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1、第四章 钢筋砼与预应力砼工程4.1 砼结构工程概述砼结构:素砼结构,钢筋砼结构、预应力砼结构等;钢筋砼结构是指按设计要求将钢筋和砼两种材料复合,利用模板浇制而成的建筑结构或构件;砼是由水泥、粗骨料、细骨料、水、外加剂等按一定比例拌和而成的混合物,经模板浇筑成型(可模性),再经养护硬化后所形成的一种人造石材;钢筋砼结构工程:钢筋工程、模板工程、砼工程;钢筋砼结构工程的施工工艺流程:钢筋砼结构的施工:整体现浇式(整体性和抗震性能好,不需要起重设备,但是消耗大连模板,劳动强度高,受天气影响大)、预制装配式、装配整体式;4.2 模板工程模板:砼结构和构件按所要求的几何尺寸成型的模型板;模板系统:模板、
2、支架系统、紧固连接件;模板的要求:形状尺寸满足、相互位置的正确、刚度和稳定性满足、装拆方便、接缝不得漏浆;4.2.1 模板的常见种类按材料为:木模板、钢模板、塑料模板、玻璃钢模板、竹胶板模板、装饰砼模板、预应力砼薄板等;按施工工艺为:组合式模板(如木模板、组合钢模板)、工具模板(如大模板、滑模、爬模等)、永久性模板;按规格型式为:定型模板(即定型组合模板,如小钢模)和非定型模板(散装模板);4.2.2 组合钢模板组合钢模板组成:钢模板、配件;特点:拼装,非裁减;要求:尺寸适中,轻便灵活,装拆方便、可预拼成大模板、台模(然后用起重机吊运安装);1) 钢模板组成:平模板面板、纵横肋、边框,尺寸安模
3、数制; 角膜阳角模、阴角模、联接角模;联接角膜:将平模拼成非直角的模板;平模的长度有1800、1500、1200、900、750、600、450mm七种规格,宽度有100600mm(以50mm进级)十一种规格;(d) (e) (f) 图4.2 组合钢模板(a)平模板(b)阴角模板(c)阳角模板(d)联接角模板(e)U形卡(f)附墙柱模2) 钢模配板采用组合钢模时,同一构件的模板展开可用不同规格的钢模作多种方式的组合排列,因而形成不同的配板方案。合理的配板方案:钢模块数少,木模嵌补量少,并能使支承件布置简单,受力合理;配板原则如下:(1) 优先采用通用规格及大规格的模板(整体性好,减少拆装);(
4、2) 合理排列模板:宜以其长边沿梁、板、墙的长度方向或柱的方向排列,以利使用长度规格大的钢模,并扩大钢模的支承跨度;(3) 合理使用角模:对无特殊要求的阳角,可不用阳角模,而用联接角模代替;柱头、梁口及其他短边转角(阴角)处,可用方木嵌补;4.2.3 木胶合板木胶合板:将一组单板(薄木片)胶合成的板材,相邻层木纹方向相互垂直;砼模板用木胶合板:高耐气候性、耐水性的I类胶合板;1) 木胶合板模板特点:(1) 板幅大,板面平整减少工作量,减少磨去接缝的费用;(2) 承载能力大,特别是经表面处理后耐磨性好,能多次重复使用;(3) 材质轻,厚18mm的木胶板,单位面积重量为50kg,模板的运输、堆放、
5、使用和管理等都较为方便;(4) 保温性能好,能防止温度变化过快,冬季施工有助于砼的保温;(5) 锯截方便,易加工成各种形状的模板;(6) 便于按工程的需要弯曲成形,用作曲面模板。木胶合板纹理方向与使用2) 木胶合板模板构造:一般相各层纹理方向相互,表板的纹理方向和胶合板板面的长向平行,一般为奇数层(有上面两条决定);3) 木胶合板模板尺寸:一般宽度为1200mm左右,长度为2400mm左右,厚约1218mm(见教材表4.2);4) 胶合性能:胶粘剂主要是酚醛树脂,强度高,耐水、耐热、耐腐蚀等性能良好;5) 承载能力木胶合板的承载能力与胶合板的厚度、静弯曲强度以及胶合性能,弹性模量有关;6) 使
6、用要点(耐碱性、耐水性、耐热性、耐磨性以及脱模性,重复使用,必须使用表面进行处理的胶合木模板): 禁止见模板从高处扔下; 脱模后立即清洗板面浮浆,堆放整齐; 胶合板周边涂封边胶,及时清除水泥浆; 胶合板板面尽量不钻洞,遇有预留孔洞等用普通板材拼补;7) 常规的支模方法为:用483.5脚手钢管搭设排架,排架上铺放间距为400mm左右的50mm100mm或者6080mm木方(俗称68方木),作为面板下的楞木;木胶合板常用厚度为12mm、18mm,木方的间距随胶合板厚度作调整。这种支模方法简单易行,现已在施工现场大面积采用;4.2.4 模板荷载及计算规定模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性
7、,能可靠地承受浇筑砼的重量、侧压力以及施工荷载。在计算模板及支架时,主要考虑下列荷载模板及支架自重;浇筑砼的重量;钢筋重量;施工人员及施工设备重在水平投影面上的荷载;振捣砼时产生的荷载;新浇筑砼对模板的侧压力;倾倒砼时对垂直面模板产生的水平荷载;风荷载;4.2.5 模板的拆除砼结构模板的拆除日期取决于结构的性质、模板的用途和砼硬化速度,及时拆模,可提高模板的周转;过早拆模,过早承受荷载会产生变形甚至会造成重大的质量事故;1) 模板拆除的规定 非承重模板(如侧板),应在砼强度能保证其表面及棱角不因拆除模板而受损坏时,方可拆除; 承重模板应在达到规定的强度时方可拆除(见教材P169); 拆模时如发
8、现砼质量问题时应暂停拆除,经过处理后方可继续;2) 拆除模板应注意下列几点 拆模程序一般应是后支的先拆,先拆除非承重部分,后拆除承重部分; 拆除框架结构模板的顺序,首先是柱模板,然后是楼板底板,梁侧模板,最后梁底模板;拆除跨度较大的梁下支柱时,应先从跨中开始,分别拆向两端; 楼层板支柱的拆除规定(见教材P170);4.2.6 模板安装质量要求模板及其支架应具有足够的承载能力、刚度和稳定性,能可靠地承受浇筑砼的重量、侧压力以及施工荷载。1) 主控项目 安装现浇结构的上层模板及其支架时,下层楼板应具有承受上层荷载的承载能力,或加设支架;上下层支架的立信应对准,并铺设垫板; 在涂刷模板隔离剂时,不得
9、沾污钢筋和砼接槎处;2) 一般项目 模板的接缝不应漏浆; 木模板应浇水湿润,但模板内不应有积水; 模板与砼的接触面应清理干净并涂刷隔离剂; 模板内的杂物应清理干净; 对跨度不小于4m的现浇钢筋砼梁、板,其模板应要求起拱; 固定在模板上的预埋件、预留孔洞均不得遗漏; 现浇结构模板安装的偏差应符合规定;3) 模板垂直度控制 在模板安装就位前对每一块模板线进行复测; 模板拼装后确保垂直度不超过3mm,平整度不超过2mm;4) 模板的变形控制 分层浇筑,层高控制在500以内,严防振捣不实或过振,使模板变形; 门窗洞口处对称下砼; 模板支立完毕后,禁止模板与脚手架拉结; 检查螺栓、顶撑及斜撑是否松动;5
10、) 模板的拼缝和接头 模板拼缝、接头不密实时骼塑料密封条堵塞; 钢模板如发生变形时,及时修整;4.3 钢筋工程钢筋砼中常用钢材:钢筋、钢丝和钢绞线;钢筋的分类1) 钢筋按化学成分:碳素钢低碳钢(含碳量0.25%)、中碳钢(含碳量0.25%0.6%)、高碳钢(含碳量0.6%1.4%);普通低合金钢除含有碳为,还有硅、锰、钛、铬等元素;2) 按加工方法:热扎钢筋:将低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成;按强度分为级、级、级、级;冷拉钢筋:将热轧钢筋在常温下用机械拉伸而成;按强度分为冷拉级、冷拉级、冷拉级、冷拉级;热处理钢筋:将级钢筋通过加热、淬火和回火等工艺处理,同时具有较高的强度和塑性;冷轧
11、带肋钢筋:在常温下轧制而成;3) 钢筋按外形:光圆钢筋、月牙形、螺纹形、人字形;钢丝(35mm)种类:碳素钢丝、刻痕钢丝、冷拔低碳钢丝、钢绞线;钢筋的验收与存放:1) 验收 出厂质量证明书或试验报告单; 查对标牌,检查外观,并按有关规定抽取试样做力学性能试验;外观检查:表面不得有裂缝,结疤和折叠,表面的凸块不允许超过螺纹的高度,钢筋的外形应符合有关规范的规定;力学性能指标:屈服点、抗拉强度、伸长率及冷弯性能;存放严格按批分等级、牌号、直径、长度挂牌存放,并注明数量;钢筋成品要分工程名称和构件名称,按号码顺序存放,挂牌排列,牌上注明构件的名称、部位、钢筋型式、尺寸、钢号、直径、根数;4.3.1
12、钢筋的冷加工1) 钢筋冷拉概念: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,提高强度的目的;现象:变形硬化,时效硬化(见砼结构教材图)控制方法: 控制冷拉应力法:先将钢材拉伸到控制应力,再检查冷拉率是否满足要求,若不满足,进行机械性能试验(见教材P51表格); 控制冷拉率法:先对钢筋试件在规定的冷拉应力下进行试验(同炉批,至少4个试件),而后确定平均冷拉率,最后才应用(见教材P52表格);冷拉的设备:拉力装置(卷扬机)、承力结构(地锚)、钢筋夹具及测量装置(标尺);冷拉计算(见教材P118):冷拉力计算,计算拉长值;冷拉设备的计算:;2)
13、钢筋的冷拔概念:用强力将直径68mm的I级光圆钢筋在常温下通过特制的钨合金拔丝模,多次拉拔成比原钢筋直径小的钢丝。工艺流程:轧头剥壳通过润滑剂进入拔丝模;4.3.2 钢筋的接头连接焊 接:成本较低,质量可靠,应优先采用;绑扎连接:浪费钢筋且连接不可靠;机械连接:设备简单,操作方便;钢筋焊接钢筋的焊接质量的影响因素: 钢材的可焊性(含碳、锰约高,可焊型性越差); 焊接工艺;焊接方法:1) 闪光对焊:适用于钢筋接长及预应力于螺丝端杆的焊接;原理利用对焊机使两端钢筋接触,通过低压的强电流,待钢筋加热到一定温度变软后,进行轴线加压顶锻后形成接头;2) 电弧焊:利用弧焊机使焊条和焊件之间产生高温电弧,使
14、焊条和电焊燃烧范围内的焊件熔化,待其凝固后,形成接头;3) 电阻点焊:主要应用于钢筋网片、钢筋骨架等;4) 电渣压力焊:应用于现浇砼结构中竖向钢筋的连接;4.3.3 钢筋的配料和代换钢筋配料:根据施工图,分别确定钢筋的种类、下料长度、根数、重量,并填写配料单;下料计算;基本概念:1) 外包尺寸:钢筋的外轮廓尺寸(外包就是曲线切线的交点练成的直线段);2) 轴线长度:钢筋的截面圆心的集合;3) 量度差值:钢筋弯曲段的外包尺寸与轴线长度的差值;4) 下料长度:各段直线钢筋外包长度之和量度差值弯钩增加长度轴线长度;(1) 直钢筋下料长度:外包尺寸弯钩增长值(2) 弯起钢筋下料长度:直段长度斜段长度弯钩增长值量度差值(3) 箍筋下料长度:外(内)皮尺寸箍筋调整值5) 配料单:工程名称、构件名称、钢筋编号、钢筋简图及尺寸、钢筋直径、钢号、数量、下料长度及重量(具体见教材P128表格);基本计算1) 弯钩增加长度180弯钩增加长度=半园周长(取钢筋轴线上的弯弧直径)+平直段长弯钩的弯弧外半径。代入规范所规定的数据,可得:(3.5d/2+3d)- 2.25d =8.5d-2.25d=6.25d。(180度弯钩计算公式,其它角度的计算公式见老教材);(a) 1800弯钩 (b) 900弯