土木工程施工教案精品课程第四章混凝土结构工程.docx

1、土木工程施工教案精品课程第四章混凝土结构工程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。

2、教学重点：钢筋质量检验、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：讲授法参考资料：1.毛鹤琴土木工程施工（第2版）武汉：武汉工业大学出版社，2004 2.重庆大学、同济大学、哈尔滨工业大学土木工程

3、施工（上、下册）. 北京：中国建筑工业出版社，20033.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，20034.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近（钢筋为0.000012，混凝

4、土.0000100.000014），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0.25%0.7%） 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,

5、塑性,韧性 2.外型: 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 20 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

6、线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结

7、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、伸长率 要求：

8、 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V40mm。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，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

9、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

10、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，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

11、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、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、

12、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 L40*4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40%(1000*500)，工作量小，拼缝少。导热性差(1/400)，维修方便。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

13、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、

14、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

15、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

16、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

17、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，

18、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。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

19、,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 混凝土的和易性及强度一、混凝土的和易性 砼在搅拌、运输、浇筑等过程中能保持均匀一致，不分层离析的性能。包括流动性,

20、粘聚性和保水性。影响砼和易性的因素有水泥性质、骨料种类、用水量、水泥浆用量、砂率、外加剂。二、砼的强度1.抗压强度:标准试验方法，用边长为150mm的立方体试件，在标准条件(温度2030C，相对湿度90%)养护28D后做抗压试验,测得的抗压强度.（C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C40、C50、C60）。2.影响砼强度的因素:砂、石质量；水泥标号,水灰比；养护温度、湿度、龄期；密实度。4.4.3 混凝土施工配料 施工配合比换算施工时应及时测定砂、石骨料的含水率，并将混凝土配合比换算成在实际含水率情况下的施工配合比。设混凝土实验室配合比为：水泥砂子石子=1xy，测得砂子的含水率

21、为x，石子的含水率为y，则施工配合比应为：1x(1+x)y(1+y)。 施工配料施工中往往以一袋或两袋水泥为下料单位，每搅拌一次叫做一盘。因此，求出每1m3混凝土材料用量后，还必须根据工地现有搅拌机出料容量确定每次需用几袋水泥，然后按水泥用量算出砂、石子的每盘用量。 掺合外加剂合混合料 混合料的掺合方法 掺合的外加剂应符合的有关规定4.4.4 混凝土搅拌 混凝土的搅拌机理混凝土搅拌，是将水、水泥和粗细骨料进行均匀拌和及混合的过程。同时，通过搅拌还要使材料达到强化、塑化的作用。 自落式扩散机理（也称重力扩散机理） 它是将物料提升到一定高度后，利用重力的作用，自由落下，由于各物料下落的时间、速度、落点和滚动距离不同，从而使物料颗粒相互穿插、渗透、扩散，最后达到均匀混合的目的。 强制式扩散机理（也称剪力扩散机理） 它是利用运动着的叶片强迫物料颗粒朝各个方向（环向、径向、竖向）产生运动。由于各物料颗粒运动的方向、速度不同，相互之间产生剪切滑移，以致相互穿插、扩散，从而使各物料均匀混合。 搅拌机的类型 分类：A.