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文檔簡介
第4章混凝土結構工程施工4.1模板工程施工4.2鋼筋工程施工4.3混凝土工程施工4.4混凝土結構工程冬期施工4.5預應力混凝土工程施工4.6工程實踐案例本章小結
4.1模板工程施工
4.1.1模板的基本要求和分類
1.模板的基本要求現澆混凝土結構施工用的模板要承受混凝土結構施工過程中的水平荷載(即混凝土的側壓力)和豎向荷載(包括模板自重、結構材料的重量和施工荷載等)。為了保證鋼筋混凝土結構施工的質量,對模板及其支架有如下要求:
(1)保證工程結構和構件各部分形狀、尺寸和相互位置的正確性。
(2)具有足夠的強度、剛度和穩定性,能可靠地承受新澆混凝土的重量、側壓力和施工過程中所產生的荷載。
(3)構造簡單,裝拆方便,并便于鋼筋的綁扎與安裝,符合混凝土澆筑及養護等工藝要求。
(4)模板接縫應嚴密,不得漏漿。
2.模板的分類
按所用材料的不同,模板可分為木模板、鋼模板和其他材料模板(如膠合板模板、塑料模板、玻璃鋼模板、壓型鋼模板、鋼木(竹)組合模板、裝飾混凝土模板、預應力混凝土薄板等多樣化材料制成的模板)。
按施工方法的不同,模板可分為拆移式模板和活動式模板。
拆移式模板由預制配件組成,現場組裝,拆模后稍加清理和修理可再次周轉使用,常用的木模板、組合鋼模板和大型的工具式定型模板(如大模板、臺模、隧道模等)皆屬拆移式模板。活動式模板是指按結構的形狀制作成的工具式模板,組裝后可隨工程的進展進行垂直或水平移動,直至工程結束才拆除。例如,滑升模板、提升模板、移動式模板等都是活動式模板。
4.1.2模板的構造
1.組合式模板
組合式模板是指適用性和通用性較強的模板,用它進行混凝土結構成型,既可按照設計要求事先進行預拼裝,實現整體安裝和整體拆除,也可采取散支散拆的方法,工藝靈活簡便。
常用的組合式模板有:
1)木模板
木模板通常事先在工廠或木工棚加工成拼板或定型板形式的基本構件,再把它們進行拼裝形成所需要的模板系統。拼板一般用寬度小于200?mm的木板和尺寸為25?mm?×?35?mm的拼條釘成。由于使用位置不同,荷載差異較大,拼板的厚度也不一致。
2)組合鋼模板
組合鋼模板組裝靈活,加工精度高,接縫嚴密,尺寸準確,表面平整,強度和剛度優良,不易變形,使用壽命長。若保養得當,則組合鋼模板的周轉次數可達100次以上。組合鋼模板能拼出各種形狀和尺寸,以滿足多種類型建筑物中柱、梁、板、墻、基礎及設備基礎等模板的需求。此外,組合鋼模板還可拼裝成大型工具式模板,如大模板、臺模等。然而,組合鋼模板也存在一些不足:初期投資較大,通常需要周轉使用50次以上才能收回成本。
鋼模板有通用模板和專用模板兩類。通用模板包括平面模板、陰角模板、陽角模板和連接角模板,如圖4.1所示,其規格見表4.1。圖4.1通用模板
3)鋼框木(竹)膠合板模板
鋼框木(竹)膠合板模板是以熱軋異型鋼為鋼框架,以木、竹膠合板等作為面板組合成的一種組合式模板。制作時,面板表面應做一定的防水處理,模板面板與邊框的連接構造有明框型和暗框型兩種。明框型的框邊與面板平齊,暗框型的邊框位于面板之下。
4)無框模板
無框模板主要由三個主要構件組成,即面板、縱肋、邊肋。這三個構件均為定型構件,可以靈活組合,適用于各種不同平面和高度的建筑物、構筑物的模板工程,具有廣泛的通用性。在施工過程中,如遇無框模板損壞,可及時在現場進行更換。
2.現澆框架結構的模板
1)基礎模板
基礎的特點是高度較小而體積較大。在安裝基礎模板前,應核對地基墊層的標高及基礎中心線,并彈出基礎邊線。若基礎是獨立柱基,則將模板中心線對準基礎中心線;若基礎是帶形基礎,則將模板對準基礎邊線。然后校正模板上口的標高,使之符合設計要求。經檢查無誤后將模板釘(卡、栓)牢并撐穩。在安裝柱基礎模板時,應與鋼筋工配合進行。
圖4.2所示為常用的基礎模板。圖4.2基礎模板
2)柱模板
柱子的特點是斷面尺寸不大而高度較大。因此,柱模板的設計主要需解決垂直度控制、施工時的側向穩定性及抵抗混凝土側壓力等問題,同時也應兼顧方便澆筑混凝土、垃圾清理及鋼筋綁扎等施工需求。柱模板底部應預留清理孔,以便于在安裝過程中清理掉落的木屑等垃圾,待垃圾清理干凈且準備澆筑混凝土前再將清理孔釘牢封閉。當柱身較高時,為便于混凝土的澆筑與振搗,確保混凝土質量,應沿柱高每隔約2?m設置一個澆筑孔,澆筑孔的制作方式與底部清理孔的制作方式相同。待混凝土澆至澆筑孔位置時,再釘牢蓋板繼續澆筑。圖4.3所示為矩形柱模板。圖4.3矩形柱模板
3)梁模板
梁的特點是其跨度較大,而寬度相對較小,梁的高度可達到約1?m。梁在承受荷載時,其下部既受到橫向側壓力,又受到垂直壓力。這要求梁模板及其支撐系統具有良好的穩定性和足夠的強度、剛度,以確保其變形量不超過規范所允許的范圍。圖4.4所示為梁模板。圖4.4梁模板
對于圈梁,由于其斷面較小但長度較長,通常除窗洞口及其他特定位置采用架空處理外,其余部分均擱置在墻體上。因此,圈梁模板主要由側模板以及用于固定側模板的卡具組成。底模僅在需要架空的部分使用,若架空跨度較大,則應采用支柱(如琵琶撐)來支撐底模。圖4.5所示為圈梁模板。圖4.5圈梁模板
4)現澆樓板模板
樓板的特點是面積大、厚度薄,因此其對模板產生的側壓力相對較小,底模板所承受的荷載也不大。樓板模板及支撐系統的主要作用是承受混凝土的垂直荷載以及其他施工荷載,確保樓板在澆筑過程中不發生變形或下垂。為了提高安裝效率,現澆樓板模板常采用定型模板,并在尺寸不足處使用零星木材進行補充。圖4.6展示了現澆樓板模板的示意圖。圖4.6現澆樓板模板
3.工具式模板
工具式模板是針對現澆混凝土結構的具體構件(如墻體、柱、樓板等)尺寸,加工制成的定型化模板,能夠實現整支整拆,多次周轉使用,從而推動工業化施工。工具式模板包括大模板、滑升模板和臺模。
1)大模板
大模板是一種大尺寸的工具式模板,主要用于剪力墻或框架-剪力墻結構中剪力墻的施工,同時也可用于筒體結構中豎向結構的構建。每塊大模板通常對應一塊墻面,配合專門的起重吊裝機械使用。通過合理的施工組織設計,可以工業化生產方式在施工現場澆筑鋼筋混凝土墻體。
大模板工程施工的特點是以建筑物的開間、進深、層高為標準化基礎,以大模板為主要施工工具,以現澆混凝土墻體施工為主導工序,組織實現有節奏的均衡施工。
目前,我國采用大模板施工的結構體系主要有以下幾種:內外墻均使用大模板現場澆筑,而樓板、隔墻、樓梯等則采用預制吊裝;橫墻和內縱墻使用大模板現場澆筑,外墻板、隔墻板及樓板則采用預制吊裝;橫墻和內縱墻使用大模板現場澆筑,外墻和隔墻則采用磚砌筑,樓板采用預制吊裝。
一塊大模板主要由面板、加勁肋、豎楞、支撐桁架、穩定機構及附件組成,如圖4.7所示。圖4.7大模板構造示意圖
大模板的組合方案需根據具體的結構體系來確定。對于外墻為預制墻板或砌筑的情況,多采用平模方案,即一面墻使用一塊平模。而對于內、外墻皆需現澆,或內縱墻與橫墻需同時澆筑的情況,則可采用小角模方案(如圖4.8所示),即以平模為主,轉角處輔以∟100?×?10的小角模。此外,對于內、外墻皆現澆的結構體系,除小角模方案外,還可考慮大角模方案(如圖4.9所示),即一個房間四面墻的內模板由四個大角模組合而成,形成一個封閉體系。圖4.8小角模方案圖4.9大角模方案
2)滑升模板
滑升模板(簡稱為滑模)是一種工具式模板,特別適用于現場澆筑高聳的構筑物和高層建筑物等,如煙囪、筒倉、電視塔、豎井、沉井、冷卻塔以及采用剪力墻體系和筒體體系的高層建筑等。在我國,有相當數量的高層建筑采用了滑升模板進行施工。
滑升模板主要由模板系統、操作平臺系統、液壓系統以及施工精度控制系統等部分組成,如圖4.10所示。圖4.10滑升模板
(1)模板系統。模板系統由模板、圍圈(圍檁)和提升架等部分組成。模板用于成型混凝土,并承受新澆混凝土的側壓力,常用材料為鋼模或鋼木混合模板。模板的高度設計需考慮滑升速度以及混凝土達到出模強度(通常范圍為0.2~0.4?MPa)所需的時間,一般高度在1.0~1.2?m之間。圍圈(圍檁)用于支承和固定模板,通常情況下,在模板的上下各布置一道圍圈。
(2)操作平臺系統。操作平臺系統由操作平臺、內外吊架和外挑架組成,是施工操作的主要場所,其承重構件(如平臺桁架、鋼梁、鋪板、吊桿等)需根據其受力情況按照鋼結構或鋼木混合結構的標準進行計算和設計。在采用“滑一澆一”施工工藝時,平臺的中間部分應設計為活動式,以便于在模板滑升后移除該部分以進行混凝土的澆筑。
(3)液壓系統。液壓系統包括支承桿(也稱為爬桿)、液壓千斤頂和操縱裝置等,是驅動滑升模板向上滑升的動力系統。支承桿不僅作為液壓千斤頂向上爬升的軌道,還承擔著滑升模板的承重任務。因此,支承桿的規格必須與所選用的千斤頂相匹配。對于使用鋼珠作為卡頭的千斤頂,支承桿需選用HPB300圓鋼筋;而對于使用楔塊作為卡頭的千斤頂,支承桿可選用HPB300、HRB335、HRB400或RRB400等級的鋼筋。
目前,滑升模板所用的液壓千斤頂有以鋼珠作為卡頭的GYD-35型和以楔塊作為卡頭的QYD-35型等,它們都是起重力為3.5?t的小型液壓千斤頂。GYD-35型液壓千斤頂(如圖4.11所示)目前仍應用較多,其工作原理如圖4.12所示。圖4.11GYD-35型液壓千斤頂圖4.12GYD-35型液壓千斤頂工作原理示意圖
(4)施工精度控制系統。施工精度控制系統主要由提升設備內置的限位調平裝置,以及用于精確觀測和調整滑升模板在施工過程中水平度和垂直度的控制設施組成。在模板滑升過程中,確保整個模板系統能夠平穩、水平地上升,是保障滑模施工質量的關鍵環節,同時也是影響建筑物垂直度的重要因素。
影響平臺水平度與建筑物垂直度的因素有:操作平臺荷載分布不均,導致支承桿受力不均;模板變形或模板錐度不對稱;操作平臺結構剛度不足;模板間摩阻力分布不均;存在水平外力作用;千斤頂工作不同步等。千斤頂工作不同步的原因通常包括部分千斤頂(特別是遠離控制臺的千斤頂)進油、回油不暢,油路布置不合理或密封性能不佳,以及千斤頂的加工精度存在差異等。因此,在滑升過程中如何有效防止平臺傾斜以及在傾斜發生后如何迅速且準確地進行糾偏,是滑模施工中亟待解決的問題。
3)臺模
臺模(又稱為桌模、飛模)是一種由平臺板、梁、支架、支撐系統、調節支腿及配件組成的工具式模板,特別適用于大柱網、大空間的現澆鋼筋混凝土樓蓋施工,尤其是無梁樓蓋結構(即大柱網板柱結構)的施工。臺模的規格尺寸主要取決于建筑結構的開間(柱網)和進深尺寸,以及起重機的吊裝能力。通常,需根據開間(柱網)和進深尺寸來確定是設置一個臺模還是多個臺模。
現澆混凝土板柱結構標準層的樓層采用臺模施工,具有以下特點:一次組裝、整支整拆、重復使用,既節約了支拆用工,又加快了施工速度;臺模能借助起重機從已澆筑完成的樓蓋下方迅速移出,并立即轉移到上一層或同一樓層的另一施工段進行施工,模板無須落地,有效減少了臨時堆放模板的場地需求,尤其適合在用地緊張的鬧市區施工。
臺模按其支承方式可分為有腿式和無腿式兩大類。有腿式臺模進一步細分為立柱式和桁架式,而無腿式臺模則包括懸架式和雙肢柱管架式。
在設計臺模時,需綜合考慮兩個關鍵因素:一是施工項目的規模大小,若相似建筑物數量大,則宜選擇較為定型的臺模,以增加模板的周轉使用次數,從而實現更好的經濟效益;二是要充分考慮現有的資源條件,因地制宜,如充分利用已有的門式架或鋼管腳手架等構成臺模,以實現資源的最大化利用,減少投資,降低施工成本。
4)隧道模板
隧道模板是由若干個半隧道模板根據建筑結構的開間、進深尺寸組拼而成的,特別適用于在施工現場同時澆筑剪力墻結構的墻體和樓板混凝土。半隧道模板的采用有效克服了整體式全隧道模板自重大、對起重設備要求高、使用靈活性不足等缺點。
4.1.3模板安裝及拆除要求
1.模板安裝質量要求
模板及其支承結構的材料、質量應符合規范規定及設計要求。模板安裝時,為了便于模板的周轉和拆卸,梁的側模板應安裝在底模板的外側,次梁模板不應伸入主梁模板的開口內部,同樣地,梁模板也不應伸入柱模板的開口內部。模板安裝完成后,應確保卡緊撐牢,各種連接件、支撐件、加固配件必須安裝牢固,無松動現象;模板拼縫應嚴密,不得出現不允許的下沉與變形。現澆結構模板安裝的允許偏差應符合表4.2的要求。
固定在模板上的預埋件和預留孔洞均不得遺漏,且安裝必須牢固、位置準確,其允許偏差應符合表4.3的要求。
2.模板的拆除
側模板的拆除應在確保混凝土表面及棱角不受損壞的前提下進行,通常要求混凝土強度大于1.2?N/mm2時方可拆除。而底模板的拆除則需嚴格按照《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204—2015)中的有關規定執行,具體可參見表4.4。
4.1.4模板荷載及計算規定
1.荷載
在計算模板及其支架時,可采用下列荷載數值。
(1)對于模板及其支架自重,可根據模板設計圖紙確定。對于肋形樓板及無梁樓板模板自重,可參考下列數據。
①
平板的模板及小楞:定型組合鋼模板為0.5?kN/m2,木模板為0.3?kN/m2。
②
樓板模板(包括梁模板):定型組合鋼模板為0.75?kN/m2,木模板為0.5?kN/m2。
③
樓板模板及支架(樓層高≤4?m):定型組合鋼模為1.1?kN/m2,木模板為0.75?kN/m2。
(2)新澆筑混凝土自重:普通混凝土為25?kN/m2,其他混凝土根據實際重量確定。
(3)鋼筋自重:根據工程圖紙確定。一般梁板結構每立方米鋼筋混凝土的鋼筋自重參考值如下:樓板為1.1?kN;梁為1.5?kN。
(4)施工人員及施工設備產生的荷載。
①
當計算模板及直接支承小楞結構構件時,均布活荷載為2.5?kN/m2,同時需以集中荷載2.5?kN進行驗算,并取兩者中產生的較大彎矩值作為設計依據。
②
當計算直接支承小楞結構構件時,均布活荷載為1.5?kN/m2。
③
當計算支架支柱及其他支承結構構件時,均布活荷載為1.5?kN/m2。對于大型澆筑設備(如上料平臺、混凝土輸送泵等),應根據實際情況進行荷載計算。混凝土堆集高度超過100?mm時,應按實際高度計算荷載。當模板單塊寬度小于150mm時,集中荷載應合理分布在相鄰兩塊模板上。
(5)振搗混凝土時產生的荷載(該荷載作用在有效壓頭高度范圍內):水平面模板為2.0?kN/m2,垂直面模板為4.0?kN/m2。
(6)新澆筑混凝土對模板的側壓力。當采用內部振搗器時,新澆筑的混凝土對模板產生的最大側壓力可按下列兩個公式進行計算,并應取兩者中的較小值作為設計依據:
(7)傾倒混凝土時對垂直面模板產生的水平荷載:使用溜槽、串筒或導管向模板內灌注混凝土時,產生的水平荷載為2?kN/m2;使用容量≤0.2?m3的運輸器具向模板內傾倒混凝土時,產生的水平荷載為2??kN/m2;使用容量大于0.2且小于0.8?m3的運輸器具向模板內傾倒混凝土時,產生的水平荷載為4?kN/m2;使用容量為0.8?m3的運輸器具向模板內傾倒混凝土時,產生的水平荷載為6?kN/m2。
(8)風荷載:應按照現行《建筑結構荷載規范》(GB50009—2012)中的有關規定進行計算。
2.計算模板及其支架時的荷載分項系數
計算模板及其支架的荷載設計值時,應采用荷載標準值乘以相應的荷載分項系數求得。
(1)當荷載類別為模板及其支架自重、新澆筑混凝土自重或鋼筋自重時,荷載分項系數為1.35。
(2)當荷載類別為施工人員及施工設備產生的荷載或振搗混凝土時產生的荷載時,荷載分項系數為1.4。
(3)當荷載類別為新澆筑混凝土對模板側板的側壓力時,荷載分項系數為1.35。
(4)當荷載類別為傾倒混凝土時對垂直面模板產生的水平荷載時,荷載分項系數為1.4。
3.計算規定
(1)計算模板及其支架時,應根據表4.5中的規定進行荷載組合。
(2)驗算模板及其支架的剛度時,允許的變形值應滿足以下要求:對于結構表面外露的模板,其最大變形值不應超過模板構件跨度的1/400;對于結構表面隱蔽的模板,其最大變形值不應超過模板構件跨度的1/250;對于支架的壓縮變形值或彈性撓度,其最大允許變形值應為相應結構計算跨度的1/1000。
【例4.1】
已知某框架結構現澆鋼筋混凝土樓板,其厚度為100?mm,其支模尺寸為3.3?m?×?4.95?m,樓層高度為4.5?m,采用組合鋼模及鋼管支架支模,要求做配板設計及模板結構布置與驗算。
解(1)配板方案。
若模板以其長邊沿4.95?m方向排列,則可列出以下三種方案:
方案(1):33塊P3015?+?11塊P3004,共兩種規格,總計44塊;
方案(2):34塊P3015?+?2塊P3009?+?1塊P1515?+?2塊P1509,共四種規格,總計39塊;
方案(3):35塊P3015?+?1塊P3004?+?2塊P1515,共三種規格,總計38塊。
若模板以其長邊沿3.3?m方向排列,則可列出以下三種方案:
方案(4):16塊P3015?+?32塊P3009?+?1塊P1515?+?2塊P1509,共四種規格,總計51塊;
方案(5):35塊P3015?+?1塊P3009?+?2塊P1515,共三種規格,總計38塊;
方案(6):34塊P3015?+?1塊P1515+?2塊P1509?+?2塊P3009,共四種規格,總計39塊。
方案(3)及方案(5)中模板規格種類及總塊數相對較少,比較合宜。方案(1)(如圖4.13所示)中模板錯縫排列,剛性好,宜用于預拼吊裝的情況。現取方案(3)作為模板結構布置及驗算的依據。圖4.13樓板模板的配板及支撐
(2)模板結構布置。
模板結構布置如圖4.14所示,其內外鋼楞采用矩形鋼管2?×?60?×?40?×?2.5,鋼楞截面抵抗矩W?=?14.58?cm3,慣性矩I?=?43.78?cm4,彈性模量E?=?2?×?105?N/mm2,強度設計值f?=?210?N/mm2。內鋼楞間距為0.75?m,外鋼楞間距為1.3?m。內外鋼楞交點處用
?48?×?3.5鋼管做支架,采用搭接接長方式。各支柱間布置雙向水平上下兩道拉桿,并適當布置剪刀撐。
圖4.14模板結構布置圖
(3)模板結構驗算。
①
每平方米支承面模板荷載。
模板及配件自重(G1):500?N/m2;新澆筑混凝土自重(G2):2500?N/m2;鋼筋自重(G3):110?N/m2;施工人員及施工設備荷載(Q1):2500?N/m2,合計:5610?N/m2。
②
內鋼楞驗算。
內鋼楞計算簡圖如圖4.15所示,懸臂a?=?0.35?m,內跨長l?=?1.3?m,荷載q?=?5610?×?0.75?≈?4210?N/m。圖4.15內鋼楞計算簡圖
支點A彎矩為
支點B彎矩為
③
最大抗彎強度驗算
懸臂端撓度為
④
支柱驗算。
驗算支柱時,模板及其支架自重取1100?N/m2,故水平投影面上每平方米的荷載為
1100?+?2500?+?110?+?2500?=?6210?N/m2
每一中間支柱所受荷載為
1.3?×?1.5?×?6210?=?12?100N?=?12.1?kN
當采用??48?×?3.5鋼管,用扣件搭接接長,橫桿步距為1.5?m時,每根鋼管的容許荷載為13.3?kN,大于支架支柱所受的荷載12.1?kN,故模板及其支架是安全的。
4.1.5模板工程的施工質量檢查與驗收方法
1.主控項目的質量要求
(1)安裝現澆結構的上層模板及其支架時,下層樓板應具有承受上層荷載的承載能力,或加設支架;上、下層支架的立柱應對準,并鋪設墊板。
檢查數量:全數檢查。
檢驗方法:對照模板設計文件和施工技術方案觀察。
(2)在涂刷模板隔離劑時,不得沾污鋼筋和混凝土接槎處。
檢查數量:全數檢查。
檢驗方法:觀察。
(3)底模及其支架拆除時的混凝土強度應符合規范要求。
檢查數量:全數檢查。
檢驗方法:檢查同條件養護試件強度試驗報告。
(4)后澆帶模板的拆除和支頂應按施工技術方案執行。
檢查數量:全數檢查。
檢驗方法:觀察。
2.一般項目的質量要求
(1)模板安裝應滿足下列要求:
①
模板的接縫不應漏漿;在澆筑混凝土前,應對木模板進行澆水濕潤處理,并確保模板內無積水。
②
模板與混凝土的接觸面應清理干凈并涂刷隔離劑,但不得采用影響結構性能或妨礙裝飾工程施工的隔離劑。
③
澆筑混凝土前,模板內的雜物應清理干凈。
④對清水混凝土土工程及裝飾混凝土工程,應使用能達到設計效果的模板。
檢查數量:全數檢查。
檢驗方法:觀察。
(2)對于跨度不小于4?m的現澆鋼筋混凝土梁、板,其模板應按設計要求設置起拱;當設計無具體要求時,起拱高度宜為跨度的1/1000~3/1000。
檢查數量:按規范要求的檢驗批(在同一檢驗批內,對于梁,應抽查構件數量的10%,且不應小于3件;對于板,應按有代表性的自然間抽查10%,且不得小于3間)。
檢驗方法:用水準儀或拉線、鋼尺檢查。
(3)固定在模板上的預埋件、預留孔洞均不得遺漏,且應安裝牢固。
檢查數量:按規范要求的檢驗批(對于梁,應抽查構件數量的10%,且不應小于3件;對于板,應按有代表性的自然間抽查10%,且不得小于3間)。
檢驗方法:用鋼尺檢查。
3.現澆結構模板安裝的偏差
檢查數量:按規范要求的檢驗批(對于梁,應抽查構件數量的10%,且不應小于3件;對于板,應按有代表性的自然間抽查10%,且不得小于3間)。
現澆結構模板安裝的允許偏差和檢驗方法見表4.6。
4.模板垂直度的質量要求
對模板垂直度需嚴格控制,模板安裝前,需對每一塊模板的垂直度進行復測,確認無誤后方可進行安裝。
(2)模板拼裝應緊密配合,工長及質檢員需逐一檢查模板的垂直度和平整度,確保垂直度不超過3mm,平整度同樣不超過2?mm。
(3)模板就位前,應檢查頂模棍的位置、間距是否滿足設計要求及施工規范。
5.頂板模板標高的質量要求
每層頂板應抄測標高控制點,準確測量并標記出混凝土墻上的500線。根據層高2800mm及板厚,沿墻周邊清晰彈出頂板模板的底標高線,確保施工準確性。
6.模板變形的質量要求
(1)墻模支設前,應在豎向梯子筋上準確焊接頂模棍(墻厚每邊減少1?mm,以調整模板
尺寸)。
(2)澆筑混凝土時,應設置分層尺竿,并配備充足照明,實行分層澆筑,每層高度控制在500mm以內,以防止振搗不實或過振導致模板變形。
(3)門窗洞口處應確保混凝土對稱澆筑,以維持模板的受力平衡。
(4)模板支立后,應拉設水平、豎向通線,以便在混凝土澆筑過程中能隨時觀察模板是否有變形、跑位現象。
(5)澆筑前應認真檢查螺栓、頂撐及斜撐的緊固情況,確保無松動。
(6)模板支立完畢后,應禁止將模板與腳手架進行非必要的拉結,以防模板受力不均導致變形。
7.模板的拼縫、接頭的質量要求
(1)模板拼縫、接頭應嚴密,如有不密實現象,應及時使用塑料密封條進行堵塞。
(2)鋼模板發生變形時,應及時進行修整,確保其滿足施工要求。
8.窗洞口模板的質量要求
在窗臺模板下口中間應預留2個排氣孔,以防止混凝土澆筑時產生窩氣現象,從而導致混凝土澆筑不密實。
9.清掃口留置的質量要求
樓梯模板的清掃口應預留在平臺梁下口,清掃口的尺寸應為50mm?×?100mm,以便使用空壓機清掃模板內的雜物。清掃干凈后,應使用木膠合板背訂木方進行固定。
10.跨度要求
對于跨度小于4m的板,通常不考慮設置起拱;跨度為4~6?m的板,應設置10?mm的起拱;跨度大于6m的板,應設置15mm的起拱。
11.與安裝配合的質量要求
在合模前,應與鋼筋、水、電安裝等工種進行充分的協調配合,確保無誤后發放合模通知書,方可進行合模作業。
12.混凝土澆筑的質量要求
在混凝土澆筑過程中,應對所有墻板全長、全高拉設通線,邊澆筑邊校正墻板的垂直度。每次澆筑時,應安排專人負責檢查模板,一旦發現問題,應及時進行處理。
4.2鋼筋工程施工
4.2.1鋼筋的分類、性能和驗收
1.鋼筋的分類按生產工藝的不同,鋼筋可分為熱軋鋼筋、冷軋帶肋鋼筋、冷軋扭鋼筋、鋼絞線、消除應力鋼絲、熱處理鋼筋等。建筑工程中常用的鋼筋按軋制外形可分為光面鋼筋和變形鋼筋(包括螺紋、人字紋及月牙紋等)。
按結構構件類型的不同,鋼筋分為普通鋼筋(主要包括熱軋鋼筋)和預應力筋。普通鋼筋是指鋼筋混凝土結構中的鋼筋和預應力混凝土結構中的非預應力筋。普通鋼筋按強度分為HPB235、HRB335、HRB400及RRB400等四種等級,級別越高,其強度和硬度越高,塑性則逐級降低。預應力筋宜采用預應力鋼絞線、預應力鋼絲,也可采用熱處理鋼筋。強度和伸長率符合要求的冷加工鋼筋或其他類型的鋼筋也可用作預應力筋,但必須符合專門標準的規定。
2.鋼筋的性能與驗收
鋼筋的性能包括鋼筋的化學成分及力學性能(如屈服強度、抗拉強度、伸長率及冷彎性能)。
鋼筋進場時應具備出廠質量證明書或試驗報告單,并按照品種、批號及直徑進行分批驗收。每批熱軋鋼筋的重量不應超過60?t,鋼絞線不超過200?t。驗收內容包括檢查鋼筋的標牌、外觀,并按照相關規定取樣進行機械性能試驗。
常用鋼筋的力學性能見表4.7、表4.8、表4.9和表4.10。
4.2.2鋼筋的配料與鋼筋代換
1.鋼筋配料
鋼筋配料是鋼筋工程施工中的關鍵環節,應由具備良好識圖能力且熟悉鋼筋加工工藝的專業人員進行。1)鋼筋長度
結構施工圖中所標注的鋼筋長度,通常指的是鋼筋外邊緣至外邊緣之間的直線距離,即外包尺寸。外包尺寸是施工中量度鋼筋長度的基本依據。
2)混凝土保護層厚度
混凝土保護層厚度是指受力鋼筋外邊緣至混凝土構件表面之間的最小垂直距離。混凝土保護層的主要功能是保護混凝土結構中的鋼筋免受大氣、水分及其他有害物質的侵蝕,從而防止鋼筋銹蝕。若設計文件未對混凝土保護層厚度作出具體要求,則應遵循表4.11中的相關規定。
3)鋼筋的彎弧內直徑
《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204—2015)對鋼筋的彎鉤和彎折所應采用的彎弧內直徑(即彎心直徑)都作出了明確的規定,鋼筋彎鉤增加長度和彎折量度差值可根據這些規定計算出來。
4)鋼筋的量度差值
鋼筋在彎曲時,其外邊緣伸長而內邊緣縮短,鋼筋的中軸線長度在彎曲前后保持不變。但鋼筋長度的度量采用的是其外包尺寸,因此,對于彎曲后的鋼筋,其外包尺寸與軸線尺寸之間存在一個差值,這個差值稱為量度差值。
5)鋼筋下料長度
在計算鋼筋下料長度時,必須從外包尺寸中扣除量度差值,以確保按鋼筋的軸線實際長度準確下料。
(1)彎鉤增加長度。
根據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204—2015)中的規定,HPB300級鋼筋末端應做180°彎鉤,其彎弧內直徑不應小于鋼筋直徑的2.5倍,彎鉤的彎后平直部分長度不應小于鋼筋直徑的3倍。
因為鋼筋長度的度量依據是其外包尺寸,所以180°彎鉤(如圖4.16(a)所示)增加長度際上是指鋼筋在形成彎鉤后,在外包尺寸基礎上所增加的軸線上的長度。據此,通過簡單的幾何分析和計算,可得每個彎鉤的增加長度計算公式為
180°彎鉤增加長度?=?半圓周長(取鋼筋軸線上的彎弧直徑)?+?平直段長度?-??彎鉤的彎弧外半徑
代入數據可得圖4.16鋼筋彎鉤增加長度計算簡圖
(2)彎折量度差值。
當鋼筋做成90°的彎折(如圖4.16(b)所示)時,彎折處的彎弧內直徑不應小于鋼筋直徑的5倍。鋼筋中部彎折的量度差值與鋼筋的彎心直徑和彎折角度有關。
如圖4.17所示,通過幾何分析和計算,彎折量度差值?=?外包尺寸?-?軸線尺寸,即
式中:α——鋼筋中部的彎折角度(按度數計);
d0——鋼筋的直徑(mm)。圖4.17鋼筋彎折量度差值計算簡圖
按《國家建筑標準設計圖集》的規定,取D?=?5d0代入式(4.3),可求出各彎折角度對應的量度差值。鋼筋彎折量度差值可按表4.12取值。
(3)箍筋下料長度。
除焊接封閉環式箍筋外,箍筋的末端應做彎鉤,彎鉤形式應符合設計要求;當設計無具體要求時,應符合下列規定。
①
箍筋彎鉤的彎弧內直徑,除應滿足與受力鋼筋相同的彎鉤和彎折規定外,尚應不小于受力鋼筋的直徑;
②
箍筋彎鉤的彎折角度:對于一般結構,不應小于90°;對于有抗震要求的結構,應為135°;
③
箍筋彎后平直部分的長度:對于一般結構,不宜小于箍筋直徑的5倍;對于有抗震要求的結構,不應小于箍筋直徑的10倍。
箍筋彎鉤的形式,若設計無要求,則可按圖4.18(b)、(c)加工;對于有抗震要求的結構,應按圖4.18(a)加工。為了計算方便,一般將箍筋彎鉤增加長度和彎折量度差值合并成一項,即箍筋調整值,具體數值見表4.13。計算時,將箍筋的外包尺寸或內包尺寸加上相應的箍筋調整值即得箍筋下料長度。圖4.18箍筋示意圖
【例4.2】
某預制鋼筋混凝土梁L1,斷面b
×
h?=?200?×?500,鋼筋簡圖見表4.14。試計算梁L1中鋼筋的下料長度。
2.鋼筋代換
鋼筋的級別、鋼號和直徑應按設計要求采用,若施工中缺乏設計圖中所要求的鋼筋,則在征得設計單位的同意并辦理設計變更文件后,可按下述原則進行代換。
(1)當構件按強度控制時,可按強度相等的原則代換,稱為“等強度代換”,即代換前后鋼筋的“鋼筋抗力”不小于施工圖紙上原設計配筋的鋼筋抗力,用公式表示為
(2)當構件按最小配筋率配筋時,可按鋼筋面積相等的原則進行代換,稱為“等面積代換”,即As2≥As1。
【例4.3】
某墻體設計配筋為
?14@200,施工現場無此鋼筋,擬用
?12鋼筋代換,試計算代換后每米幾根。
解
因為鋼筋的級別相同,所以可按“面積相等”的原則進行代換。代換前墻體每米設計配筋的根數為
則由式(4.5)可得
故取n2?=?7,即代換后每米7根?12鋼筋。
【例4.4】
某構件原設計用7根?10鋼筋,現擬用
?12鋼筋代換,試計算代換后的鋼筋根數。
解
因為鋼筋的強度和直徑均不相同,所以由式(4.5)可得
故n2?=?7,即用7根?12的鋼筋代換。
鋼筋代換應注意以下事項:
(1)梁的縱向受力鋼筋與彎曲鋼筋應分別進行代換,以保證正截面與斜截面的強度。
(2)當構件受裂縫寬度或抗裂性要求控制時,代換后應進行裂縫或抗裂性驗算。
(3)鋼筋代換后,應滿足構造方面的要求(如鋼筋間距、最小直徑、最少根數、錨固長度、對稱性等)及設計中提出的其他要求。
(4)當鋼筋的品種、級別或規格需做變更時,應辦理設計變更文件,并征得設計單位的同意。
4.2.3鋼筋的連接
1.鋼筋焊接
采用焊接代替綁扎,可改善結構的受力性能,提高工作效率,節約鋼材,降低成本。在結構的有些部位,如軸心受拉和小偏心受拉構件中的鋼筋接頭,應采用焊接。
1)閃光對焊
閃光對焊廣泛應用于鋼筋接長及預應力筋與螺絲端桿的焊接中。對于熱軋鋼筋的焊接,應優先采用閃光對焊,僅在條件不允許時才考慮使用電弧焊。連續閃光對焊所適用的鋼筋上限直徑可參照表4.15。
2)電弧焊
電弧焊是利用弧焊機在焊條與焊件之間產生高溫電弧,使焊條和電弧燃燒范圍內的焊件熔化,待其凝固后,便形成焊縫或接頭。鋼筋電弧焊主要包括幫條焊、搭接焊、坡口焊和熔槽幫條焊四種形式。接下來,將詳細介紹幫條焊、搭接焊和坡口焊,至于熔槽幫條焊及其他電弧焊接方法,請參見《鋼筋焊接及驗收規程》(JGJ18—2012)。
(1)幫條焊。此方法適用于直徑為10~40?mm的各級熱軋鋼筋的焊接,宜采用雙面焊接頭,如圖4.19(a)上圖所示。若條件不允許進行雙面焊,則也可選擇單面焊,焊接接頭如圖4.19(a)下圖所示。幫條最好使用與主筋相同級別和直徑的鋼筋制作,其長度可參考表4.16。如果幫條的級別與主筋的相同,那么其直徑可以比主筋的直徑小一個規格。而當幫條的直徑與主筋的直徑相同時,其級別可以低于主筋一個級別。圖4.19鋼筋電弧焊的接頭形式
(2)搭接焊。此方法僅適用于直徑為10~40?mm的HPB235和HRB335級鋼筋的焊接。在進行焊接時,推薦采用雙面焊,其焊接接頭如圖4.19(b)上圖所示。若無法進行雙面焊,則也可以選擇單面焊,焊接接頭如圖4.19(b)下圖所示。搭接的長度應與表4.16中列出的幫條長度相一致。
鋼筋幫條接頭或搭接接頭的焊縫厚度h應不小于鋼筋直徑的3/10,焊縫寬度b不小于鋼筋直徑的7/10。焊縫的尺寸可參考圖4.20。圖4.20焊接尺寸示意圖
(3)坡口焊。坡口焊分為平焊和立焊兩種方式。與前兩種焊接方式相比,坡口焊能更節省鋼材,特別適用于在現場焊接裝配整體式構件中直徑為18~40mm的各級熱軋鋼筋。在鋼筋坡口平焊時,V形坡口的角度設置為60°,其焊接接頭如圖4.19(c)所示;而在坡口立焊時,坡口角度應為45°,焊接接頭如圖4.19(d)所示。
3)電阻點焊
電阻點焊主要用于焊接鋼筋網片、鋼筋骨架等,適用于直徑為6~14?mm的HPB235、HRB335級鋼筋以及直徑為3~5?mm的冷拔低碳鋼絲。這種方法生產效率高,節約材料,因此得到了廣泛應用。
電阻點焊的工作原理如圖4.21所示。具體而言,是將已經除銹的鋼筋交叉點置于點焊機的兩個電極之間,通過通電使鋼筋發熱至特定溫度,隨后施加壓力使焊點處的金屬熔化并融合。圖4.21電阻點焊的工作原理
4)電渣壓力焊
電渣壓力焊設備主要包括電源、控制箱、焊接夾具以及焊劑盒。對于自動電渣壓力焊設備,還額外包含控制系統和操作箱。焊接夾具(構造示意圖如圖4.22所示)需具備一定剛度,要求結構堅固、使用靈巧,且上下鉗口應同心。上下鋼筋的軸線應盡可能一致,其最大偏移量不得超過0.1d(d為鋼筋直徑),同時也不得超過2?mm。圖4.22焊接夾具構造示意圖圖4.22焊接夾具構造示意圖
5)氣壓焊
氣壓焊接鋼筋是利用乙炔-氧混合氣體燃燒產生的高溫火焰,對已經施加初始壓力的兩根鋼筋端面接合處進行加熱,使鋼筋端部發生塑性變形,并促進鋼筋端面的金屬原子相互擴散。當鋼筋被加熱到1250℃~1350℃(這個溫度相當于鋼材熔點的0.80~0.90,此時鋼筋加熱部位會呈現橘黃色并伴有白亮閃光)時,進行加壓頂鍛,使鋼筋內的原子再結晶,從而實現焊接。
鋼筋氣壓焊接屬于熱壓焊的一種。在焊接加熱過程中,由于加熱溫度控制在鋼材熔點的0.8~0.9,且加熱時間較短,因此鋼筋的熱輸入量相對較少,鋼材并未進入深化液態,從而避免了鋼筋材質的劣化。此外,氣壓焊設備輕巧、靈活、高效,不僅節省電能,而且焊接成本低,能夠進行全方位(豎向、水平和斜向)的焊接操作。目前,這種技術已經在我國得到了廣泛的推廣和應用。
氣壓焊接設備(如圖4.23所示)主要由加熱系統和加壓系統兩大部分組成。圖4.23氣壓焊接設備示意圖
2.鋼筋機械連接
1)鋼筋擠壓連接
鋼筋擠壓連接又稱為鋼筋套筒冷壓連接,其操作過程將待連接的變形鋼筋插入特制的鋼套筒內,隨后利用液壓驅動的擠壓機進行徑向或軸向的擠壓,使鋼套筒發生塑性變形,從而牢固地咬合變形鋼筋,實現連接。鋼筋徑向擠壓連接的原理圖可參考圖4.24。這種方法適用于豎向、橫向以及其他方向的較大直徑變形鋼筋的連接。與焊接方法相比,它具備節省電能、不受鋼筋可焊性限制、不受氣候條件影響、不需要明火、施工簡便以及接頭可靠性高等諸多優點。
圖4.24鋼筋徑向擠壓連接原理圖
鋼筋擠壓連接的工藝參數主要是壓接順序、壓接力和壓接道數。壓接順序是從中間向兩端壓接。壓接力要能保證鋼套筒與鋼筋緊密咬合,壓接力和壓接道數取決于鋼筋直徑、鋼套筒型號和擠壓機型號。
2)鋼筋螺紋套管連接
鋼筋螺紋套管連接分為兩種類型:錐套管螺紋連接和直套管螺紋連接。用于此類連接的鋼套管內壁,通過專用機床加工出螺紋。同時,鋼筋的對接端頭也在套絲機上加工出與套管相匹配的螺紋。如圖4.25所示,在進行連接時,首先要檢查螺紋是否無油污和損傷,然后用手將鋼筋旋入套管中,隨后使用扭矩扳手將其緊固至規定的扭矩值,從而完成連接。鋼筋螺紋套管連接具有施工速度快、質量穩定、對中性好等優點,并且其施工不受氣候條件的影響。圖4.25鋼筋螺紋套管連接示意圖
4.2.4鋼筋的加工
1.鋼筋調直
鋼筋調直通常推薦使用機械方法,同時冷拉工藝也可用于調直。如果冷拉的主要目的是調直而非增強鋼筋的強度,那么在調直過程中應控制冷拉率:對于HPB235級鋼筋,冷拉率不應超過4%;對于HRB335和HRB400級鋼筋,冷拉率不應超過1%。當使用的鋼筋沒有彎鉤或彎折的要求時,可以適當放寬調直的冷拉率限制,但HPB235級鋼筋的冷拉率仍不得超過6%,HRB335和HRB400級鋼筋的冷拉率不得超過2%。對于不允許采用冷拉鋼筋的結構,鋼筋調直的冷拉率必須嚴格控制在1%以下。
2.鋼筋除銹
為確保鋼筋與混凝土之間的握裹力,鋼筋在使用前必須清除其表面的油漬、漆污和鐵銹。鋼筋的除銹通常可通過以下三種方法完成:一是在鋼筋冷拉或調直過程中進行除銹,這種方法對大量鋼筋除銹較為經濟高效;二是利用電動除銹機除銹,這種方法適用于鋼筋的局部除銹,操作便捷;三是采用手工除銹(如使用鋼絲刷、沙盤)、噴沙或酸洗除銹等方法。若在除銹過程中發現鋼筋嚴重銹蝕并已損傷鋼筋截面,或在除銹后鋼筋表面出現嚴重麻坑、斑點傷及鋼筋截面時,應降級使用或予以剔除。
3.鋼筋切斷
鋼筋的切斷可以使用鋼筋切斷機或手動切斷器。手動切斷器一般適用于切斷直徑小于12?mm的鋼筋。鋼筋切斷機分為電動和液壓兩種類型,能夠切斷直徑為40?mm的鋼筋。對于直徑大于40?mm的鋼筋,則常采用氧乙炔焰、電弧切割或鋸斷的方式。鋼筋應按照下料長度進行切斷,且下料長度應力求精確,允許偏差為±10?mm。
4.鋼筋彎曲
鋼筋下料完成后,需根據彎曲設備的特點、鋼筋直徑及彎曲角度進行畫線,以確保鋼筋能夠彎曲成設計所要求的尺寸。當需要彎曲的鋼筋兩邊對稱時,畫線工作應從鋼筋中線開始向兩邊進行。對于形狀較為復雜的鋼筋,可先制作實樣,再依據實樣進行彎曲。鋼筋的彎曲通常使用彎曲機來完成。彎曲機可適用于直徑為6~40?mm的鋼筋,而直徑小于25?mm的鋼筋也可采用扳手進行彎曲。
4.2.5鋼筋的綁扎與安裝
鋼筋的綁扎通常使用20~22號鐵絲(也稱為火燒絲)或鍍鋅鐵絲。需要特別注意的是,22號鐵絲僅適用于綁扎直徑小于12?mm的鋼筋。
(1)鋼筋綁扎應遵循以下規定:
①
鋼筋的交點必須用鐵絲牢固綁扎。
②
對于板和墻的鋼筋網,除外圍兩行鋼筋的相交點需要全部綁扎牢固外,中間區域的相交點可以間隔交錯綁扎,但必須確保受力鋼筋不會發生位移。對于雙向受力的鋼筋網片,所有相交點都必須綁扎牢固。
③
除非設計有特殊要求,梁和柱的箍筋應與受力鋼筋垂直設置。箍筋彎鉤的疊合處應沿受力鋼筋的方向錯開配置。在梁的情況下,箍筋彎鉤應在梁面左右各錯開50%;在柱的情況下,箍筋彎鉤應在柱四角相互錯開。
④
當柱中的豎向鋼筋進行搭接時,角部鋼筋的彎鉤應與模板形成45°角(對于多邊形柱,彎鉤應指向模板內角的平分線;對于圓形柱,彎鉤應與柱模板的切線垂直)。中間鋼筋的彎鉤應與模板成90°角。當使用插入式振搗器澆筑小截面柱時,彎鉤與模板之間的角度不得小于15°。
⑤
在板、次梁與主梁交叉的地方,板的鋼筋應位于最上層,次梁的鋼筋位于中間,而主梁的鋼筋則位于最下層。如果存在圈梁或墊梁,則主梁的鋼筋應位于最上層。
(2)鋼筋的搭接長度及綁扎點位置需遵循以下規定:
①
鋼筋搭接長度的末端與鋼筋彎曲處的距離不得小于鋼筋直徑的10倍,同時鋼筋搭接部位應避免位于構件的最大彎矩處。
②
在受拉區域內,HPB235級鋼筋的綁扎接頭末端需制作彎鉤,而HRB335、HRB400鋼筋則不需要制作彎鉤。
③
對于直徑小于或等于12?mm的受壓HPB235級鋼筋末端,以及軸心受壓構件中任意直徑的受力鋼筋末端,可以不做彎鉤,但其搭接長度應不少于鋼筋直徑的35倍。
④
鋼筋搭接處必須在中心和兩端使用鐵絲牢固綁扎。
⑤
綁扎接頭的搭接長度需滿足《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204—2015)的相關規定。
4.2.6鋼筋工程的施工質量檢查與驗收方法
鋼筋工程的施工質量檢驗需遵循主控項目和一般項目的規定檢驗方法進行。檢驗批的合格質量應滿足以下條件:主控項目的質量必須經抽樣檢驗合格;一般項目的質量同樣需要經抽樣檢驗合格;當采用計數方式進行檢驗時,除非有特殊要求,一般項目的合格點率應至少達到80%,且不得存在嚴重缺陷。同時,整個施工過程應具備詳盡的操作依據和完整的質量驗收記錄。
1.主控項目
(1)進場的鋼筋應按規定抽取試件做力學性能檢驗,其質量必須符合相關標準的規定。
檢查數量:按進場的批次和產品的抽樣檢驗方案確定。
檢查方法:檢查產品合格證、出廠檢驗報告和進場復檢報告。
(2)對于有抗震設防要求的框架結構,其縱向受力鋼筋的強度應滿足設計要求;當設計無具體要求時,對于一、二級抗震等級,檢驗所得的強度實測值應符合下列規定:鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.25,鋼筋的屈服強度實測值與強度標準值的比值不應大于1.3。
檢查數量:按進場的批次和產品的抽樣檢驗方案確定。
檢查方法:檢查進場復驗報告。
(3)受力鋼筋的彎鉤與彎折應符合下列規定:HPB300級鋼筋末端應做180°彎鉤,其彎弧內直徑不應小于鋼筋直徑的2.5倍,彎鉤的平直部分長度不應小于鋼筋直徑的3倍;當設計要求鋼筋末端做135°彎鉤時,HRB335級、HRB400級鋼筋的彎弧內直徑不應小于鋼筋直徑的4倍,彎鉤的平直部分長度應符合設計要求。當鋼筋做不大于90°的彎折時,彎折處的彎弧內直徑不應小于鋼筋直徑的5倍。
除焊接封閉環式箍筋外,箍筋的末端應做彎鉤。彎鉤形式應符合設計要求,當設計無具體要求時,應符合下列規定:箍筋彎鉤的彎弧內直徑除應滿足本條前述的規定外,尚應不小于受力鋼筋的直徑。箍筋彎鉤的彎折角度應符合下列規定:對于一般結構,不應小于90°;對于有抗震等要求的結構,應為135°。箍筋彎后平直部分的長度應符合下列規定:對于一般結構,不宜小于箍筋直徑的5倍;對于有抗震等要求的結構,不應小于箍筋直徑的10倍。
檢查數量:每工作班同一類型鋼筋、同一加工設備抽查不應少于3件。
檢驗方法:用鋼尺檢查。
(4)縱向受力鋼筋的連接方式應符合設計要求。
檢查數量:全數檢查。
檢查方法:觀察。
(5)鋼筋機械連接接頭、焊接接頭應按國家現行標準的規定抽取試件做力學性能檢驗,其質量應符合有關規范的規定。
檢查數量:按有關規范確定。
檢查方法:檢查產品合格證、接頭力學性能試驗報告。
(6)鋼筋安裝時,受力鋼筋的品種、級別、規格和數量必須符合設計要求。
檢查數量:全數檢查。
檢查方法:觀察,用鋼尺檢查。
2.一般項目
(1)鋼筋應平直、無損傷,表面不得有裂紋、油污、顆粒狀或片狀老銹。
檢查數量:進場時和使用前全數檢查。
檢查方法:觀察。
(2)鋼筋調直宜采用機械方法,當采用冷拉方法調直鋼筋時,鋼筋的冷拉率應符合規范的要求。
檢查數量:每工作班同一類型鋼筋、同一加工設備抽查不應少于3件。
檢查方法:觀察,用鋼尺檢查。
(3)鋼筋加工的形狀、尺寸應符合設計要求,其偏差應符合表4.17所示的規定。
檢查數量:每工作班同一類型鋼筋、同一加工設備抽查不應少于3件。
檢查方法:用鋼尺檢查。
(4)鋼筋的接頭應設置在受力較小處,同一縱向受力鋼筋不宜設置兩個或兩個以上接頭。接頭末端至鋼筋彎起點的距離不應小于鋼筋直徑的10倍。
檢查數量:全數檢查。
檢查方法:觀察,用鋼尺檢查。
(5)施工現場應按國家標準《鋼筋機械連接通用技術規程》(JGJ107—2016)、《鋼筋焊接及驗收規范》(JGJ18—2012)的規定對鋼筋機械連接接頭、焊接接頭的外觀進行檢查,其質量應符合有關規范的規定。
檢查數量:全數檢查。
檢查方法:觀察。
(6)當受力鋼筋采用機械連接接頭或焊接接頭時,設置在同一構件內的接頭應相互錯開。縱向受力鋼筋機械連接接頭及焊接接頭連接區段的長度為35d(d為縱向受力鋼筋的較大直徑),且不應小于500?mm。凡接頭中點位于該連接區段長度內的接頭均屬于同一連接區段。在同一連接區段內,縱向受力鋼筋的接頭面積百分率應符合設計要求;當設計無具體要求時,在受拉區不宜大于50%。接頭不宜設置在有抗震設防要求的框架梁端、柱端的箍筋加密區;當無法避開時,對于等強度高質量機械連接接頭,接頭面積百分率不應大于50%。在直接承受動力荷載的結構構件中,不宜采用焊接接頭;當采用機械連接接頭時,接頭面積百分率不應大于50%。
(7)在梁、柱類構件的縱向受力鋼筋搭接長度范圍內,應按設計要求配置箍筋。當設計無具體要求時,箍筋直徑不應小于搭接鋼筋較大直徑的0.25倍;受拉搭接區段的箍筋間距不應大于搭接鋼筋較小直徑的5倍,且不應大于100?mm;受壓搭接區段的箍筋間距不應大于搭接鋼筋較小直徑的10倍,且不應大于200?mm;當柱中縱向受力鋼筋直徑大于25?mm時,應在搭接接頭兩個端面外100?mm范圍內各設置兩個箍筋,其間距宜為50?mm。
檢查方法:觀察和尺量檢查。
(8)鋼筋安裝位置的偏差應符合表4.18的規定。
檢查數量:在同一檢驗批內,對于梁、柱和獨立基礎,應抽查構件數量的10%,且不少于3件;對于墻和板,應按有代表性的自然間抽查10%,且不少于3間;對于大空間結構,墻可按相鄰軸線間高度5?m左右劃分檢查面,板可按縱橫軸線劃分檢查面,抽查10%,且均不少于3面。
檢查方法:詳見表4.18。
4.3混凝土工程施工
4.3.1混凝土的制備制備混凝土時,應選用符合質量標準的原材料,并嚴格按照規定的配合比進行配料。混合料需充分拌和以確保均勻性,從而保證混凝土達到結構設計規定的強度等級。同時,制備過程應滿足設計的特殊要求(例如抗凍、抗滲等性能),確保混凝土的和易性,并遵循節約水泥、降低勞動強度等原則。
1.混凝土的施工配料
1)混凝土的配制強度
混凝土的配制強度應按下式計算:
fcu,o≥fcu,k?+?1.645σ
(4.6)
式中:fcu,o——混凝土的配制強度(MPa);
fcu,k——混凝土立方體抗壓強度標準值(MPa);
σ——混凝土強度標準差(MPa)。
凝土強度標準差宜根據同類混凝土統計資料按下式計算確定:
(4.7)
式中:fcu,i?——統計周期內同一品種混凝土第i組試件的強度值(MPa);
fcu——統計周期內同一品種混凝土n組試件的強度平均值(MPa);
n——統計周期內同一品種混凝土試件的總組數,n≥30。
2)混凝土的施工配合比及施工配料
混凝土的配合比是在實驗室中根據混凝土的配制強度,經過試配和調整而確定的,這種配合比被稱為實驗室配合比。在實驗室配合比中,所使用的砂、石都是不含水分的。然而,在施工現場,砂、石通常會含有一定的水分,且其含水率會隨著氣溫等條件的變化而波動。為了確保混凝土的質量,在施工過程中,需要根據砂、石的實際含水率對原始的實驗室配合比進行調整。經過現場砂、石含水率調整后的配合比被稱為施工配合比。
設實驗室配合比為水泥∶砂∶石?=?1∶x∶y,水灰比為W/C。若現場砂、石的含水率分別為Wx、Wy,則施工配合比為水泥∶砂∶石?=?1∶x(1?+?Wx)∶y(1?+?Wy)。注意,此時的水灰比W/C不變,但在計算加水量時,應扣除砂、石中所含的水分。
【例4.5】
某混凝土實驗室配合比為1∶2.25∶4.45,水灰比W/C?=?0.6,每立方米混凝土水泥用量mc?=?290?kg,現場測得砂、石的含水率分別為3%、1%,求施工配合比及每立方米混凝土各種材料用量。
解
根據實驗室配合比和施工現場材料含水率計算施工配合比,得
水泥用量mc?=?290?kg,按施工配合比計算每立方米混凝土各種材料用量,得:
砂用量為
ms?=?290?×?2.32?=?672.8?kg
石用量為
mg?=?290?×?4.49?=?1302.1?kg
水用量為
mW?=?290?×?0.6?-?2.25?×?290?×?0.03?-?4.45?×?290?×?0.01?=?141.52?kg
2.混凝土攪拌機和攪拌制度
1)攪拌機的選擇
混凝土攪拌是將各種組成材料混合并攪拌成質地均勻、顏色一致且具備特定流動性的混凝土拌和物的過程。如果混凝土攪拌不均勻,那么將無法獲得密實的混凝土,從而影響混凝土的質量。因此,攪拌在混凝土施工工藝中占據重要地位。鑒于人工攪拌混凝土質量參差不齊,水泥消耗量大,且勞動強度較高,所以僅在工程量較小時采用。混凝土攪拌機根據其攪拌原理,可分為自落式和強制式兩類(見圖4.26)。圖4.26混凝土攪拌機工作原理圖
2)攪拌制度的確定
為了獲得質量優良的混凝土拌和物,除正確選擇攪拌機外,還必須正確確定攪拌制度,即投料順序、攪拌時間和進料容量等。
(1)投料順序。投料順序應從提高攪拌質量,減少葉片、襯板的磨損,減少拌和物與攪拌筒的黏結,減少水泥飛揚,改善工作條件等方面綜合考慮確定,常用方法有一次投料法和二次投料法。
①
一次投料法:即在上料斗中先裝石子,再加水泥和砂,然后一次投入攪拌機。在鼓筒內先加水或在料斗提升進料的同時加水。這種上料順序使水泥夾在石子和砂中間,上料時不致飛揚,又不致黏住斗底,且水泥和砂先進入攪拌筒形成水泥砂漿,可縮短包裹石子的時間。
②
二次投料法:又分為預拌水泥砂漿法和預拌水泥凈漿法。預拌水泥砂漿法是先將水泥、砂和水加入攪拌筒內進行充分攪拌,成為均勻的水泥砂漿后,再投入石子攪拌成均勻的混凝土。而預拌水泥凈漿法則是先將水泥和水充分攪拌成均勻的水泥凈漿后,再加入砂和石子攪拌成混凝土。實踐證明,與一次投料法相比,利用二次投料法攪拌的混凝土強度可提高約15%,在強度相同的情況下,可節約水泥約為15%~20%。
(2)攪拌時間。攪拌時間是影響混凝土質量及攪拌機生產率的重要因素之一。攪拌時間過短會導致拌和不均勻,進而降低混凝土的強度及和易性;而攪拌時間過長,則不僅會影響攪拌機的生產率,還可能使混凝土的和易性降低或產生分層離析現象。攪拌時間的長短與攪拌機的類型、鼓筒尺寸、骨料的種類和粒徑,以及混凝土的坍落度等因素密切相關。混凝土攪拌的最短時間(即從全部材料裝入攪拌筒中開始到卸料為止)可參考表4.19來確定。
(3)進料容量。進料容量也被稱為干料容量,指的是攪拌前各材料的體積總和。進料容量Vj與攪拌機攪拌筒的幾何容量Vg之間存在一定的比例關系,通常這個比例Vj/Vg在0.22到0.4之間,對于鼓筒式攪拌機,可以選擇較小的比值。如果進料容量超出規定容量的10%以上,則會導致材料在攪拌筒內沒有足夠的空間進行充分混合,從而影響混凝土拌和物的均勻性;相反,如果裝料過少,則無法充分利用攪拌機的效率。進料容量可以根據攪拌機的出料容量和混凝土的施工配合比來計算。
3.混凝土攪拌站
混凝土拌和物在攪拌站進行集中拌制,可以實現自動上料、自動稱量、自動出料以及集中操作控制。這種機械化和自動化的生產方式大大提高了生產效率,降低了勞動強度,同時也提升了混凝土的質量,從而取得了較好的技術經濟效果。在施工現場,可以根據工程規模、現場條件以及機具設備情況,因地制宜地選擇合適的攪拌方式,例如采用移動式混凝土攪拌站等。
4.3.2混凝土的運輸
對混凝土拌和物運輸的要求是:
(1)在運輸過程中,應保持混凝土的均勻性,避免產生分層離析現象,混凝土運至澆筑地點時應符合澆筑時所規定的坍落度(見表4.20)。
(2)混凝土應以最少的中轉次數和最短的時間從攪拌地點運至澆筑地點,保證混凝土從攪拌機卸出后到澆筑完畢的延續時間不超過表4.21的規定。
(3)運輸工作應保證混凝土的澆筑工作連續進行。
(4)運送混凝土的容器應嚴密,其內壁應平整光潔、不吸水、不漏漿,黏附的混凝土殘渣應經常清除,并應防止暴曬、雨淋和凍結。
混凝土運輸工作主要分為地面運輸、垂直運輸和樓面運輸三種情況。
(1)地面運輸。當運輸距離較遠時,可采用自卸汽車或混凝土攪拌運輸車;在工地內部進行短距離運輸時,常使用載重為1t的小型機動翻斗車,近距離也可采用雙輪手推車。
(2)垂直運輸。目前,混凝土的垂直運輸通常使用塔式起重機、井架或混凝土泵。塔式起重機的優勢在于能夠滿足地面、垂直和樓面運輸需求。混凝土可由地面水平運輸工具或直接從攪拌機卸入吊斗,然后由塔吊運送至澆筑部位進行澆筑。除了塔式起重機,井架也常被用于垂直運輸,具體流程為:在地面,用雙輪手推車將混凝土運至井架的升降平臺,隨后井架將雙輪手推車提升至相應樓層,最后由工人沿樓面鋪設的跳板將手推車推至澆筑地點。此外,井架還可同時運輸其他材料,設備利用率較高。由于在混凝土澆筑過程中,樓面已經安裝模板和綁好鋼筋,因此需要鋪設跳板以方便手推車的通行。
(3)樓面運輸。樓面混凝土的運輸主要依賴雙輪手推車,小型機動翻斗車也是一個可行的選擇。若使用混凝土泵,則通常會配備布料機進行布料。混凝土泵是一種高效的混凝土運輸和澆筑工具,它通過泵產生動力,沿著管道輸送混凝土,能夠一次性連續完成混凝土的水平和垂直運輸。若混凝土泵配備布料桿,則可直接進行混凝土的澆筑作業。
4.3.3混凝土的澆筑與搗實
1.澆筑要求
為確保混凝土工程的質量,混凝土澆筑工作必須滿足下列要求。
(1)防止離析。澆筑混凝土時,當混凝土拌和物由料斗、漏斗、混凝土輸送管或運輸車內卸出時,若其自由傾落高度過大,則粗骨料在重力作用下會克服黏著力而加速下落,其速度會快于砂漿的速度,可能導致混凝土離析。
(2)應采取分層灌注與分層搗實的方法,并確保在前層混凝土凝結之前完成次層混凝土的澆筑,從而保障混凝土的密實性和整體性。
(3)正確留置施工縫。由于混凝土結構大多要求整體澆筑,如果因技術或組織原因導致混凝土不能連續澆筑,并且停頓時間可能超出混凝土的初凝時間,那么應預先在適當位置留置施工縫。這些施工縫的位置應選在結構剪力較小的區域,并便于施工。
例如,柱子的施工縫應留在基礎的頂面、梁或吊車梁牛腿的下方、吊車梁的上方或無梁樓蓋柱帽的下方,如圖4.27所示。
圖4.27柱子的施工縫位置
對于與板連成一體的大截面梁,其施工縫應設在板底面以下20~30mm的位置。若板下有梁托,則施工縫應留置在梁托下方。單向板的施工縫可設置在平行于板短邊的任意位置。對于有主次梁的樓蓋,應沿次梁方向進行澆筑,施工縫則應留在次梁跨度的中間1/3范圍內,如圖4.28所示。墻上的施工縫可設在門洞口過梁跨中的1/3范圍內或縱橫墻的交接處。對于雙向受力的樓板、大體積混凝土結構、拱、薄殼、多層框架等復雜結構,施工縫的設置應按設計要求進行。圖4.28有主次梁樓蓋的施工縫位置
2.澆筑方法
1)多層鋼筋混凝土框架結構的澆筑
澆筑多層鋼筋混凝土框架結構時,首先要合理劃分施工層和施工段。施工層通常根據結構層進行劃分,而每個施工層內施工段的劃分則需綜合考慮工序數量、技術要求以及結構特點等因素。應確保當木工完成第一施工層的模板安裝,并準備轉移至第二施工層的第一施工段時,該施工段澆筑的混凝土強度已達到允許工人在其上進行操作的強度(1.2?MPa)。
在混凝土澆筑前,必須做好充分的準備工作,這包括檢查和清理模板、鋼筋和預埋管線,進行隱蔽工程的驗收,搭設和檢查澆筑用腳手架、走道并進行安全性檢查,根據試驗室提供的混凝土配合比通知單準備和檢查材料,以及準備好施工用具等。
為確保搗實質量,混凝土應分層進行澆筑,具體的分層厚度可參考表4.22。
2)大體積混凝土結構的澆筑
大體積混凝土結構在工業建筑中多用于設備基礎、高層建筑基礎等,而在高層建筑中則多用于厚大的樁基承臺或基礎底板等。由于大體積混凝結構的整體性要求較高,往往不允許留設施工縫,因此需一次連續澆筑完畢。
(1)澆筑方案。為保證結構的整體性,混凝土應連續澆筑,并確保每一處混凝土在初凝前均能被后續澆筑的混凝土覆蓋并搗實,形成整體。根據結構特點的不同,大體積混凝土結構的澆筑方案可分為全面分層、分段分層、斜面分層等(如圖4.29所示)。
圖4.29大體積混凝土澆筑方案圖
①
全面分層。當結構平面面積不大時,可將整個結構分為若干層進行澆筑,即第一層全部澆筑完畢后,再澆筑第二層,如此逐層連續澆筑,直到結束。為保證結構的整體性,要求次層混凝土在前層混凝土初凝前澆筑完畢。若結構平面面積為A(m2),澆筑分層厚為h(m),每小時澆筑量為Q(m3/小時),混凝土從開始澆筑至初凝的延續時間為T(h)(一般等于混凝土初凝時間減去運輸時間),為保證結構的整體性,則這些參數應滿足:
故
②
分段分層。當結構平面面積較大時,全面分層澆筑方案不再適用,此時可采用分段分層澆筑方案。即將結構分為若干段,每段又分為若干層,先澆筑第一段的各層,然后澆筑第二段的各層,如此逐層連續澆筑,直至澆筑完成。為保證結構的整體性,要求下一段的混凝土應在前一段混凝土初凝之前澆筑,并與之搗實成整體。若結構的厚度為H(m),寬度為b(m),分段長度為l(m),為保證結構的整體性,則這些參數應滿足:
③
斜面分層。當結構的長度超過其厚度的3倍時,可采用斜面分層澆筑方案。在此方案中,振搗工作應從澆筑層的斜面下端開始,逐漸上移,且振動器應與斜面垂直。
(2)早期溫度裂縫的預防。由于鋼筋混凝土結構體積大,水泥水化熱易在內部聚集且不易散發,導致內部溫度顯著升高,而外表散熱較快,從而形成較大的內外溫差。這種溫差導致內部產生壓應力,外表產生拉應力。若內外溫差過大,則混凝土表面將產生裂縫。當混凝土內部逐漸散熱冷卻并產生收縮時,由于受到基底或已硬化混凝土的約束,混凝土不能自由收縮,從而產生拉應力。溫差越大,約束程度越高,結構長度越大,則拉應力越大。當拉應力超過混凝土的抗拉強度時,即會產生裂縫(稱為溫度裂縫)。這種裂縫從基底向上發展,甚至可能貫穿整個基礎
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