正文 第三章 鋼筋混凝土結構工程(上)(2 / 3)

(三)模板設計實例

某工程牆體模板采用組合鋼模板組拚。牆高3m、厚18cm、寬3.3m。鋼模板采用P3015(1500mm×300mm)分兩行豎排拚成。內鋼楞采用2根φ51×3.5鋼管,間距為750mm,外鋼楞采用同一規格鋼管,間距為900mm。對拉螺栓采用M18,間距為750mm。

混凝土自重(γc)為24kN/m3,強度等級C20,坍落度為7cm,采用0.6m3混凝土吊鬥卸料,澆築速度為1.8m/h,混凝土溫度為20℃,用插入式振搗器振搗。鋼材抗拉強度設計值:Q235鋼為215N/mm2,普通螺栓為170N/mm2。鋼模的允許撓度:麵板為1.5mm,鋼楞為3mm。試驗算:鋼模板、鋼楞和對拉螺栓是否滿足設計要求。

(一)荷載設計值

1.混凝土側壓力

(1)混凝土側壓力標準值:按式(3-1)和式(3-2)計算。

t0=20+15/200=5.71其中

F1=0.22γct0β1β2υ1/2=0.22×2400×5.71×1×1×1.81/2=40.4(kN/m2)

F2ycH=24×3=72(KN/m2)

取兩者中小值,即F1=40.4(kN/m2)。

(2)混凝土側壓力設計值

F=F1×分項係數×折減係數

=40.4×1.2×0.85=41.21(kN/m)。

2.傾倒混凝土時產生的水平荷載

傾倒混凝土時產生的水平荷載,查表3—2,為4kN/m2

荷載設計值為4×1.4×0.85=4.76(kN/m2)。

3.荷載組合

按表3-4進行荷載組合

F'=41.21+4.75=45.97(kN/m2)

(二)驗算

1.鋼模板驗算

查《施工手冊》,P3015鋼模板(δ=2.5mm)截麵特征

Ixj=26.97×104mm4

Wxj=5.94×103mm3

(1)計算簡圖:簡支梁作為線均布荷載q1=F′×0.3/1000=13.79(N/mm),用於計算承載力q2=F×0.3/1000=41.21×0.3/1000=12.36(N/mm),用於驗算撓度。(2)抗彎強度驗算:鋼模板的彎矩

M=(q1l21)×2/1

=(13.79×3752)×1/2

=97×104(N·mm)鋼模板的抗彎承載能力公式為

δ=W/M

=97×104/5.94×103

=163(N/mm2)<f=215N/mm2(可以)。

(3)撓度驗算:

鋼模板的撓度

ω=q2l1/24EIxj×(-l32+6m2l2+3m3)

=12.36×375/24×2.06×105×26.97×104×(-7503+6×3752×750+3×3753)

=1.28(mm)<[ω]=1.5mm(可以)。

2.內鋼楞驗算

查《施工手冊》可得:2根φ51×3.5鋼管的截麵特征為I=2×14.81×104mm,W=2×5.81×103mm3。

(1)計算簡圖:圖3-14所示連續梁作為線均布荷載

q1=F′0.75/1000=45.97×0.75/1000=34.48(N/mm)用於計算承載力

q1=F×0.75/1000=41.21×0.75/1000=30.9(N/mm),用於驗算撓度。

(2)抗彎強度驗算:由於內鋼楞兩端的伸臂長度(300mm)與基本跨度(900mm)之比,300/900=0.33<0.4,則伸臂端頭撓度比基本跨度撓度小,故可按近似三跨連續梁計算。

內鋼楞的彎矩

M=0.10q1l2=0.10×34.48×9002

抗彎承載能力

σ=M/W

=0.10×34.48×9002/2×5.81×103

=2792.9/11.62

=240.35(N/mm2)215N/mm2(不可以)。

改用矩形鋼管2根60mm×40mm×2.5mm作內鋼楞後,查《施工手冊》可得

I=2×21.88×104mm4

W=2×7.29×103mm3,其抗彎承載力為σ=M/W=0.10×34.48×9002/2×7.29×103

=2972.9/14.58

=191.56(N/mm2)<215N/mm2(可以)。

(3)撓度驗算ω=0.677×q2l4/100EI

=0.677×30.9×9004/100×2.06×105×2×21.88×104

=1.52(mm)<3.0mm(可以)。

3.對拉螺檢驗算

查《施工手冊》可得,M18螺栓淨截麵麵積A=174mm2。

(1)對拉螺栓的拉力

N=F′×內楞間距×外楞間距=45.97×0.75×0.9=31.03(kN)。

(2)對拉螺栓的應力σ=N/A=31.03×103/174=31030/174

=178.3(N/mm2)≈170(N/mm2)

可以,也可改用M20的對拉螺栓。

五、現澆結構模板的拆除

模板的拆除時間取決於混凝土的強度、各個模板的用途、結構的性質、混凝土硬化時的氣溫。及時拆模,可提高模板的周轉率,也可為其他工作創造條件。但過早拆模,混凝土會因強度不足以承擔本身自重,或受到外力作用而變形甚至斷裂,造成重大的質量事故。

1.拆除時間

(1)不承重的側模板拆除時間,應在混凝土強度能保證其表麵及棱角不因拆除模板而受損壞時,方可拆除。一般當混凝土強度達到2.5MPa後,就能保證混凝土不因拆除模板而損壞。

(2)承重模板的拆除時間,在混凝土強度達到表3-5規定的強度(按設計強度標準值的百分率計)後方能拆除。

2.拆除順序

模板的拆除順序一般是先支的先拆,後支的後拆,先拆除非承重模板,後拆除承重板。重大複雜模板的拆除,事先應製定拆模方案。對於肋形樓板的拆除順序,首先是柱模板,然後樓板底模板、梁側模板,最後梁底模板。對框架結構模板的拆除順序一般是柱一樓板一梁側板一梁底板。

多層樓板模板支架的拆除,應按下列要求進行:上層樓板正在澆築混凝土時,下一層樓板的模板支架不得拆除,再下層的樓板模板的支架,僅可拆除一部分,即跨度4m及4m以下的梁下均應保留支架,其間距不得大於3m。

3.拆模時應注意事項

拆模時應盡量避免混凝土表麵及棱角或模板受到損壞,以致整塊下落傷人。拆下的模板,應及時加以清理、修理,按種類及尺寸分別堆放,以便下次使用,有釘子的,要使釘尖向下,以免紮腳。對定型鋼模板,若其背麵油漆脫落,應補刷防鏽漆。在拆模過程中,如發現混凝土質量問題,應暫停拆除,經處理之後,方可繼續拆除。

第二節鋼筋工程

一、鋼筋的分類驗收和存放

1.鋼筋的分類

鋼筋混凝土結構中常用的鋼材有鋼筋和鋼絲兩類。鋼筋分為熱軋鋼筋和餘熱處理鋼筋。熱軋鋼筋分為熱軋光圓鋼筋和熱軋帶肋鋼筋,熱軋帶肋鋼筋的牌號由HRB和牌號的屈服點最小值構成。熱軋帶肋鋼筋分為HRB335、HRB400、HRB500三個牌號。光圓鋼筋的牌號為HPB235(Q235)。餘熱處理鋼筋的牌號為RRB400。鋼筋按直徑大小分為:鋼絲(直徑3~5mm)、細鋼筋(直徑6~10mm)、中粗鋼筋(直徑12~20mm)和粗鋼筋(直徑大於20mm)。鋼絲有冷拔鋼絲、碳素鋼絲及刻痕鋼絲。直徑大於12mm粗鋼筋一般軋成長度為6~12m-根;鋼絲及直徑為6~12mm細鋼筋,一般卷成圓盤。此外,根據結構的要求還可采用其他鋼筋,如冷軋帶肋鋼筋、冷軋扭鋼筋、熱處理鋼筋及精軋螺紋鋼筋等。

2.鋼筋的驗收

鋼筋是否符合質量標準,直接影響結構的使用安全。在施工中必須加強對鋼筋進場驗收和質量檢查工作。

鋼筋進場應持有出廠質量證明書或實驗報告單。每捆或每盤鋼筋均應有標牌。鋼筋進場後應按品種、批號與直徑分批驗收。並分別堆放不得混雜。驗收的內容包括查對標牌、外觀檢查,並按規定抽取試樣進行機械性能試驗,檢查合格後方準使用。

鋼筋的外觀檢查:鋼筋表麵不得有裂縫、結疤和折皺;鋼筋表麵的凸塊不得超過螺紋的高度;鋼筋的外形尺寸應符合技術標準規定。

鋼筋抽樣檢驗:熱軋鋼筋檢驗以60t為一批,不足60t也按一批計,每批鋼筋中任意抽取兩根,每根鋼筋各截取一套試件,每套試件為兩根。其中一套做拉力試驗,測定其屈服點、抗拉強度和伸長率;另一套做冷彎試驗。鋼絲的檢驗以3t為一批,每批要逐盤檢查鋼絲的外觀和尺寸。鋼絲表麵不得有裂縫、毛刺、劈裂、損傷和油跡等。每一批中取10%盤(並不少於6盤),並從每盤鋼絲兩端截取試件一套,每套兩根,分別進行拉力和冷彎試驗。

在鋼筋加工過程中,如發現脆斷、焊接性能不良或機械性能異常時,則應進行鋼筋的化學成分檢驗。

3.鋼筋的存放

當鋼筋運進施工現場後,必須嚴格按批分等級、牌號、直徑、長度掛牌分別存放,並注明數量,不得混淆。鋼筋應盡量堆入倉庫或料棚內。條件不具備時,應選擇地勢較高,土質堅實,較為平坦的露天場地存放。在倉庫或場地周圍挖排水溝,以利泄水。堆放時鋼筋下麵要加墊木,離地不宜少於200mm,以防鋼筋鏽蝕和汙染。鋼筋成品要分工程名稱和構件名稱,按號碼順序存放。同一項工程與同一構件的鋼筋要存放在一起,按號掛牌排列,牌上注明構件名稱、部位、鋼筋類型、尺寸、鋼號、直徑、根數,不能將幾項工程的鋼筋混放在一起。同時不要和產生有害氣體的車間靠近,以免汙染和腐蝕鋼筋。

二、鋼筋的冷加工

鋼筋的冷加工是充分發揮材料的效用、節約鋼材和滿足預應力鋼筋要求的重要途徑,最常用的冷加工方法有冷拉和冷拔兩種。

(一)鋼筋的冷拉

鋼筋冷拉是指在常溫下將鋼筋進行強力拉伸,使拉應力超過屈服強度產生塑性變形,達到提高強度和節約鋼材的目的。

1.鋼筋冷拉的原理

簡單地說是利用鋼筋“變形硬化”的性質來提高鋼筋強度。也就是說,鋼筋受力的應力超過屈服強度後,會產生塑性變形。當卸去荷載,鋼筋發生彈性回縮,但有殘餘變形。再次加荷後會獲得新的應力應變曲線,由於新的應力應變曲線的屈服點明顯高於冷拉前的屈服點,所以提高了鋼筋的強度。

鋼筋冷拉後,出現兩種效應:其一是鋼筋屈服點提高了(一般可達25%~30%)、塑性降低(變脆),這種現象稱變形硬化。其二是鋼筋冷拉後不加任何外力的情況下,屈服強度會隨著時間的推移而提高,稱時效硬化。這是因為冷拉鋼筋內部存在著內應力,晶格變形仍在繼續著,直至穩定為止。故冷拉鋼筋隻有在時效硬化後才具有穩定的強度。對於HPB235、HRB335級鋼筋,在常溫下一般要經過15~20天才能完成這一過程,這種時效方法叫自然時效;為加速時效可對鋼筋進行加溫,這種方法叫人工時效。HPB235、HRB335級鋼筋加溫至100℃,2h即可完成時效過程;HRB400、HRB500及RRB400級鋼筋在常溫下難以完成時效過程,必須采用人工時效,隻需通電加熱至120~200℃經過15~20min即可完成這個時效過程。

2.鋼筋冷拉控製方法

鋼筋冷拉控製可用控製冷拉率或控製冷拉應力兩種方法。

(1)控製冷拉率法:控製冷拉率時,冷拉率控製值必須經試驗確定。測定同爐批鋼筋冷拉率的冷拉應力,應按表3-6規定的冷拉應力選用。冷拉率的測定方法:從需要冷拉的鋼筋中截取不少於4個試件,分別在試驗機上按表3-6規定的冷拉應力作拉伸試驗。求出每個試件的冷拉率,再取算術平均值作為該批鋼筋冷拉時的控製冷拉率。這種方法操作簡便,但是冷拉後應力精度不夠精確。所以在無法分清爐批的熱軋鋼筋不應采用控製冷拉率法。