土工程 145 如何判定每组混凝土的抗压强度代表值 每组三个试件应在同盘混凝土中取样制作 并按下列规定购定该组试件的混凝土强度代表值 取三个试件强度的平均值 当三个试件强度中的最大值或最小值之一与中间值之差超过中间值的15 时 取中间值 当三个试件强度中的最大值和最小值与中间值之差均超过中间值的15 时 该组试件不应作为强度评定的依据 第三节混凝土工程 146 六 混凝土质量缺陷的防治 1 缺陷分类及其产生原因 麻面麻面是结构构件表面呈现无数的小凹点 而尚无钢筋暴露的现象 它是由于模板内表面粗糙 未清理干净 润湿不足 模板拼缝不严密而漏浆 混凝土振捣不密实 气泡未排出以及养护不好所致 第三节混凝土工程 147 第三节混凝土工程 露筋露筋即钢筋没有被混凝土包裹而外露 主要是由于绑扎钢筋或安装钢筋骨架时末放垫块或垫块位移 钢筋位移 结构断面较小 钢筋过密等使钢筋紧贴模板 以致混凝土保护层厚度不够所致 有时也因混凝土结构物缺边 掉角而露筋 蜂窝蜂窝是混凝土表面无水泥砂浆 露出石子的深度大于5mm 但小于保护层厚度的蜂窝状缺陷 它主要是由于混凝土配合比不准确 浆少石多 或搅拌不匀 浇筑方法不当 振捣不合理 造成砂浆与石子分离 模板严重漏浆等原因而产生 148 孔洞孔洞是指混凝土结构存在着较大的孔隙 局部或全部无混凝土 它是由于骨料粒径过大 钢筋配置过密导致混凝土下料中被钢筋挡住 或混凝土流动性差 混凝土分层离析 混凝土振捣不实 或混凝土受冻 混凝土中混入泥块杂物等所致 缝隙及夹层缝隙及夹层是施工缝处有缝隙或夹有杂物 它是因施工缝处理不当以及混凝土中含有垃圾杂物所致 缺棱 掉角缺棱 掉角是指梁 柱 板 墙以及洞口的直角边上的混凝土局部残损掉落 产生的主要原因是混凝土浇筑前模板未充分润湿 使棱角处混凝土中水分被模板吸去而水化不充分 引起强度降低 拆模时则棱角损坏 另外 拆模过早或拆模后保护不善 也会造成棱角损坏 第三节混凝土工程 149 裂缝裂缝有温度裂缝 干缩裂缝和外力引起的裂缝三种 其产生的原因主要是 结构和构件下的地基产生不均匀沉降 模板 支撑没有固定牢固 拆模时混凝土受到剧烈振动 环境或混凝土表面与内部温差过大 混凝土养护不良及其中水分蒸发过快等 强度不足混凝土强度不足的原因是多方面的 主要有原材料不符合规定的技术要求 混凝土配合比不准 搅拌不匀 振捣不密实及养护不良等 第三节混凝土工程 150 151 152 153 154 155 156 157 158 2 缺陷处理 表面抹浆修补对数量不多的小蜂窝 麻面 露筋 露石的混凝土表面 可用钢丝刷或加压水洗刷基层 再用1 2 1 2 5的水泥砂浆填满抹平 抹浆初凝后要加强养护 当表面裂缝较细 数量不多时 可将裂缝用水冲洗并用水泥浆抹补 对宽度和深度较大的裂缝 应将裂缝附近的混凝土表面凿毛或沿裂缝方向凿成深为15 20mm 宽为100 200mm的V形凹槽 扫净并洒水润湿 先刷水泥浆一层 然后用1 2 1 2 5的水泥砂浆涂抹2 3层 总厚度控制在10 20mm左右 并压实抹光 细石混凝土填补当蜂窝比较严重或露筋较深时 应按其全部深度凿去薄弱的混凝土和个别突出的骨料颗粒 然后用钢丝刷或加压水洗刷表面 再用比原混凝土强度等级提高一级的细石混凝土填补并仔细捣实 对于孔洞 可在混凝土表面采用施工缝的处理方法 将孔洞处不密实的混凝土和突出的石子剔除 并将洞边凿成斜面 以避免死角 然后用水冲洗或用钢丝刷刷清 充分润湿72h后 浇筑比原混凝土强度等级高一级的细石混凝土 细石混凝土的水灰比宜在0 5以内 并掺入水泥用量万分之一的铝粉 膨胀剂 用小振捣捧分层捣实 然后进行养护 第三节混凝土工程 159 化学注浆修补当裂缝宽度在0 1mm以上时 可用环氧树脂注浆修补 修补时先用钢丝刷清除混凝土表面的灰尘 浮渣及散层 使裂缝处保持干净 然后把裂缝用环氧砂浆密封表面 做出一个密闭空腔 有控制的留置注浆口及排口 借助压缩空气把浆液压入缝隙 使之充满整个裂缝 压注浆液与混凝土有很佳的粘结作用 使修补处具有很好的强度和耐久性 对0