钢筋混凝土与预应力混凝土工程.ppt
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1、第4章 钢筋混凝土与预应力混凝土工程,本章学习要求了解模板系统的组成,构造要求,受力特点,掌握模板设计、安装、拆 除的方法。了解钢筋的种类、性能及加工工艺、连接方式。掌握钢筋下料长度和代 换的计算方法。了解混凝土工程原材料、施工设备和机具的性能,掌握 混凝土施工工艺的原理、施工配料。了解预应力混凝土工程的施工工艺。掌握混凝土工程的质量检查和验收。,第4章 钢筋混凝土与预应力混凝土工程,4.1 混凝土结构工程概述混凝土的分类:素混凝土结构;钢筋混凝土结构;预应力混凝土结构钢筋混凝土工程的施工包括:钢筋工程;模板工程;混凝土工程 钢筋混凝土结构是指按设计要求将钢筋和混凝土两种材料复合,利用模板浇制
2、而成的建筑结构或构件。混凝土是由水泥、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。钢筋混凝土结构的施工方法 整体现浇式结构;预制装配式结构;装配整体式结构,整体现浇式结构:是在施工现场,在结构构件的设计位置支设模板、绑扎钢筋、浇灌混凝土、振捣成型,经养护混凝土达到拆模强度时拆除模板,制成结构构件。整体现浇式结构的整体性和抗震性能好,施工时不需要大型起重机械。但要消耗大量模板,劳动强度高,施工中受气候条件影响较大。预制装配式结构:是预先在预制构件厂(场)生产制作结构构件,然后运至施工现场进行结构安装;或者在施工现场就地制作
3、结构构件并进行结构构件的安装。一般大型构件在施工现场生产制作,以避免运输的困难。中小型构件均可在预制构件厂(场)生产制作。预制与整体现浇式结构相比,预制装配式结构耗钢量较大,施工时对起重设备要求高、依赖性强。结构的整体性和抗震性则不如整体现浇式结构。装配整体式结构:是结合上述两种施工方法的优点,结合现场施工条件和技术装备条件而形成的施工方式。由于能够利用后张法进行混凝土预制构件整体拼装、梁板构件叠合浇制、节点区域整体浇筑等方法加强结构的整体性,因而同时具有预制装配式和整体现浇式的优点,有着良好的发展前景。,4.1 混凝土结构工程概述,钢筋混凝土结构工程的施工工艺流程如图,4.1 混凝土结构工程
4、概述,4.2 模板工程,模板是使混凝土结构和构件按设计要求的几何尺寸成型的模型板。包括模板和支架系统及必要的紧固连接件。模板工程的基本要求:安装质量 应保证混凝土构件成型后的尺寸、形状、相互间的位置正确,模板拼缝严密不漏浆。安全性 模板有足够的承载力,刚度和稳定性。经济性 要求构造简单,模板快速装拆,多次周转使用。,模板的分类及构造按所用材料不同可分为:木模板、钢模板、塑料模板、玻璃钢模板、竹胶板模板、装饰混凝土模板、预应力混凝土模板等。按模板的形式及施工工艺不同可分为: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)和永久性模板。按模板规格型式不同可分为:定型模板(即
5、定型组合模板,如小钢模)和非定型模板(散装模板)。,组合钢模板与配板原则1.组合钢模板组合钢模板由钢模板和配件两大部分组成,它可以拼成不同尺寸、不同 形状的模板,以适应基础、柱、梁、板、墙施工的需要。组合钢模板尺 寸适中,轻便灵活,装拆方便,既适用于人工装拆,也可预拼成大模板、台模等,然后用起重机吊运安装。组合钢模板有通用模板和专用模板两类。通用模板包括平面模板、阴角 模板、阳角模板和连接角模;专用模板包括倒棱模板、梁掖模板、柔性 模板、搭接模板、可调模板和嵌补模板。,1)平面模板,用2.3mm或2.5mm厚的钢板冷轧冲压整体成型,肋高 55mm,中间点焊2.8mm厚中纵肋、横肋而成。在边肋上
6、设有 U 型卡连接孔,端部上设有 L 型插销孔,孔径为13.8mm,孔距 150mm,使纵(竖)横向均能拼接。各种平面模板,可以根据需要拼装成宽度模数以50mm,长度以150mm进级的各种尺寸的模板,如将模板横竖混合拼装,则可组成长宽各以50mm为模数的各种尺寸平面模板。模板规格有:宽 300、250、200、150、100mm,长度 1500、1200、900、600、450mm,肋高均为 55mrn,代号 P,如 P3009,表示规格为 300900,P1512 表示规格为1501200(以下均同),2)转角模板,与平面模板配套使用的模板,它能与平面模板任意连接,分阴角模板、阳角模板、连接
7、角模三种。阴角模板规格有:宽度150150、l00150mm,长度1500、1200、900、600、450mm,肋高 55mm,代号 E;阳角模板规格有:宽度100100、5050mm,长度和肋高同阴角模板,代号 Y;连接角模板规格有:宽 5050mm,长度与肋高亦同阴角模板,代号 J,3)倒楞模板,与平面模板配套使用的专用模板,用于柱、梁、墙体等倒棱部位,分角棱模板和圆棱模板两种。角梭模板规格有:宽度 17、45mm,长度1500、1200、900、750、600、450mm,肋高 55mm,代号 JL;圆棱模板规格有:宽度 R20、R35 mm长度肋高同角棱模板,代号 YL,4)梁掖模板
8、、柔性模板和搭接模板,与平面模板配套使用的专用模板,用于暗梁、明渠、沉箱和各种结构的梁腋部位。规格有宽度 50150、50100、长度 1500、1200、900、750、600、450肋高 55mm,代号 U 为配套使用的专用模板,用于圆形筒壁,曲面墙体等结构部位。其规格有:宽度 100mm,长度 1500、1200、900、750、600、450rnm,肋高 55rnm,代号 Z 用于拼装模板板面尺寸小于50mm的补齐部分。其规格有:宽度 80mxn,长度1500、1200、900、750、600、450mm,肋高 50mm,代号 D,4)钢模板连接件型式及构造,4)钢模板连接件型式及构造
9、,5)组合钢模板支承工具型式、构造及规格,5)组合钢模板支承工具型式、构造及规格,2.组合钢模板配板原则,配板设计和支承系统的设计应遵守的规定要保证构件的形状尺寸及相互位置的正确。要使模板具有足够的强度、刚度和稳定性,能够承受新浇混凝土的重量和侧压力,以及各种施工荷载。力求构造简单,装拆方便,不妨碍钢筋绑扎,保证混凝土浇筑时不漏浆。柱、梁、墙、板的各种模板面的交接部分,应采用连接简便、结构牢固的专用模板。配制的模板,应优先选用通用、大块模板,使其种类和块数最小,木模镶拼量最少。设置对拉螺栓的模板,为了减少钢模板的钻孔损耗,可在螺栓部位改用55mm 100mm刨光方木代替。或应使钻孔的模板能多次
10、周转使用。相邻钢模板的边肋,都应用U形卡插卡牢固,U形卡的间距不应大于300mm,端头接缝上的卡孔,也应插上U形卡或L形插销。模板长向拼接宜采用错开布置,以增加模板的整体刚度。,2.组合钢模板配板原则,模板的支承系统应根据模板的荷载和部件的刚度进行布置:1)内钢楞应与钢模板的长度方向相垂直,直接承受钢模板传递的荷载;外钢楞应与内钢楞互相垂直,承受内钢楞传来的荷载,用以加强钢模板结构的整体刚度,其规格不得小于内钢楞;2)内钢楞悬挑部分的端部挠度应与跨中挠度大致相同,悬挑长度不宜大于 400mm,支柱应着力在外钢楞上;3)一般柱、梁模板,宜采用柱箍和梁卡具作支承件。断面较大的柱、梁,宜用对拉螺栓和
11、钢楞及拉杆;4)模板端缝齐平布置时,一般每块钢模板应有两处钢楞支承。错开布置时,其间距可不受端缝位置的限制;5)在同一工程中可多次使用的预组装模板,宜采用模板与支承系统连成整体的模架;6)支承系统应经过设计计算,保证具有足够的强度和稳定性。当支柱或其节间的长细比大于110时,应按临界荷载进行核算,安全系数可取33.5;7)对于连续形式或排架形式的支柱,应适当配置水平撑与剪刀撑,以保证其稳定性。模板的配板设计应绘制配板图,标出钢模板的位置、规格、型号和数量。预组装大模板,应标绘出其分界线。预埋件和预留孔洞的位置,应在配板图上标明,并注明固定方法。,胶合模板1.木胶合板的使用特点板幅大,板面平整。
12、既可减少安装工作量,节省现场人工费用,又可减少混凝土外露 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;材质轻,厚18mm的木胶板,单位面积重量为50kg,模板的运输、堆放、使用和管理等都较为方便;保温性能好,能防止温度变化过快,冬季施工有助于混凝土的保温;锯截方便,易加工成各种形状的模板;便于按工程的需要弯曲成形,用作曲面模板。尺寸一般为9151830m或 12202440mm,模板用的木胶合板通常由5、7、9、11层等奇数层单板经热压固化而胶合成形。相邻层的纹理方向相互垂直,通常最外层表板的纹理方向和胶合板板面的长向平行(图4.3),因此,整张胶合板的长向为强方向,短向为弱方向,
13、使用时必须加以注意。,图4.3 木胶合板纹理方向与使用1表板;2芯板,2.木胶合板的构造,附加基本构件模板构造介绍基础模板 钢筋混凝土基础一般为阶梯形,其特点是体积大而高度小。如土质良好,阶梯形的最下一级可不用模板而进行原槽浇筑。上部可用木模或钢模支设,安装时应保证上、下各层模板位置不发生相对位移。如有杯口还要在放入杯口模板。,(a)竖楞上端对拉固定(b)斜撑(c)对拉螺栓,1拼板2斜撑3木柱4铁丝,柱模板侧模、柱箍、底部固定框、清扫孔,柱模板一般由两块内拼板夹在两块外拼板之间所组成。安装柱模板前,先绑扎好钢筋,测出模板标高,标在钢筋上。同时在已浇筑的基础(或楼面)的表面上弹出模板控制的中心线
14、和边线。按照控制线支模,并用临时支撑固定。沿高度每隔2m开浇筑孔。,墙模板侧模板、内楞、外楞、对拉螺栓,梁模板 梁的特点是跨度大而宽度小,下面一般是架空的。混凝土对梁模板既有横向侧压力又有竖向压力。因此,要求梁模板有足够的强度和刚度,梁底均应有支架系统,以防止过大的变形。梁模板主要由侧模、底模、夹木及支架系统组成。待底模安装后,检查并调整标高。梁模板安装后要拉中线检查,复核各梁模板的中心线位置是否正确。各顶撑之间要拉上水平撑和剪刀撑,以保证顶撑的稳固。当梁的跨度4m时,应使梁的中部起拱,防止由于浇灌混凝土后跨中梁底下垂。如设计无规定时,起拱高度宜为梁跨长度的23,即每延米梁长起拱23mm。现浇
15、楼板模板 楼板的特点是面积大而厚度较小。因此,模板的横向侧压力很小,楼板模板及其支架系统主要用于抵抗混凝土的垂直荷载和其它荷载,以保证楼板不下垂变形。楼板模板的安装应在主次梁模板安装完成后进行。模板铺好后,应对楼板标高、预留孔洞及预埋件的部位和尺寸进行检查。,梁板模板节点做法,柱顶梁口采用嵌补模板,柱顶梁口采用木方镶拼,梁模板与楼板模板交接(a)阴角模板连接;(b)、(c)木材拼镶。1楼板模板;2阴角模板;3梁模板;4木材,楼梯模板,现浇钢筋混凝土楼梯分为有梁式、板式和螺旋式几种结构形式,有梁式楼梯段的两侧有边梁,板式楼梯则没有。,反三角木,反三角木,圈梁模板,圈 梁 模 板,预留洞口模板,柱
16、模板配板实例,已知框架底层柱结构层高4500mm,二、三层柱结构层高4050mm,框架梁高度均为670mm,试用组合小钢模配柱模。由于采用柱与梁板混凝土分两次浇筑的方案,故柱模板配至框架梁底,故底层柱模长为:,二、三层柱模长为:。式中55为梁底模高度。图3.6为底层及二、三层柱模配板图,图中斜线部分为填补木模。,柱模配板图(a)底层柱模;(b)二、三层柱模,梁板模板配板实例,脚手架与模板支架,脚手架,模板支架,脚手架与模板支架,铺竹笆脚手板时纵向水平杆的构造1-立杆;2-纵向水平杆;3-横向水平杆;4-竹笆脚手板;5其他脚手板,纵向水平杆作为横向水平杆的支座(a)双排脚手架;(b)单排脚手架,
17、脚手架连墙件与常见做法,连墙件是起承受水平风荷载,防止脚手架向内或向外倾覆作用的,同时又起立杆中间支座的作用,对立杆在垂直于墙面方向位移提供一定的约束,提高立杆的承载能力,对保证脚手架的整体稳定性起重要作用。,用短钢管、扣件与钢筋混凝土柱连接,与柱连接,与柱、板连接,与墙体刚性连接,模板荷载及计算规定,荷载标准值 1)模板结构的自重标准值。模板结构的自重包括模板面板、支撑结构和连接件的自重力,有的模板还包括安全防护结构,如护身栏等自重。楼板结构的自重标准值应按模板设计图纸确定,肋形楼板及无梁楼板模板的自重标准值,可参考下表选用。模板及其支架自重标准值表(KN/m2),模板荷载及计算规定,荷载标
18、准值 2)新浇筑混凝土自重标准值。对于普通混凝土,可以采用24kN/m3,对其他混凝土应根据实际重力密度确定。3)钢筋自重标准值。应根据钢筋混凝土结构工程设计图纸计算确定,一般梁板结构每立方米钢筋混凝土钢筋自重标准值,可以取用以下数据:框架梁1.5kN/m3;楼板1.1 kN/m3。4)施工人员及施工设备荷载标准值。(a)在计算模板板面及直接支撑模板的小楞时,均布活荷载取2.5kN/m2,另外应以集中荷载2.5kN进行计算,比较两者所得的弯矩值,取其大者采用;(b)计算直接支撑小楞结构的构件时,均布活荷载取1.5 kN/m2。(c)计算支撑结构立柱及其他支撑结构的构件时,均布活荷载取1.0 k
19、N/m2。注:大型浇筑设备如上料平台、混凝土输送泵等,按实际情况计算;混凝土堆积料高度超过100mm以上者,按实际高度计算;模板单块板宽度小于150mm时,集中荷载可分布在相邻的两块板上。,模板荷载及计算规定,5)振捣混凝土时产生的荷载标准值。(A)对水平面模板产生的垂直荷载为2kN/m2;(B)对垂直面模板,在新浇筑混凝土的侧压力有效高度以内,取4kN/m2;有效高度以外可不予考虑。6)新浇筑混凝土对模板的最大侧压力标准值。采用内部振捣器时,新浇筑混凝土作用于模板的最大侧压力,可以按照下面两个公式计算,取其最小值。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
20、值,可按下表采用。倾倒混凝土时产生的荷载标准值表(kN/m2),模板荷载及计算规定,荷载组合1)在计算承载力时,荷载组合中的各项荷载均用荷载计算值;验算刚度时,荷载组合中的各项荷载均采用荷载标准值(可以参照计算一般模板结构荷载组合表,见下表)。计算模板及其支架的荷载组合,现浇构件拆模时所需的强度,1.模板拆除的规定非承重模板(如侧板)应在混凝土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。承重模板应在与结构同条件养护的试块达到下表规定的强度 方可拆除。,2.拆模施工要点:拆模程序一般应先支者后拆,后支者先拆;先拆非承重的模板,后拆承重的模板;自上而下的原则进行。拆除框架结构模板的顺
21、序,首先拆除柱模板,然后拆除楼板底模和梁侧模,最后拆除梁底模。拆除较大跨度梁的下支柱时,应先从跨中开始,分别向梁两端拆。多层楼板模板的支柱拆除,上层楼板正在浇筑混凝土时,下一层楼板的支柱不得拆除,再下一层楼板的支柱,仅可部分拆除。跨度4m的梁下均应保留支柱,其间距不得大于3m。在拆模过程中,如发现混凝土有影响结构安全的质量问题时,应先处理后拆模。拆模时,尽量避免损坏混凝土表面和模板,并注意施工安全。已拆除模板和支柱的结构,应在混凝土强度达到设计强度等级后,方可投入使用。,图4-18楼板模板的配板及支撑1483.5钢管支柱;2钢模板;3内钢楞;4外钢楞260402.5;5水平撑483.5,若模板
22、以其长边沿4.95m方向排列,可列出四种方案:方案(1)33P3015+11P3004,两种规格,共44块;方案(2)34P3015+2P3009+1P1515+2P1509,四种规格,共39块;方案(3)35P3015+1P3004+2P1515,三种规格,共38块;若模板以其长边沿3.3m方向排列,可列出三种方案:方案(4)16P3015+32P3009+1P1515+2P1509,四种规格,共51块;方案(5)35P3015+1P3009+2P1515,三种规格,共38块;方案(6)134P3015+1P3009+2P1509+3P3009,四种规格,共39块;方案(3)及方案(5)模板
23、规格及块数少,比较合宜。方案(1)(图4-19)错缝排列,刚性好,宜用于预拼吊装的情况,现取方案(3)作模板结构布置及验算的依据。,4.3 钢筋工程 1.钢筋分类 按轧制外形 光面钢筋、变形钢筋(螺纹、人字纹及月牙纹)按生产加工工艺 热轧钢筋、冷拉钢筋l、冷拔低碳钢丝b、热处理钢筋、刻痕钢丝k及钢绞线j等 按供应方式 盘圆或盘条钢筋(直径为610mm)、直条钢筋(直径大于12mm的钢筋轧成612m长一根)按强度 I级,为便于识别,在不同级别的钢材端头涂有不同颜色的油漆 按直径 钢丝(直径35mm)、细钢筋(直径610mm)、中粗钢筋(1220mm)和粗钢筋(直径大20mm),2.预应力钢筋分类
24、冷拔低碳钢丝 冷拔低碳钢丝是由直径610mm的I级钢筋在常温下通过拔丝模冷拔而成,一般拔至直径35mm。冷拔钢丝强度比原材料屈服强度显著提高,但塑性降低。冷拉钢筋 冷拉钢筋是将级热轧钢筋在常温下通过张拉到超过屈服点某一应力,使其产生一定的塑性变形后卸荷,再经时效处理而成。这样钢筋的塑性和弹性模量有所降低而屈服强度和硬度有所提高。碳素钢丝 碳素钢丝是由高碳钢盘条经淬火、酸洗、拉拔制成。为了消除钢丝拉拔中产生的内应力,还需经过矫直回火处理。钢丝直径一般为38mm,最大为12mm。,钢绞线 钢绞线一般是由6根碳素钢丝围绕一根中心钢丝在绞丝机上绞成螺旋状,再经低温回火制成。钢绞线的直径较大,一般为91
25、5mm,比较柔软,施工方便,但价格比钢丝贵。,预应力钢绞线截面图 D钢绞线直径;d0中心钢丝直径;d外层钢丝直径,热处理钢筋 热处理钢筋是由普通热轧中碳合金钢筋经淬火和回火调质热处理制成。具有高强度、高韧性和高粘结力等优点,直径为610mm。热处理钢筋的螺纹外形,有带纵肋和无纵肋两种。,精轧螺纹钢筋 精轧螺纹钢筋是用热轧方法在钢筋表面上轧出不带纵肋的螺纹外形。钢筋的接长用连接螺纹套筒,端头锚固用螺母。这种高强度钢筋具有锚固简单、施工方便、无需焊接等优点。目前国内生产的精轧螺纹钢筋直径有25mm和 32mm,其屈服点为750MPa和900MPa两种。,(a)带纵肋(b)无纵肋,精轧螺纹钢筋外形,
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