鋼筋混凝土結構工程論文

1、鄭州大學現(xiàn)代遠程教育土木工程CAD畢業(yè)論文鋼筋混凝土結構工程學 號 名：李勇錕完成時間：2016.10.26鋼筋混凝土結構工程 楊勇錕摘要：本文從鋼筋混凝土工程的發(fā)展歷史階段、使用現(xiàn)狀等展現(xiàn)鋼筋混凝土的良好前景和對社會的重要性，在此基礎上，分項對鋼筋工程和混凝土工程進行簡單介紹，并闡述鋼筋混凝土在建筑施工過程中的一些主要施工要點和施工工藝，同時闡述部分鋼筋混凝土在施工過程中遇到的主要問題和應對的解決措施。關鍵字：鋼筋工程 混凝土工程 鋼筋混凝土施工引言：隨著人們對鋼筋混凝土工程的深入研究，鋼筋混凝土結構工程在土木工程發(fā)展領域得到了更廣泛的應用。普通鋼筋混凝土、預應力鋼

2、筋混凝土、鋼和混凝土的組合結構在應用進一步拓展了混凝土的使用范圍。根據(jù)美國混凝土學會預言，在混凝土的性能將獲得顯著提高，把混凝土的拉、壓強度比從目前的1/10提到1/2，并且具有早強、收縮徐變小的特性；未來將會建造高度600米-900米的鋼筋混凝土建筑，跨度達到500-600米的鋼筋混凝土橋梁，以及鋼筋混凝土海上浮動城市，海底城市，地下城市等。 一、 概述（一）綜合敘述鋼筋混凝土從19世紀開始采用以來，至今僅有一百多年的歷史，雖然與砌體結構，鋼結構，木結構相比歷史不長，但由于混凝土和鋼筋材料性能的不斷改進，結構理論施工技術的進步使其發(fā)展極為迅速。如今，鋼筋混凝土結構已成為目前應用較廣的結構形式

3、之一。隨著我國經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展和人民生活水平的提高，對建筑結構的安全要求也越來越高。鋼筋混凝土結構是由鋼筋和混凝土兩種材料結合成整體共同受力的工程結構。承重的主要構件是用鋼筋混凝土建造的。包括薄殼結構、大模板現(xiàn)澆結構及使用滑模、升板等建造的鋼筋混凝土結構的建筑物。鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力?；炷潦怯伤唷⑸白?、石子和水按一定的比例拌和而成。凝固后堅硬如石，受壓能力好，但受拉能力差，容易因受拉而斷裂。為了解決這個矛盾，充分發(fā)揮混凝土的受壓能力，常在混凝土受拉區(qū)域內(nèi)或相應部位加入一定數(shù)量的鋼筋，使兩種材料粘結成一個整體，共同承受外力。鋼筋混凝土結構的優(yōu)點：1.取材容易：混凝土所用的砂、石一般

4、易于就地取材。另外，還可有效利用礦渣、粉煤灰等工業(yè)廢料。2. 合理用材：鋼筋混凝土結構合理地發(fā)揮了鋼筋和混凝土兩種材料的性能，與鋼結構相比，可以降低造價。3. 耐久性：密實的混凝土有較高的強度，同時由于鋼筋被混凝土包裹，不易銹蝕，維修費用也很少，所以鋼筋混凝土結構的耐久性比較好。 4. 耐火性：混凝土包裹在鋼筋外面，火災時鋼筋不會很快達到軟化溫度而導致結構整體破壞。與裸露的木結構、鋼結構相比耐火性要好。5. 可模性：根據(jù)需要，可以較容易地澆筑成各種形狀和尺寸的鋼筋混凝土結構。6. 整體性：整澆或裝配整體式鋼筋混凝土結構有很好的整體性，有利于抗震、抵抗振動和爆炸沖擊波。缺點：1.自重大。鋼筋混凝

5、土的重力密度約為25kN/m3，比砌體和木材的重度都大。盡管比鋼材的重度小，但結構的截面尺寸較大，因而其自重遠遠超過相同跨度或高度的鋼結構的重量。2.抗裂性差。如前所述，混凝土的抗拉強度非常低，因此，普通鋼筋混凝土結構經(jīng)常帶裂縫工作。盡管裂縫的存在并不一定意味著結構發(fā)生破壞，但是它影響結構的耐久性和美觀。當裂縫數(shù)量較多和開展較寬時，還將給人造成一種不安全感。3.性質(zhì)脆?；炷恋拇嘈噪S混凝土強度等級的提高而加（二）發(fā)展歷程混凝土結構與砌體結構、鋼結構、木結構相比，歷史不長，但自19世紀中葉開始使用后，由于混凝土和鋼筋材料性能的不斷改進，結構理論施工技術的進步使鋼筋混凝土結構得到迅速發(fā)展，目前已經(jīng)

6、廣泛應用于工業(yè)和民用建筑、橋梁、隧道、礦井以及水利、海港等土木工程領域。建筑用混凝土的發(fā)展簡史可以追溯到古希臘、羅馬時代，甚至可能在更早的古代文明中已經(jīng)使用了混凝土及其膠結材料。但直到1824年波特蘭水泥的發(fā)明才為混凝土的大量使用開創(chuàng)了新紀元。至今僅有160多年的歷史。它的發(fā)展大致經(jīng)歷了四個不同的階段。第一階段為鋼筋混凝土小構件的應用，設計計算依據(jù)彈性理論方法。1801年考格涅特發(fā)表了有關建筑原理的論著，指出了混凝土這種材料抗拉性能較差，到1850年法國的蘭博特首先建造了一艘小型水泥船，并于1855年在巴黎博覽會上展出。接著法國的花匠莫尼爾在1867年制作了以金屬骨架作配筋的混凝土花盆并以此獲

7、得專利。后來康納于1886年發(fā)表了第一篇關于混凝土結構的理論與設計手稿。1872年美國人沃德建造了第一幢鋼筋混凝土構件的房屋。1906年特納研制了第一個無梁平板。從此鋼筋混凝土小構件已進入工程實用階段。第二階段為鋼筋混凝土結構與預應力混凝土結構的大量應用，設計計算依據(jù)材料的破損階段方法。1922年英國人狄森提出了受彎構件按破損階段的計算方法。1928年法國工程師弗來西奈發(fā)明了預應力混凝土。其后鋼筋混凝土與預應力混凝土在分析、設計與施工等方面的工藝與科研迅速發(fā)展，出現(xiàn)了許多獨特的建筑物，如美國波士頓市的Kresge大會堂，英國的1951節(jié)日穹頂，美國芝加哥市的Marina摩天大樓，湖濱大樓等建筑

8、物。1950年蘇聯(lián)根據(jù)極限平衡理論制定了“塑性內(nèi)力重分布計算規(guī)程”。1955年頒布了極限狀態(tài)設計法，從而結束了按破損階段的設計計算方法。第三階段為工業(yè)化生產(chǎn)構件與施工，結構體系應用范圍擴大，設計計算按極限狀態(tài)方法。由于二戰(zhàn)后許多大城市百廢待興，重建任務繁重。工程中大量應用預制構件和機械化施工以加快建造速度。繼蘇聯(lián)提出的極限狀態(tài)設計法之后，1970年英國，聯(lián)邦德國，加拿大，波蘭相繼采用此方法。并在歐洲混凝土委員會與國際預應力混凝土協(xié)會（CEB-FIP）第六屆國際會議上提出了混凝土結構設計與施工建議，形成了設計思想上的國際化統(tǒng)一準則。第四階段，由于近代鋼筋混凝土力學這一新的學科的科學分支逐漸形成，

9、以統(tǒng)計教學為基礎的結構可靠性理論已逐漸進入工程實用階段。電算的迅速發(fā)展使復雜的數(shù)學運算成為可能。設計計算依據(jù)概率極限狀態(tài)設計法。概括為計算理論趨于完善，材料強度不斷提高，施工機械化程度越來越高，建筑物向大跨高層發(fā)展。（三）應用前景近年來，隨著高層建筑的發(fā)展，高強度混凝土的應用成為發(fā)展鋼筋混凝土結構的重要途徑，提高混凝土的性能是當今混凝土技術發(fā)展的主要方向之一。與傳統(tǒng)的混凝土相比，高性能高強度混凝土在配比上的有許多優(yōu)點，如強度高，變形小，使用與大跨重載高聳結構；耐久性和抗?jié)B，抗凍性好，能承受惡劣的環(huán)境條件考驗，使用壽命長；能減小截面尺寸，大大降低結構自重和提高結構剛度；能縮短加載齡期，并承受大的

10、預應力，且預應力損失小?；炷恋男栌昧吭絹碓酱螅鄳馁Y源耗用也越來越大，給環(huán)境造成的負擔也越來越大。因此，如何解決現(xiàn)代化建設高速發(fā)展與鋼筋混凝土工業(yè)對環(huán)境污染的矛盾的主要方法就是提高混凝土的耐久性和節(jié)約資源。而高性能混凝土具備這種特點，也是現(xiàn)代社會發(fā)展的必然產(chǎn)物，符合國家的可持續(xù)性反展。據(jù)統(tǒng)計，我國每年建筑用鋼量占鋼材消耗總量的50以上，混凝土用量約15億立方米。如果能夠?qū)⒛壳笆褂玫匿摻詈突炷撂岣咭粋€強度等級，則可以獲得明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，具有廣闊的前景。鋼筋工程技術方面的發(fā)展極為迅速，如新III級鋼將成為普通結構主導性受力鋼筋；低松弛高強鋼絞線將成為預應力結構的主導性受力鋼筋；冷軋

11、帶肋鋼筋的發(fā)展；鋼筋焊接網(wǎng)和粗直徑鋼筋連接技術。在此主要討論冷軋帶肋鋼筋的技術性能。冷軋帶肋鋼筋是我國自20世紀80年代后期引進的技術，是冷拔低碳鋼絲的更新?lián)Q代產(chǎn)品，在現(xiàn)澆混凝土結構中可代換 I級鋼筋，以節(jié)約鋼材，是同類冷加工鋼材中較好的一種。有以下幾種有點：一，鋼材強度高，可節(jié)約建筑鋼材和降低工程造價；二，冷軋帶肋鋼筋與混凝土之間的粘結錨固性能良好；三，伸長率較同類的冷加工鋼材大。冷軋帶肋鋼筋的生產(chǎn)和應用在我國有著廣闊的前景。其強度高，韌性好，工業(yè)化程度高，經(jīng)濟效益好，與其它熱軋活冷拔的鋼筋相比有其突出的優(yōu)點和明顯的社會效益和可觀的經(jīng)濟效益，積極推廣和正確的引導，就能最大程度的滿足經(jīng)濟建設的

12、需要。鋼筋混凝土技術發(fā)展的最初動力是市場技術的最終檢驗也來自市場在中國經(jīng)濟強勁的發(fā)展潮流中鋼筋混凝土新技術層出不窮但每一項技術的成功發(fā)展必須經(jīng)過市場的檢驗來自市場服務于市場接受市場的檢驗這將是技術發(fā)展的必由之路。相信在這之后，鋼筋混凝土發(fā)展前景將更為廣闊。鋼筋混凝土結構在土木工程中的應用范圍極廣，各種工程結構都可采用鋼筋混凝土建造。鋼筋混凝土結構在原子能工程、海洋工程和機械制造業(yè)的一些特殊場合，如反應堆壓力容器、海洋平臺、巨型運油船、大噸位水壓機機架等，均得到十分有效的應用，解決了鋼結構所難于解決的技術問題。我國在鐵路、公路、城市的立交橋、高架橋、地鐵隧道以及水利港口等交通工程中用鋼筋混凝土建

13、造的水閘、水電站、船塢和碼頭已是星羅棋布。目前在中國，鋼筋混凝土為應用最多的一種結構形式，占總數(shù)的絕大多數(shù)，同時也是世界上使用鋼筋混凝土結構最多的地區(qū)。據(jù)發(fā)改委相關數(shù)據(jù)顯示，該地區(qū)其主要原材料水泥產(chǎn)量已于2005達到10.60億噸，占世界總產(chǎn)量48%左右。大型建筑均采用鋼筋混凝土框架結構。二.施工方法（一）預制式砼施工主要方案預制式砼裝配施工主要包括、吊車梁、屋架、屋面板等的吊裝施工工藝，現(xiàn)在著重對以柱的吊裝施工舉例來說明預制式砼施工主要方案的要點，其他裝配式施工方式大致類似。施工過程包括綁扎、吊升、就位、臨時固定、校正、最后固定等工序，具體構件吊裝工藝施工步驟如下：1、三通一平場地準備工作，

14、同時做好基礎準備工作，結合具體施工要求配備必要機械設。2、柱的吊裝 柱的吊裝方法分為直吊法和斜吊法，吊升過程分為旋轉(zhuǎn)法和滑行法。本工程采用兩點綁扎直吊法和滑行法。 3、柱的綁扎 直吊綁扎法：柱翻身后再起吊，剛度較大，抗彎能力增強，柱起吊后成直立狀態(tài)，容易對位。并且采用兩點綁扎直吊法。 3、柱的吊升 滑行法：柱吊升時，起重機只升鉤，起重臂不轉(zhuǎn)動，使柱腳沿地面滑行逐漸直立，然后起重臂小幅度旋轉(zhuǎn)將柱對位插入基礎杯口，柱的綁扎點距杯口近可以用較小起重半徑起吊，起重機升鉤時并不移動重臂，穩(wěn)定安全。 4、柱的就位和臨時固定 柱腳插入杯口后，當柱腳接近杯底時，先進行懸空對位，用八個鋼偰塊或硬木偰從柱的四邊插

15、入杯口，并用撬棍撬動柱腳，使柱身安裝中心線對準杯口安裝中心線，并使柱身基本保持垂直，即可落鉤，將柱腳放置杯底，并復查中線對位。復查無誤后，同時在柱的兩側面對面均勻打緊四周八個楔塊，使柱臨時固定。 5、柱的校正 柱的校正有三個內(nèi)容：平面位置校正、垂直度校正、標高校正。標高校正在基礎準備中杯底超平已進行。平面位置校正在吊裝時柱與杯口對位時進行。校正柱子垂直度需用兩臺經(jīng)緯儀從柱的相鄰兩面同時觀測。測出的實際偏差值大于允許偏差時，應進行校正。垂直度偏差較小時，可以用敲打楔塊法校正，當垂直度偏差較大時，可以用千斤頂校正法、鋼管撐桿法及攬風繩校正法。6、柱的最后固定 為了防止刮風或楔塊松動產(chǎn)生新的偏差，柱

16、子校正后應立即進行最后固定。在柱腳與杯口的空隙中澆筑比柱身混凝土強度等級高一級的細石混凝土。澆筑分兩次進行，第一次澆至楔塊底面，待此混凝土強度達到25%設計強度后，拔出楔塊，在澆筑混凝土以致杯口。待第二次澆筑的混凝土強到70%設計強度以后，方可吊裝上部構件。（二）現(xiàn)澆砼施工主要方案1、施工步驟1）先根據(jù)澆筑段墻體軸線長度和強厚計算出方量，攪拌與混凝土同配比的無石子砂漿，盛放在灰槽之中（一次不宜攪拌太多。若自拌混凝土，可隨時隨拌；若預拌混凝土，可根據(jù)澆筑量分階段攪拌砂漿）。然后澆筑在底端部接槎處約10厚，用鐵鍬均勻入模，不得用泵管直接灌入模內(nèi)，入模應根據(jù)墻體混凝土澆筑順序進行（也根據(jù)現(xiàn)場情況確定

17、混凝土澆筑順序），隨澆筑砂漿隨澆筑混凝土，禁止一次將一段全部澆筑，以免砂漿凝結。2）澆筑時，要將泵管中混凝土噴射在溜槽內(nèi)，由溜槽入模。注意隨時用布料尺桿丈量混凝土澆筑厚度，分層厚度為振搗棒作用有效高度的1.25倍（一般50振搗棒作用有效高度為470），墻體要連續(xù)澆筑，嚴格要按照墻體混凝土澆筑順序圖的要求按順序分層澆筑、振搗。混凝土下料點應分三點布置。在混凝土接槎處振搗密實，澆筑時隨時清理落地灰。3）振搗點要求均勻分部，一般應50，同時根據(jù)鋼筋的密集程度，應配備少量的30振搗棒。4）洞口進行澆筑時，洞口兩側澆筑高度應均勻?qū)ΨQ，振搗棒距洞邊30，從兩側同時振搗，以防洞口變形。5）在鋼筋密集處或墻體

18、鋼筋交叉節(jié)點處，要加強振搗，保證密實。6）在振搗時，要派專人看模，發(fā)現(xiàn)有漲模、移位等情況及時處理，以保證混凝土的結構尺寸及外觀。7）振搗：振搗器的水平移動間距根據(jù)振搗棒的有效半徑確定，振搗上層混凝土時，應插入下層混凝土內(nèi)的深度不小于50，振搗要做到“塊插慢拔” ，并且要上下微微抽動，以使上下振搗均勻。在振搗時，使混凝土表面呈水平，不再顯著下沉、不再出現(xiàn)氣泡表面泛出灰漿為止。振搗中，避免碰撞鋼筋、模板、預埋件等，發(fā)現(xiàn)有位移、變形，與各工種配合及時處理。8）墻上口找平：混凝土振搗完畢，將上口甩出的鋼筋加以整改，木抹子按標高線控制（比頂板底高2-3），將表面找平。注意將施工縫的部位密實成型。9）做好

19、混凝土保溫養(yǎng)護和試塊制作的工作。墻體混凝土試塊要求現(xiàn)場應取一組標養(yǎng)護試塊、備用塊一組（如混凝土方量大，應按試驗要求?。?，1-4組同條件養(yǎng)護試塊（1組為7.5MPa、1組為檢驗1.20 MPa強度。10）按同條件混凝土試塊報告提供的數(shù)據(jù)控制好拆模時間（同條件試塊強度達到1.2MPa）、使拆模時墻體不粘模、不掉角、不裂縫，無混凝土質(zhì)量缺陷，達到光滑平整，質(zhì)量要求達到規(guī)范的要求，養(yǎng)護根據(jù)現(xiàn)場情況提供不同方法。11）墻體混凝土養(yǎng)護：墻體混凝土應派專人養(yǎng)護、養(yǎng)護方法一般為刷養(yǎng)護劑或噴水養(yǎng)護。噴水養(yǎng)護應每隔2h養(yǎng)護一次，養(yǎng)護期不小于7d。刷養(yǎng)護劑時，基層灑水濕潤，待表面無明水時，開始刷養(yǎng)護劑，刷完養(yǎng)護劑后

20、，嚴禁再向墻面噴水養(yǎng)護。2.施工圖解3、應注意的質(zhì)量問題1）墻體爛根：混凝土澆筑前，先均勻澆筑10水泥砂漿，混凝土坍落度要嚴格控制，防止混凝土離析，下部振搗應認真操作。2）洞口位移變形：澆筑時防止混凝土沖擊洞口模板，洞口兩側應對稱、均勻進行澆筑振搗。模板穿墻螺栓應緊固。3）墻面氣泡過多：振搗時應全部排出氣泡，注意“快插慢拔”，至表面不乏氣泡為止，模板表面要潔凈。4）應保護好預留洞、預埋件及預埋套等等。5）秋冬夏季，應注意對墻體的養(yǎng)護，防止風干，引起墻面龜裂。6）對于門窗洞口邊角部分，應用廢竹膠板進行保護。三特殊條件下施工難點（一）.大體積混凝土施工1、定義 混凝土結構實體最小幾何尺寸不小于1m

21、，體積大于1000m3，或預計會因混凝土中水泥水化熱引起的溫度和收縮而導致有害裂縫產(chǎn)生的混凝土工程，都稱之為大體積混凝土。2性質(zhì)體積鋼筋混凝土結構的特點是體積大、整體性要求高，澆筑完畢后的凝結硬化過程，水泥水化作用放出的熱量使砼內(nèi)部溫度逐漸升，水化熱易散出不易散出，導致砼產(chǎn)生極大的內(nèi)外溫差，使砼產(chǎn)生溫差裂縫。如何科學地優(yōu)化施工技術方案，合理組織施工，控制砼內(nèi)外溫差，防止大體積砼裂縫產(chǎn)生，是大體積砼施工質(zhì)量的關鍵問題。3、溫差裂縫產(chǎn)生機理1）早期裂縫大體積混凝土澆筑后水泥具有大量的水化熱，聚集在內(nèi)部不易散發(fā)，混凝土內(nèi)部溫度高，而表面散熱較快，產(chǎn)生內(nèi)外溫差，致使內(nèi)壓、外拉，在表面容易產(chǎn)生裂紋。2）

22、后期裂縫當混凝土內(nèi)部逐步散熱降溫后收縮，由于受到基底或已澆筑混凝土的約束，接觸處產(chǎn)生很大的剪應力，在混凝土正截面產(chǎn)生拉應力，超出極限抗拉強度時，產(chǎn)生裂縫，甚至貫穿整個混凝土斷面。3）防止措施1）選用水化熱低和凝結時間長的水泥。如礦渣硅酸鹽2）水泥/火山灰水泥/粉煤灰水泥。3）加入緩凝劑、減水劑和減少水泥水化熱的摻和料，比如粉煤灰；4）降低澆筑速度或降低澆筑層厚度等；5）降低混凝土入模溫度,控制混凝土內(nèi)外溫差;6）及時對混凝土覆蓋保溫和保濕的材料；7）采取人工降溫的方法（如預埋冷卻水管）或者避開炎熱季節(jié)施工。5、結束語綜上所述，雖然大體積混凝土很容易產(chǎn)生裂縫，但是大量的科學研究以及成功的工程實例

23、都表明：只要我們在設計、施工工藝、材料選擇以及后期的養(yǎng)護過程中能夠充分考慮的各種因素的影響，還是完全可以避免危害結構的裂縫的產(chǎn)生（二）混凝土冬季施工1、冬季施工凍害分析當室外日平均氣溫連續(xù)5d穩(wěn)定低于5時，就應采取冬期施工的技術措施進行混凝土施工?；炷了阅苣Y、硬化并取得強度，是水泥和水進行水化作用的結果。水化作用的速度在一定濕度條件下主要取決于溫度，溫度愈高，強度增長也愈快，反之則慢。當溫度降至0以下時，水化作用基本停止，溫度再繼續(xù)降至-2-4，混凝土內(nèi)的水開始結冰，水結冰后體積增大8%9%，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生冰晶應力，使強度很低的水泥石結構內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋，同時減弱了水泥與砂石和鋼筋之間的

24、粘結力，從而使混凝土后期強度降低。受凍的混凝土在解凍后，其強度雖然能繼續(xù)增長，但已不能再達到原設計的強度等級。試驗證明，混凝土遭受凍結帶來的危害，與遭凍的時間早晚、水灰比等有關，遭凍時間愈早，水灰比愈大，則強度損失愈多，反之則損失少。經(jīng)過試驗得知，混凝土經(jīng)過預先養(yǎng)護達到一定強度后再遭凍結，其后期抗壓強度損失就會減少。一般把遭凍結其后期抗壓強度損失在5%以內(nèi)的預養(yǎng)強度值定為“混凝土受凍臨界強度”。對用普通硅酸鹽水泥的硅酸鹽水泥配制的混凝土，受凍臨界強度為設計的混凝土強度標準值的30%；對用礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土，受凍臨界強度定為設計的混凝土強度標準值的40%。2、冬期施工方案選擇1）養(yǎng)護期間

25、不加熱的方法：蓄熱法、摻外加劑法;2）養(yǎng)護期間加熱的方法：電極、電器加熱法、蒸汽加熱法、感應加熱法、暖棚法;3）綜合法：綜合蓄熱法。混凝土冬期施工條件：室外日平均氣溫連續(xù)5天穩(wěn)定低于+5。根據(jù)當?shù)貧鉁貤l件、施工工期、施工成本、施工能源、原材料供應等方面綜合比較選擇。3、混凝土冬期施工具體措施1）冬期施工充分利用蓄熱法原理，拌制混凝土時應優(yōu)先采用加熱水的方法，當加熱水仍不能滿足要求時，再對骨料進行加熱，或者采用熱拌混凝土法，在混凝土拌制過程中通入大量低壓飽和蒸汽，使混凝土在3090秒的攪拌時間內(nèi)被均勻加熱到45左右。2）配制冬期施工的混凝土，應優(yōu)先選擇硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，其強度等級不得低于42.5Mpa，每立方米混凝土水泥用量不得少于300kg，水灰比不得大于0.6.3）骨料必須清潔，不得含有冰、雪等凍結物。4）攪拌前應用熱水或蒸汽沖洗攪拌