第四章 混凝土结构工程.docx
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第四章混凝土结构工程
第四章混凝土结构工程
内容简介
钢筋混凝土工程在建筑施工中无论是人力物力的消耗还是对工期的影响都占有非常重要的地位。
钢筋混凝土结构工程包括现浇整体式和预制装配式两大类。
前者结构的整体性和抗震性能好，结构件布置灵活，适应性强，施工时不需大型起重机械，所以在工业与民用建筑中得到了广泛应用。
但传统的现浇钢筋混凝土结构施工时劳动强度大、模板消耗多、工期相对较长，因而出现了工厂化的预制装配式结构。
预制装配式混凝土结构可以大大加快施工速度、降低工程费用、提高劳动效率，并且为改善施工现场的管理工作和组织均衡施工提供了有利条件，但也存在整体性和抗震性能较差等缺陷。
现浇施工和预制装配这两个方面各有所长，应根据实际技术条件合理选择。
近年来商品混凝土的快速发展和泵送施工技术的进步，为现浇整体式钢筋混凝土结构的广泛应用带来了新的发展前景。
本章着重介绍现浇钢筋混凝土工程的施工技术。
现浇钢筋混凝土工程包括模板工程、钢筋工程和混凝土工程三个主要工种工程，由于施工过程多，因此要加强施工管理统筹安排、合理组织，以保证工程质量，加快施工进度，降低施工费用，提高经济效益。
轻巧的脚手架
第一节模板工程
混凝土结构的模板工程（图示），是混凝土结构构件成型的一个十分重要的组成部分。
现浇混凝土结构用模板工程的造价约占钢筋混凝土工程总造价的30%，总用工量的50%。
因此，采用先进的模板技术，对于提高工程质量，加快施工速度，提高劳动生产率，降低工程成本和实现文明施工，都具有十分重要的意义。
一、模板系统的组成和基本要求
模板系统是由模板和支撑两部分组成。
模板是使混凝土结构或构件成型的模型。
搅拌机搅拌出的混凝土是具有一定流动性的混凝土，经过凝结硬化以后，才能成为所需要的，具有规定形状和尺寸的结构构件，所以需要将混凝土浇灌在与结构构件形状和尺寸相同的模板内。
模板作为混凝土构件成型的工具，它本身除了应具有与结构构件相同的形状和尺寸外，还要具有足够的强度和刚度以承受新浇混凝土的荷载及施工荷载。
支撑是保证模板形状、尺寸及其空间位置的支撑体系。
支撑体系既要保证模板形状、尺寸和空间位置正确，又要承受模板传来的全部荷载。
模板及其支撑系统必须符合下列基本要求：
1.保证土木工程结构和构件各部分形状尺寸和相互位置正确；
2.具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受新浇混凝土的重量和侧压力，以及施工过程中所产生的荷载；
3.构造简单，装拆方便，并便于钢筋的绑扎与安装、混凝土的浇筑及养护等工艺要求；
4.模板接缝不应漏浆。
二、模板分类
（一）按材料分类
模板按所用的材料不同，分为木模板、钢木模板、钢模板、钢竹模板、胶合板模板、塑料模板、玻璃钢模板、铝合金模板等。
木模板的树种可按各地区实际情况选用，一般多为松木和杉木。
由于木模板木材消耗量大、重复使用率低，为节约木材，在现浇钢筋混凝土结构中应尽量少用或不用木模板。
钢木模板是以角钢为边框，以木板作面板的定型模板,其优点是可以充分利用短木料并能多次周转使用。
胶合板模板是以胶合板为面板，角钢为边框的定型模板。
以胶合板为面板，克服了木材的不等方向性的缺点，受力性能好。
这种模板具有强度高、自重小、不翘曲、不开裂及板幅大、接缝少的优点。
钢竹模板是以角钢为边框，以竹编胶合板为面板的定型板。
这种模板刚度较大、不易变形、重量轻、操作方便。
钢模板一般均做成定型模板，用连接构件拼装成各种形状和尺寸，适用于多种结构形式，在现浇钢筋混凝土结构施工中广泛应用。
钢模板一次投资量大，但周转率高，在使用过程中应注意保管和维护、防止生锈以延长钢模板的使用寿命。
塑料模板、玻璃钢模板、铝合金模板具有重量轻、刚度大、拼装方便、周转率高的特点，但由于造价较高，在施工中尚未普遍使用。
（二）按结构类型分类
各种现浇钢筋混凝土结构构件，由于其形状、尺寸、构造不同，模板的构造及组装方法也不同，形成各自的特点。
按结构的类型模板分为：
基础模板、柱模板、梁模板、楼板模板、楼梯模板、墙模板、壳模板、烟囱模板等多种。
（三）按施工方法分类
1.现场装拆式模板（美国装拆式模板１ ２ ３）
在施工现场按照设计要求的结构形状，尺寸及空间位置现场组装的模板，当混凝土达到拆模强度后拆除模板。
现场装拆式模板多用定形模板和工具式支撑。
2.固定式模板
制作预制构件用的模板。
按照构件的形状、尺寸在现场或预制厂制作模板。
各种胎模（土胎模、砖胎模、混凝土胎模）即属固定式模板。
3.移动式模板
随着混凝土的浇筑，模板可沿垂直方向或水平方向移动，称为移动式模板。
如烟囱、水塔、墙柱混凝土浇筑时采用的滑升模板、提升模板和筒壳浇筑混凝土时采用的水平移动式模板等。
三、模板结构的设计
模板系统的设计包括模板结构型式、模板材料的选择、模板及支撑系统各部件规格尺寸的确定以及节点设计等。
模板系统是一种特殊的工程结构，模板设计应根据工程结构形式、荷载大小、地基土类别、施工设备和材料供应等条件进行。
（一）荷载
计算模板及其支架时，应考虑下列荷载：
1.模板及其支架自重标准值
模板及其支架自重标准值根据模板设计图纸确定，肋形楼板及无梁楼板的荷载，可参考表。
楼板模板荷载表（KN/m2）
项次
模板构件名称
木模板
定型组合钢模板
1
2
3
平板的模板及小楞的重量
楼板模板的重量（其中包括梁板的模板）
楼板模板及其支架的重量（楼层高度为4m以下）
0.3
0.5
0.75
0.5
0.75
1.10
2．新浇混凝土自重标准值
普通混凝土采用24kN/m3，其它混凝土根据实际重力密度确定。
3.钢筋自重标准值
根据工程图纸确定。
一般梁板结构每立方米钢筋混凝土的钢筋自重标准值可按下列数值取用：
楼板1.1kN
梁1.5kN
4.施工人员及设备的自重标准值
计算模板及直接支承模板的小楞时，均布荷载为2.5kN/m2，另应以集中荷载2.5kN再行验算；比较两者所得的弯矩值取其大者采用；
计算直接支承小楞结构构件时，均布可变荷载1.5kN/m2；
计算支架立柱及其它支承结构构件时，均布可变荷载1.0kN/m2。
对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；混凝土堆集料高度超过100mm以上者按实际高度计算；模板单块宽度小于150mm时，集中荷载可分布在相邻的两块板上。
5.振捣混凝土时产生的荷载标准值
对水平面模板为2kN/m2；
对垂直面模板为4kN/m2（作用范围在新浇混凝土侧压力的有效压头高度之内）。
6.新浇筑混凝土对模板侧面的压力标准值
采用内部振捣器时，当混凝土浇筑速度在6m/h以下时，新浇筑的普通混凝土作用于模板的最大侧压力。
（计算）
7.倾倒混凝土时产生的荷载标准值
项次
向模板中供料方法
水平荷载
1
2
3
4
用溜槽、串筒或导管输出
用容量小于0.2m3的运工具倾倒
用容量0.2～0.8m3的运输工具倾倒
用容量大于0.8m3的运输工具倾倒
2
2
4
6
倾倒混凝土时对垂直面模板产生的水平荷载参考表
倾倒混凝土时产生的水平荷载（kN/m2）
（二）荷载组合
计算模板及其支架时，将前述七项荷载进行荷载组合。
（参考表）
计算模板及其支架的茶载组合
项次
项目
荷载类别
计算承载能力
验算刚度
1
2
3
4
平板和薄壳的模板及其支架
梁和拱模板的底板
梁、拱、柱（边长≤300mm）墙（厚≤100mm）的侧面模板
大体积结构、柱（边长＞300mm）墙（厚＞100mm）的侧面模板
1+2+3+4
1+2+3+5
5+6
6+7
1+2+3
1+2+3
6
6
（三）计算模板及其支架时的荷载分项系数
计算模板及其支架时的荷载设计值，应采用荷载标准值类似相应的荷载分项系数求得，荷载分项系数参考表。
荷载分项系数表
项次
荷载类别
ri
1
2
3
4
5
6
7
模板及支架自重
新浇筑混凝土自重
钢筋自重
施工人员及施工设备荷载
振捣混凝土的产生的荷载
新浇筑混凝土对侧模板压力
倾倒混凝土时产生的荷载
1.2
1.2
1.2
1.4
1.4
1.2
1.4
（四）对模板变形值及稳定性的规定
1.模板变形值的规定
验算模板及其支架的刚度时，其变形值不得超过下列数值：
（1） 结构表面外露的模板，为模板构件跨度的1/400；
（2） 结构表面隐蔽的模板，为模板构件跨度的1/250；
（3）支架的压缩变形值或弹性挠度，为相应的结构跨度的1/1000。
2.模板稳定性的规定
（1） 支架的立柱或桁架必须用撑拉杆件固定确保其稳定性；
（2） 为防止模板及其支架在风荷载作用下倾倒，应从构造上采取有效措施。
四、组合钢模板
组合钢模板是一种工具式模板，由钢模板和配件两部分组成，配件包括连接件和支承件两部分。
组合钢模板优点是通用性强，组装灵活、装拆方便、节省用工；浇筑的构件尺寸准确、棱角整齐、表面光滑；模板周转次数多；大量节约木材。
缺点是一次投资大，浇筑成型的
混凝土表面过于光滑，不利于表面装修等。
（一）钢模板的类型及规格（模板与支撑图片）
左上：
梁模右：
模板
左中：
钢模板中：
支撑
钢模板类型有平面模板、阴角模板、阳角模板及联接角模四种（图示）。
钢模板面板厚度一般为2.3或2.5mm；加劲板的厚度一般为2.8mm。
钢模板采用模数制设计，宽度以100mm为基础，以50mm为模数进级；长度以450mm为基础，以150mm为模数进级；肋高55mm。
钢模板规格编码表
模板名称
模板长度（mm）
450
600
750
900
1200
1500
代号
尺寸
代号
尺寸
代号
尺寸
代号
尺寸
代号
尺寸
代号
尺寸
平面模板
代号
P
宽
度
mm
300
250
200
150
100
P3004
P2504
P2004
P1504
P1004
300×450
250×450
200×450
150×450
100×450
P3006
P2506
P2006
P1506
P1006
300×600
250×600
200×600
150×600
100×600
P3007
P2507
P2007
P1507
P1006
300×750
250×750
200×750
150×750
100×750
P3009
P2509
P2009
P1509
P1009
300×900
250×900
200×900
150×900
100×900
P3015
P2512
P2012
P1512
P1020
300×1200
250×1200
200×1200
150×1200
100×1200
P3015
P2515
P2015
P1515
P1015
300×1500
250×1500
200×1500
150×1500
100×150
阴角模板
（代号E）
E1504
150×150×450
E1506
150×150×600
E1507
150×150×750
E1509
150×150
×900
E1512
150×150×1200
E1515
150×150×1500
E1004
100×150×450
E1006
100×150×600
E1007
100×150
×750
E1009
100×150×900
E1012
100×150×1200
E1012
100×150×1500
阳模式板
（代号Y）
Y1004
100×100
×450
Y1006
100×100×600
Y1007
100×100×750
Y1009
100×100×900
Y1012
100×100×1200
Y1012
100×100
×1500
Y0504
50×50×450
Y0506
50×50×600
Y0507
50×50×750
Y0509
50×50×900
Y0512
50×50
×1200
Y0512
50×50
×1500
连接角模
（代号J）
J0004
50×50
×450
J0006
50×50×600
J0006
50×50×750
J0009
50×50×900
J0012
50×50
×1200
J0012
50×50
×1500
（二）组合钢模板连接配件
组合钢模板的连接配件包括：
U形卡、L形插销、钩头螺栓、紧固螺栓、扣件等。
U形卡用于钢模板与钢模板间的拼接，其安装间距一般不大于300mm，即每隔一孔安装一个，安装方向一顺一倒相互错开。
L形插销用于两个钢模板端肋相互联接，将L形插销插入钢模板端部横肋的插销孔内，以增加接头处的联接刚度和保证接头处板面平整。
当需将钢模板拼接成大块模板时，除了用Ｕ形卡及Ｌ形插销外，在钢模板外侧要用钢楞（圆形钢管、矩形钢管、内卷边槽钢等）加固，钢楞与钢板间用钩头螺栓及3形扣件、蝶形扣件连接。
浇筑钢筋混凝土墙体时，墙体两侧模板间用对拉螺栓连接（图示）。
对拉螺栓截面应保证安全承受混凝土的侧压力。
（三）组合钢模板的支承工具
组合钢模板的支承件包括柱箍、钢楞、支柱、卡具、斜撑、钢桁架等。
1.钢管卡具及柱箍
钢管卡具适用于矩形梁，用于固定侧模板。
卡具既可用于把侧模固定在底模板上，也可用于梁侧模上口的卡固定位。
柱模板四周设角钢柱箍。
角钢柱箍由两根互相焊成直角的角钢组成，用弯角螺栓及螺母拉紧；也可用60×5扁钢制成扁钢柱箍；或槽钢柱箍。
2．钢管支柱
钢管支柱由内外两节钢管组成，可以伸缩以调节支柱高度。
在内外钢管上每隔100mm钻一个Φ14销孔，调整好高度以后用Φ12销子固定。
支座底部垫木板，100mm以内的高度调整可在垫板处加木楔调整。
也可在钢管支柱下端装调节螺杆用以调节高度．
3.钢桁架
钢桁架作为梁模板的支撑工具可取代梁模板下的立柱。
跨度小、荷载小时桁架可用钢筋焊成；跨度或荷重较大时可用角钢或钢管制成；也可制成两个半榀，再拼装成整体。
每根梁下边设一组（两榀）桁架。
梁的跨度较大时，可以连续安装桁架，中间加支柱。
桁架两端可以支承在墙上、工具式立柱上或钢管支架上。
桁架支承在墙上时，可用钢筋托具，托具用Φ8—Φ12钢筋制成。
（四）模板配板设计
为了保证模板架设工程质量，做好组合钢模板施工准备工作，在施工前应进行配板设计。
模板的配板设计内容：
1.画出各构件的模板展开图。
2.绘制模板配板图。
在选择钢模板规格及配板时，应尽量选用大尺寸钢模板，以减少安装工作量；配板时根据构件的特点可采用横排也可采用纵排；可采用错缝拼接，也可采用齐缝拼接；配板接头部分用木板镶拼，镶拼面积应最小；钢模板连接孔对齐，以便使用U形卡；配板图上注明预埋件、预留孔及对拉螺栓位置。
（如图示）
3.根据模板配板图进行支撑工具布置。
根据结构形式、空间位置、荷载及施工条件（现有的材料、设备、技术力量）等确定支模方案。
根据模板配板图布置支承件（柱箍间距、对拉螺栓布置、支模桁架间距、支柱或支架的布置等）。
4.根据配板图和支承件布置图，计算所需模板和配件的规格、数量、列出清单，进行备料。
五、大模板
（一）大模板建筑体系
1.全现浇的大模板建筑
这种建筑的内墙、外墙全部采用大模板浇筑，结构的整体性好、抗震性强，但施工时外墙模板支设复杂、高空作业工序较多、工期较长。
2.现浇与预制相结合的大模板建筑
建筑的内墙采用大模板浇筑，外墙采用预制装配式大型墙板，即“内浇外挂”施工工艺。
这种结构简化了施工工序，减少了高空作业和外墙板的装饰工程量，缩短了工期。
3.现浇与砌筑相结合的大模板建筑
建筑的内墙采用大模板浇筑，外墙采用普通粘土砖墙。
这种结构适用于建造6层以下的民用建筑，较砖混结构的整体性好，内装饰工程量小、工期较短。
（二）大模板的构造（图示）
1.面板
面板是直接与混凝土接触的部分，通常采用钢面板（用3—5mm厚的钢板制成）或胶合板面板（用7—9层胶合板）。
面板要求板面平整、拼缝严密、具有足够的刚度。
2.加劲肋
加劲肋的作用是固定面板，可做成水平肋或垂直肋。
加劲肋把混凝土传给面板的侧压力传递到竖楞上去。
加劲肋与金属面板焊接固定，与胶合板面板可用螺栓固定。
加劲肋一般采用［65或∟65制作，肋的间距根据面板的大小、厚度及墙体厚度确定。
3.竖楞
竖楞作用是加强大模板的整体刚度，承受模板传来的混凝侧压力和垂直力并作为穿墙螺栓的支点。
竖楞一般采用［65或[80制作，间距一般为1.0～1.2m。
4.支撑桁架与稳定机构
支撑桁架用螺栓或焊接与竖楞连接在一起,其作用是承受风荷载等水平力，防止大模板倾覆。
桁架上部可搭设操作平台。
稳定机构是在大模板两端桁架底部伸出的支腿上设置的可调整螺旋千斤顶。
在模板使用阶段，用以调整模板的垂直度，并把作用力传递到地面或楼板上；在模板堆放时，用来调整模板的倾斜度，以保证模板的稳定。
5.操作平台
操作平台是施工人员操作场所，有两种做法：
（1）将脚手板直接铺在支撑桁架的水平弦杆上形成操作平台，外侧设栏杆。
这种操作平台工作面较小，但投资少，装拆方便。
（2）在两道横墙之间的大模板的边框上用角钢连成为搁栅，在其上满铺脚手板。
优点是施工安全，但耗钢量大。
6.穿墙螺栓
穿墙螺栓作用是控制模板间距，承受新浇混凝土的侧压力，并能加强模板钢度。
为了避免穿墙螺栓与混凝土粘结，在穿墙螺栓外边套一根硬塑料管或穿孔的混凝土垫块，其长度为墙体宽度。
穿墙螺栓一般设置在大模板的上、中、下三个部位，上穿墙螺栓距模板顶部250mm左右，下穿墙螺栓距模板底部200mm左右。
（三）大模板平面组合方案
采用大模板浇筑混凝土墙体，模板尺寸不仅要和房间的开间、进深、层高相适应，而且模板规格要少，尽可能做到定型、统一；在施工中模板要
便于组装和拆卸；保证墙面平整，减少修补工作量。
大模板的平面组合方案有平模、小角模、大角模和筒形模方案等。
1.平模方案（图示）
平模的尺寸与房间每面墙大小相适应，一个墙面采用一块模板，平模拼接构造。
采用平模方案纵横墙混凝土一般要分开浇筑，模板接缝均在纵横墙交接的阴角处，墙面平整；模板加工量少，通用性强，周转次数多，装拆方便。
但由于纵横墙分开浇筑，施工缝多，施工组织较麻烦。
2.小角模方案（图示）
一个房间的模板由四块平模和四根∟100×100×8角钢组成。
∟100×100×8的角钢称小角模。
小角模方案在相邻的平模转角处设置角钢，使每个房间墙体的内模形成封闭的支撑体系。
小角模方案纵横墙混凝土可以同时浇筑，房屋整体性好，墙面平整，模板装拆方便。
但浇筑的混凝土墙面接缝多，阴角不够平整。
小角模有带合页式和不带合页式两种。
带合页式小角模：
平模上带合页，角钢能自由转动和装拆。
安装模板时，角钢有偏心压杆固定，并用花篮螺栓调整。
不带合页式小角模：
采用以平模压住小角模的方法，拆模时先拆平模，后拆小角模。
3.大角模方案（图示）
大角模是由两块平模组成的Ｌ形大模板。
在组成大角模的两块平模连接部分装置大合页，使一侧平模以另一侧平模为支点，以合页为轴可以转动。
大角模方案是在房屋四角设四个大角模，使之形成封闭体系。
如房屋进深较大，四角采用大角模后，较长的墙体中间可配以小平模。
采用大角模方案时，纵横墙混凝土可以同时浇筑，房屋整体性好。
大角模拆装方便，且可保证自身稳定。
采用大角模墙体阴角方整，施工质量好，但模板接缝在墙体中部，影响墙体平整度。
大角模的装拆装置由斜撑及花篮螺丝组成。
斜撑为两根叠合的∟90×9的角钢，组装模板时使斜撑角钢叠合成一直线，大角模的两平模呈90°，插上活动销子，将模板支好。
拆模时，先拔掉活动销子，再收紧花篮螺丝，角模两侧的平模内收，模板与墙面脱离。
4.筒形模方案（图示）
筒形模是将房间内各墙面的独立的大模板通过挂轴悬挂在钢架上，墙角用小角钢拼接起来形成一个整体。
采用筒形模时，外墙面常采用大型预制墙板。
筒形模方案模板稳定性好，可整间吊装减少模板吊装次数，有整间大操作平台，施工条件较好，但模板自重大，且不如平模灵活。
六、滑升模板
滑升模板是随着混凝土的浇筑而沿结构或构件表面向上垂直移动的模板。
施工时在建筑物或构筑物的底部，按照建筑物或构筑物平面，沿其结构周边安装高1.2m左右的模板和操作平台，随着向模板内不断分层浇筑混凝土，利用液压提升设备不断使模板向上滑升，使结构连续成型，逐步完成建筑物或构筑物的混凝土浇筑工作。
液压滑升模板适用于各种构筑物如：
烟囱、筒仓等施工，也可用于现浇框架、剪力墙、筒体等结构施工。
采用液压滑升模板可大量节约模板，提高了施工机械化程度。
但液压滑升模板耗钢量大，一次投资费用较多。
液压滑升模板由模板系统、操作平台系统及液压提升系统组成。
七、爬升模板
爬升模板是在混凝土墙体浇筑完毕后，利用提升装置将模板自行提升到上一个楼层，浇筑上一层墙体的垂直移动式模板。
爬升模板采用整片式大平模，模板由面板及肋组成，而不需要支撑系统；提升设备采用电动螺杆提升机、液压千斤顶或导链。
爬升模板是将大模板工艺和滑升模板工艺相结合，既保持大模板施工墙面平整的优点又保持了滑模利用自身设备使模板向上提升的优点，墙体模板能自行爬升而不依赖塔吊。
爬升模板适用于高层建筑墙体、电梯井壁、管道间混凝土施工。
爬升模板由钢模板、提升架和提升装置三部分组成。
八、台模
台模是浇筑钢筋混凝土楼板的一种大型工具式模板。
在施工中可以整体脱模和转运，利用起重机从浇筑完的楼板下吊出，转移至上一楼层，中途不再落地，所以亦称“飞模”。
台模适用于各种结构的现浇混凝土适用于小开间、小进深的现浇楼板，单座台模面板的面积从2～6m2到60m2以上。
台模整体性好，混凝土表面容易平整、施工进度快。
台模由台面、支架（支柱）、支腿、调节装置、行走轮等组成。
台面是直接接触混凝土的部件，表面应平整光滑,具有较高的强度和刚度。
目前常用的面板有：
钢板、胶合板、铝合金板、工程塑料板及木板等。
台模按其支架结构类型分为：
立柱式台模、桁架式台模、悬架式台模等。
九、隧道模
隧道模是将楼板和墙体一次支模的一种工具式模板，相当于将台模和大模板组合起来。
隧道模有断面呈Ⅱ字形的整体式隧道模和断面呈Γ形的双拼式隧道模两种。
整体式隧道模自重大、移动困难
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