1、第四章 混凝土结构工程教学目的：通过本章学习使学生了解和掌握混凝土材料、钢筋工程、模板工程和混凝土工程 的施工工艺。教学要求： 了解模板的构造、要求、受力特点及安拆方法；了解混凝土结构工程的特点 及施工过程，了解钢筋的种类、性能及加工工 艺；了解混凝土原材料、施工 设备和机具性能了解混凝土冬期施工工艺要求和常用措施。 掌握模板的设计方法；掌握钢筋冷拉、冷拔、对焊工艺及配料、代 换的计算 方法。掌握钢筋冷拉、冷拔、 对焊工艺及配料、代换的计算方法。掌握为 保证钢筋与混凝土共同工作，在施工工艺上应注意的问题；掌握混凝土施 工工艺原理和施工方法、施工配料、质量检验和评定方法。教学重点：钢筋质量检验、
2、钢筋的冷加工及质量控制、钢筋焊接的方法及质量要求；钢筋的 配料、代换、安装验收；模板作用及要求， 组合钢模板的 组成与配板设计；混凝 土拌制、运输、浇筑的要求，运 输方法、 浇筑方法、振实原理及方法，整体式钢 筋混凝土结构的浇筑及施工缝；影响混凝土工程质量的因素及保证混凝土工程质 量的措施。教学难点：钢筋下料长度的计算， 钢筋焊接的方法及质量要求；钢筋的配料；混凝土振捣原 理、设备及使用，施工缝留置及处理；混凝土振捣原理、设备及使用，施工缝留 置及处理。教学方式：讲授法 武汉：武汉工业大学出版社，2004参考资料：1.毛鹤琴土木工程施工（第 2 版） 2.重庆大学、同济大学、哈尔滨工业大学土木
3、工程施工（上、下册）. 北京： 中国建筑工业出版社，2003 3.赵世强土木工程施工实习手册北京：中国建筑工业大学出版社， 2003 4.姜卫杰土木工程施工学习指导武 汉：武汉工业大学出版社 ，2000教学过程及内容： 第四章 混凝土结构工程 4.1 概述4.1.1 混凝土结构工程：是指按设计要求将钢筋两种材料，利用模板浇筑而成的各种形状和 大小混凝土构件或结构。4.1.2 混凝土：由胶结料、骨料、水和外加剂按一定比例拌合而成的混合物， 经硬化后所形 成的一种人造石。4.1.3 钢筋与混凝土能共同工作的原因：混凝土硬化后紧紧握裹钢筋， 钢筋又受混凝土的保护而不致锈蚀，钢筋与混凝土的线膨胀系数相
4、近（钢筋为 0.，混凝土），当温度变化时，不会因 胀缩不均而破坏两者 间的粘结。4.1.4 混凝土结构的特点：具有耐久性、耐火性、整体性、可塑性好，节约钢材，可就地取材的优点。因此应用极为广泛。自重大、抗裂性差、现场浇捣受季节气候限制，补强修复较困难。 混凝土结构工程的内容： 模板工程、 钢筋工程、混凝土工程。 4.2 钢筋工程4.2.1 钢筋的种类及性能1.化学成分: 低碳 钢含碳量低于 0.25） 碳素钢钢筋 中碳钢含碳量 0.250.7） 高碳钢含碳量高于 0.7 1.4） 锰 Mn 强度、硬度、可焊性 普通低合金钢 钛 Ti 钒 V强度塑性韧性可焊性 硅 Si弹性强度硬度塑性韧性2.外
5、型: 光面钢筋 I；变形钢筋 螺纹、人字纹、月牙 纹。3.生产工艺: 热扎钢筋、冷拔钢丝、热处理钢筋、精扎螺旋 钢筋、碳素钢丝、刻痕钢丝、 钢绞线。4.供应方式：6-10 盘圆、盘条钢筋；12 扎成 612m 一根，直条、碾条钢筋5.强度 I 级钢筋（235/370 级） ； ；级钢筋（335/510 级） ；级钢筋（370/570 级） 级钢筋（540/835 级）；钢丝 3-56.直径 细钢筋 6-10；中粗钢筋12-20；粗钢筋 gt20 受力钢筋7.作用 架立钢筋 分布钢筋8.钢筋的验收: 钢筋进场应有出厂质量证明书或试验报告单并按品种、批号、直径分批验收。每批重量热扎钢筋60T钢绞线
6、20T验收内容包括钢筋标牌和外观检查并按有关规定取样进行机械性能（屈服点，抗拉强度，伸 长率及冷弯指标）试验。如加工 过程中发现脆断、焊接性差或机械性能显著不正常时， 应进行化学成分检验或其它专项试验。 9.钢筋加工的内容： 冷拉、冷拔、调直、切断、镦头、弯曲、焊接、机械连接、 绑扎。4.2.2 钢筋的冷加工一、 钢筋冷拉 冷拉原理: “变形硬化” （冷硬） 就是将钢筋在常温下进行强力拉伸，使拉力超过屈服点，产生塑性变形，重新加荷，产生新的屈服点，这个屈服点明显高于冷拉前的屈服点的现象。“ 时效硬化”：冷硬后新的屈服点随时间有所提高的现象。原因: 因为在冷拉过程中，钢筋内部晶体沿着结合力最差的
7、结晶面产生相对滑移，使滑移面上的晶格歪扭变形，晶格破碎构成滑移面的凸凹不平，阻碍晶体继续滑移，使 钢筋内部组织产生变化的结果。这种变化随时间的增长而逐渐稳定。结果: 长度增加，强度提高，塑性降低，脆性增大，密度减小，导热性降低，电阻增加。 应用：由于强度提高，长度增加，在砼结构工程中可节约 10-20的钢筋，还可调直、除锈。2. 冷拉控制方法： 冷拉率 和 冷拉应力 F/S3. 质量要求：冷拉适用于 I-级热扎钢筋。冷拉后主要用作受拉钢筋， 级、 级、级钢筋冷拉后用作预应力钢筋。 冲击荷载的动力设备基础、吊 环及负温度条件下不得使用冷拉钢筋。 外观：无裂纹、局部缩颈 力学性能：拉伸屈服强度、伸
8、长率 要求： 冷弯无裂纹、鳞落、断裂4. 钢筋冷拉设备：拉力设备、承力结构、 钢筋夹具、测 量装置卷扬机 L 千斤顶 F冷拉速度 Vlt1m/min 时效硬化时间 Ts 24h5. 安全：不得斜拉，缓缓放松，两端防护，冷拉时人不得跨越 钢筋和站于端头。4.2.2 钢筋的冷拔：一、原理：与冷拉相似，冷拉为纯拉伸线应力，冷拔 为拉伸与压缩兼有的立体应力。二、方法: 以强力拉拔的方法，使直径为 610mm 的 I 级光圆钢筋，在常温下通过比其直径小 0.51.0mm 的特制乌金拔丝模孔而拔成比原钢筋直径小的钢丝，称冷拔低碳钢丝。三、 结果: 呈硬钢性质，塑性降低，无明显屈服阶段，强度可提高 40-9
9、0，可节约大量钢 筋。四、工艺：剥壳、扎头、 润滑、拔丝。五、质量因素：次数 多 变脆，效率低。少 每次压缩量大，易断丝，易损耗拔丝模，易发生安全事故。1.次数：拔丝机拉力大小和钢筋是否会拉断来确定。2.总压缩率：越大， 强度越高，塑性越低。3.其他材质、孔型、润滑剂质量876.35.75 616.55.54.643.53 78.74.2.3 钢筋焊接作用：代替绑扎，节约钢材，受力好，功效高，成本低。效果：可焊性（碳，合金元素含量） 焊接工艺焊接方法：对焊，电弧焊，点焊， 电渣压力焊。一、 对焊（钢筋接触对焊）1.特点: 成本低、质量好、工效高、 应用广。 2.原理:是利用对焊 机使两段钢筋接
10、触，通过低电压强电流，把电能转化为热能，使 钢筋加热到一定温度后，即施以轴向压力顶锻，使两根钢筋焊合在一起。4.质量要求：1）外观:无裂纹、 烧伤；适当镦粗，有均匀毛刺弯折角度40 ， 轴线偏移0.1d 且2mm ；2）机械性能： 拉伸时其抗拉强度母材断于接头外，冷弯时应不在焊接处或热影响区断裂外侧横裂缝0.15mm ，IV 级钢筋不允 许有裂纹。二、点焊1.工作原理： 将钢筋的交叉点放在点焊机的两电极间，使钢筋通电发热至一定温度后，加压使焊点金属焊合。2.优点： 使单根钢筋成型为各种网片、骨架，代替人工绑扎，实现生产机械化、提高工效、 节省劳动力和材料、保证质量、降低成本。 焊接骨架或 焊接
11、网可在砼中更好锚固，提高构件刚度和抗裂性，骨架成型应优先采用点焊。 3.质量要求：1）外 观:无脱落、漏焊、气孔、裂缝、空洞以及明 显烧伤现 象。抗剪强度 母材2）机械性能 ：抗拉强度母材断于接头外冷弯 无裂纹，裂断。三、电弧焊1.工作原理：电焊时，电焊机送出低压的强电流，使焊条与焊件之间产生高温电流，将焊条与焊件金属熔化，凝固后形成一条焊缝。 2.电焊机：直流电焊机，交流电焊机3.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（下图）。 钢筋电弧焊的接头形式 a 搭接焊； b 帮条焊； c 立焊的剖口焊；
12、 d 平焊的剖口焊 注意：焊接接头质量检查除外观外，亦需抽样作拉伸试验。如对焊接质量有怀疑或发现异常情况，还可进行非破损检验（X 射线、 射线 、超声波探伤等）。4.质量要求： 外观：焊缝平顺，无裂缝，无明显咬边、凹陷、焊瘤、夹渣及气孔，尺寸和缺陷符合规定。超声波探伤： 1切片抗拉强度母材， 2/3 呈塑性断裂四、 电渣压力焊1.原理： 利用电流通过渣池产生的电阻热将钢筋端部熔化，然后施加压力使钢筋焊合。2.应用： 现场竖向或斜向接长。3.特点：操作简单，工作条件好，功效高，成本低（比电弧焊节约电 80，比绑扎 和帮条焊节约钢筋 30，提高功效 6-10 倍）4.设备：焊接电源、焊接夹具、 焊
13、剂合。5.质量要求：外 观：逐个检查，要求焊包均匀，突出部分高于钢筋表面 4mm，无裂 纹和明显烧伤 缺陷。弯折角度 40 轴线偏移0.1D 且2mm；抗拉强度母材， （取 3/300 试验）。五、气压焊气压焊接钢筋是利用乙炔-氧混合气体燃烧的高温火焰对已有初始压力的两根钢筋端面接合处加热，使钢筋端部产生塑性变形，并促使钢筋端面的金属原子互相扩散，当钢筋加热到约 （相当于钢材熔点的 0.800.90 倍）时进行加压顶锻，使钢筋焊接在一起。4.2.4 钢筋机械连接：钢筋机械连接通过机械手段将两根钢筋进行对接。一、 钢筋冷挤压连接1.原理：将两根待连接钢筋插入一个金属套管， 然后采用挤压机和压模在
14、常温下对金属套管加压，使两根钢筋紧固成一体。2.特点：操作简单、对中度高、钢筋连接质量优于钢筋母材的力学性能、连接速度快、安全可靠、无明火作业、不污染环境。3.分类：径向挤压套管连接（带肋钢筋）沿套管直径方向从套管中间依次向两端挤压套管， 使之冷塑性变形， 把插在套管里的两根钢筋紧紧咬合成一体。轴向挤压套管连接： 钢筋轴线挤压金属套管，把插在套管里的两根热轧带肋钢筋紧固连成一体。 质量要求（外观）：A. 钢筋连接端花纹要完好无损，不准打磨花纹；连接处不准有油污、水泥等杂质；B. 钢筋端头离套管中心线10mm；C.压痕间距宜为 16mm，挤压后的套管接头长度为套管原长度的 1.101.15 倍，
15、挤压后 的套管接头外径，用量规测量应能通过， 压模处最小外径为套管原外径的 0.850.90 倍；D.挤压接头处不得有裂纹、弯折角度40 。 锥形螺纹钢筋连接将两根待连接钢筋的端部和套管预先加工成锥形螺纹， 然后用力和力距扳手将两根钢筋端部旋入套筒形成机械式钢筋接头。A.特点：接速度快，对中性好、工艺简单、安全可靠、无明火作业、不污染环境、节约钢材和能源、可全天候施工，有利于工业化文明施工，有明 显的技术、 经济和社会效益。B.连接方法：4.2.5 钢筋的配料及加工一、下料长度计算：1.量度差值: 钢筋弯曲时，其外壁伸长，内壁缩短，而中心 线长度不 变，但是简图尺寸或设计图中注明的尺寸为外包尺
16、寸，显然外包尺寸大于中心线长度，它们之间的差值，称 为“量度差值”。2.下料长度计算：钢筋下料长度外包尺寸端 头弯钩长度- 量度差 箍筋下料长度箍筋周长箍筋调整值 半圆弯钩的增加 长度： I 6.25d 量度差：弯曲度： 300 450 600 900 1350量度差：0.35d 0.5d 0.85d 2d 2.5d 箍筋调整值 箍筋调整值弯钩增加长度弯曲量度差 箍筋调整值箍筋量度 箍筋直径毫米方法 45 6 8 1012量外包尺寸 40 50 60 70量内包尺寸 80 100 120 钢筋的代换代换方法: 等强代换强度控制时） AS2fy2 AS1fy1 等面积代换（最小配筋率控制时） A
17、S2 AS1 裂缝宽度或挠度验算（裂缝宽度或挠度控制时）二、钢筋加工1.钢筋调直： 冷拉、锤直、板直、调直机调直。 。2.钢筋除锈： 冷拉调直过程除锈，电动除锈机除锈手工除锈（钢丝刷，砂盘）3.钢筋切断： 钢筋切断机40mm，手动 切断器12mm，氧炔焰， 电 弧割切，锯断gt40mm。 4.钢筋弯曲： 弯曲机，弯箍机，板钩弯曲。三、 钢筋的绑扎与安装 绑扎钢筋网和骨架： 钢筋绑扎和安装前，应先熟悉图纸，核 对钢筋配料单和料牌，研究与有关工程的配合，确定施工方法。绑扎形式复杂的结构部位时，应先研究逐根 钢筋穿插就位的顺序，并与模板安装配合，减少绑扎困难。 钢筋绑扎一般应采用 2022 号铁丝，
18、要求绑扎位置准确、牢固；在同一截面内，绑扎接头的钢筋面积在受压区中50，在受拉区中25；不在同一截面中的 绑扎接头，中距不得小于搭接 长度。 搭接长度及绑扎点位置要求：A.搭接长度的末端与 钢筋弯曲处的距离10d ，且不宜位于构件最大弯矩处；B.受拉区域内， 级钢筋绑扎接 头的末端应做弯钩， 、级钢筋可不做弯钩； 受压区域内， 级钢筋不做弯钩；C.d12mm 的受压级钢筋末端，以及轴心受压构件中的受力钢筋末端，可不做弯钩，但搭接 长度35d；D.钢筋搭接处，应 在中心和两端用铁丝扎牢；E.绑扎接头的搭接长度应符合表 4.20 的规定2.焊接钢筋网和骨架的安装要求 受拉钢筋的搭接接头，宜位于构件
19、受力较小的部位；搭接长度见表 4.21。 受压钢筋的搭接长度，为表 4.21 中数值的 0.7 倍； 焊接网在非受力方向的搭接长度为 100mm，受力钢筋 d16mm 时，焊接网沿分布钢筋方向接头宜辅以附加钢筋网，其每边的搭接长度为分布钢筋的 15d，且100mm 。 受力钢筋接头：受力钢筋接头位置应相互错开，当采用采用绑接接头时在任一搭接长度的区段内，或采用焊接接头时在 35d、且不小于 500mm 的区段内，有接头的钢筋截面积占钢筋总截面积的百分率应遵守表 4.22 的规定。3.垫块：钢筋在混凝土中保护层的厚度，可用水泥砂浆垫块（或塑料卡） ，垫在钢筋与模板之间进行控制。垫块应布置成梅花形
20、，其互相间距1m 。上下双层钢筋之间的尺寸可绑扎短钢筋来控制。4.检查：钢筋安装完毕后，应根据设计图纸检查钢筋的钢号、直径、根数、间距是否正确，特别要注意负筋的位置；同时检查钢筋接头的位置，搭接长度及混凝土保护层是否符合要求，钢筋绑扎是否牢固，有无松 动变形现象，钢筋表面是否有不允许的油渍、漆 污和颗粒状（片状）铁锈等。 钢筋位置的偏差符合规范要求（不得大于表 4.23 的规定） 。 4.3 模板工程模板:使混凝土构件按设计的几何尺寸成型的模形板。分 类: 木模板、竹模板、钢木模板、 钢模板、塑料模板、铝合金模板、玻璃模板。要求 :因地制宜，就地取材形状尺寸准确，接缝严密，有足够的强度、刚度、
21、 稳定性。装拆 灵活、方便，能多次周转使用。4.3.1 定型模板定型模板按预定的几种规格尺寸，设计和制造的模板。它具有通用性、拼装灵活能满足大多数构件几何尺寸的要求。 特点: 施工迅速，造价低，模板省，周转次数多，一次性投资大。 优点: 轻便灵活，装拆、搬运方便，耐久性好，能多次周转使用，制作精密，接缝严密，板面平滑，不易漏浆，有足够的强度、刚度、 稳定性，能保证工程质量。钢模板已成为主导模板。4.3.2 钢木定型模板 组成: 钢边框 L404 角钢，木面板 短料板胶合板竹塑板纤维板蜂窝纸板。 特点: 自重 轻1/3 ，用钢量少1/2，面积大 ，工作量小，拼缝少。 导热性差1/400， 维修方
22、便。 强 度、 刚度差。4.3.3 工具式支撑工具式支撑是各种工具式的定型桁架、支柱、托具、卡具等组成的支撑系统。其优点为节约材料，扩大施工空间，有利于交通运输和平面作业，有利于结构稳定、安全和加快施工进度。 桁架 搁置在钢筋托具上、墙上、梁侧模板横挡上、柱顶梁底横 挡上，支承梁和板的模板。 使用前应进行强度、刚度验算。 支柱：分为钢管支柱和钢管井架。 钢筋托具：墙体砌筑时安放在需要的位置，配合支撑桁架使用，以节约支撑木材。托具伸入墙体60mm，荷载 500 Kg。四、 夹具卡具：分为柱箍定位夹箍和梁模板卡具 4.3.4 基础模板特点:高度小而体积大。关键:核对标高及中心线钉牢撑稳。4.3.5
23、 柱模板 特点: 断面小而比较高。关键:垂直度侧向稳定砼侧压力； 工序: 扎筋弹纵横轴线和四周边线固定小方盘，立模校正卡牢固定。4.3.6 梁模板 特点:跨度大，宽度较小，既有横向侧压力，又有垂直压力。 关键:模板及支撑的强度、刚度、 稳定性；核对标高及轴线；L4M 起拱 1/1000-3/1000L。4.3.7 板模板 特点:面积大，厚度小。 关键:模板及支撑能承载砼和其他施工荷载，且板不变形下垂。工序: 复核板底标高搭支架用阴角模板从四周与墙梁模板连接，再用板模向中央搭设。4.3.8 墙体模板 特点:高度大、厚度小，主要承受砼侧压力 关键:垂直度、强度、刚度、侧向稳定。 工序: 弹中心线和
24、两边线一边先装设支撑，线锤吊直，拉线找平后支撑固定扎筋立另一边模板，保持墙厚，加撑头或对拉螺栓。 4.3.9 楼梯模板 特点:面积大厚度小支设倾斜有踏步。 工序: 根据设计放样安装平台梁及基础模板装楼梯斜梁或楼梯底模板安装楼梯外帮侧板外帮侧板内侧弹出楼梯底板厚度线，用套板画出踏步侧板位置线，钉好固定踏步侧板的挡木安装侧板。4.3.10 模板安装质量要求 模板及其支承结构的材料、质量， 应符合规范规定和设计要求； 模板安装时，为了便于模板的周转和拆卸，梁的 侧模应盖在底模的外面，次梁的模板不 应伸到主梁模板的开口里面，梁的模板不应伸到柱模板的开口里面； 模板安装好后应卡紧撑牢，不得发生不允许的下
25、沉与变形； 现浇结构模板安装偏差应符合规范要求。 固定在模板上的预埋件和预留孔洞不得遗漏，应安装牢固、位置准确，偏差符合 规范要求。4.3.11 模板的拆除一、侧模：应在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆模而损坏时，方可拆除。二、底模：应与结构同条件养护的试块达到规定强度后，方可拆除。三、快速施工的高层建筑的梁和楼板模板：35 天完成一层结构，其底模及支柱拆除时， 应对混凝土的强度进行核算，确保下 层楼板及梁能安全承载，方可拆除。四、拆模顺序原则：先支后拆、后支先拆、先非承重结构、后承重结构、自上而下。 1.柱模： 单块组拼的应先拆除钢楞、柱箍和对拉螺栓等连接、支撑件，再由上而下逐步拆除；预组
26、拼的应先拆除两个对角的卡件，并作临时支撑后，再拆除另两个对角的卡件，待吊钩挂好，拆除临时支撑，脱模起吊。 2.墙 模：单块组拼的在拆除对拉螺栓、大小钢楞和连接件后，从上而下逐步水平拆除；预组拼的应在挂好吊钩，检查所有的连接件是否拆除后，方可拆除临时支撑，脱模起吊。对拉螺栓拆除时，可将对拉螺栓齐混凝土表面切断，亦可在混凝土内加埋套管，将对拉螺栓从套管中抽出重复利用。也可用对拉钢片代替对拉螺栓。3.梁、楼板模板：应先拆梁侧模，再拆楼板底模，最后拆梁底模。拆除跨度较大的梁下支柱时，应跨中拆向两端；多层楼板模板支柱拆除时，上层楼板正在浇筑混凝土时，下一层楼板模板支柱不得拆除，再下一层楼板模板支柱仅可拆
27、除一部分；跨度 4m 的梁下均应保留支柱，间距3m 。五、 拆模注意事项1.拆模时，操作人员应站在安全处，以免发生安全事故。 2.拆模时应尽量不要用力过猛、过急，严禁用大锤和撬棍硬砸硬撬，以免混凝土表面或模板受到 损坏。3.拆下的模板及配件，严禁抛扔，要有人接 应传递 ，按指定地点堆放；并及时清理、维修和涂刷好隔离剂，以备待用。 4.4 混凝土工程混凝土结构工程的施工工艺：配料搅拌运输浇捣养护要求:正确的外形，良好的强度、密实性、整体性。4.4.1 混凝土的原材料1.品种选用:水泥品种和成分不同，其凝 结时间、早期强度、水化热、吸水性和抗侵蚀的性能不同。这些影响混凝土的质量、性能和适用范围。
28、2.砂：细度模数孔隙率坚固性有害杂质含量应符合要求；3.石子：分为卵石和碎石。4.水： 凡可饮用的水不含有影响水泥正常硬化的有害杂质油脂糖类CL-。 5.外加剂： 改善性能提高经济效益适应新结构新技术发展.减水剂： .早强剂：加速硬化提高早期强度加快模板周转加快施工进度。.速凝剂：加速凝结硬化用于快速施工堵漏喷射砼。.缓凝剂：延长砼从塑性状态转化到固性状态所需时间， 延长水化热放热时间，用于油井大体积砼，炎 热地区，长距离运输。.加气剂：产生密闭的微气泡，可增加水泥浆体积，减小砂石 间摩擦力，切断与外界相通的毛 细孔道，可提高和易性，减小拌合用水量，提高抗渗、抗冻和抗化学腐蚀能力，适用水工结构。.防水剂： .抗冻剂：一定负温下保持砼中水分不受冻结使砼凝结硬化。6.外掺料：节约水泥改善砼性能。工业废料廉价地方材料。4.4.2 混凝土.
