1、钢筋混凝土结构工程论文郑州大学现代远程教育土木工程CAD毕业论文钢筋混凝土结构工程学 号：*姓 名：李勇锟完成时间：2016.10.26钢筋混凝土结构工程 杨勇锟摘要：本文从钢筋混凝土工程的发展历史阶段、使用现状等展现钢筋混凝土的良好前景和对社会的重要性，在此基础上，分项对钢筋工程和混凝土工程进行简单介绍，并阐述钢筋混凝土在建筑施工过程中的一些主要施工要点和施工工艺，同时阐述部分钢筋混凝土在施工过程中遇到的主要问题和应对的解决措施。关键字：钢筋工程 混凝土工程 钢筋混凝土施工引言：随着人们对钢筋混凝土工程的深入研究，钢筋混凝土结构工程在土木工程发展领域得到了更广泛的应用。普通钢筋混凝土、预应力
2、钢筋混凝土、钢和混凝土的组合结构在应用进一步拓展了混凝土的使用范围。根据美国混凝土学会预言，在混凝土的性能将获得显著提高，把混凝土的拉、压强度比从目前的1/10提到1/2，并且具有早强、收缩徐变小的特性；未来将会建造高度600米-900米的钢筋混凝土建筑，跨度达到500-600米的钢筋混凝土桥梁，以及钢筋混凝土海上浮动城市，海底城市，地下城市等。 一、 概述（一）综合叙述钢筋混凝土从19世纪开始采用以来，至今仅有一百多年的历史，虽然与砌体结构，钢结构，木结构相比历史不长，但由于混凝土和钢筋材料性能的不断改进，结构理论施工技术的进步使其发展极为迅速。如今，钢筋混凝土结构已成为目前应用较广的结构形
3、式之一。随着我国经济建设的飞速发展和人民生活水平的提高，对建筑结构的安全要求也越来越高。钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料结合成整体共同受力的工程结构。承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的。包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。混凝土是由水泥、砂子、石子和水按一定的比例拌和而成。凝固后坚硬如石，受压能力好，但受拉能力差，容易因受拉而断裂。为了解决这个矛盾，充分发挥混凝土的受压能力，常在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力。钢筋混凝土结构的优点：1.取材容易：混凝土所用的砂、石一
4、般易于就地取材。另外，还可有效利用矿渣、粉煤灰等工业废料。2. 合理用材：钢筋混凝土结构合理地发挥了钢筋和混凝土两种材料的性能，与钢结构相比，可以降低造价。3. 耐久性：密实的混凝土有较高的强度，同时由于钢筋被混凝土包裹，不易锈蚀，维修费用也很少，所以钢筋混凝土结构的耐久性比较好。 4. 耐火性：混凝土包裹在钢筋外面，火灾时钢筋不会很快达到软化温度而导致结构整体破坏。与裸露的木结构、钢结构相比耐火性要好。5. 可模性：根据需要，可以较容易地浇筑成各种形状和尺寸的钢筋混凝土结构。6. 整体性：整浇或装配整体式钢筋混凝土结构有很好的整体性，有利于抗震、抵抗振动和爆炸冲击波。缺点：1.自重大。钢筋混
5、凝土的重力密度约为25kN/m3，比砌体和木材的重度都大。尽管比钢材的重度小，但结构的截面尺寸较大，因而其自重远远超过相同跨度或高度的钢结构的重量。2.抗裂性差。如前所述，混凝土的抗拉强度非常低，因此，普通钢筋混凝土结构经常带裂缝工作。尽管裂缝的存在并不一定意味着结构发生破坏，但是它影响结构的耐久性和美观。当裂缝数量较多和开展较宽时，还将给人造成一种不安全感。3.性质脆。混凝土的脆性随混凝土强度等级的提高而加（二）发展历程混凝土结构与砌体结构、钢结构、木结构相比，历史不长，但自19世纪中叶开始使用后，由于混凝土和钢筋材料性能的不断改进，结构理论施工技术的进步使钢筋混凝土结构得到迅速发展，目前已
6、经广泛应用于工业和民用建筑、桥梁、隧道、矿井以及水利、海港等土木工程领域。建筑用混凝土的发展简史可以追溯到古希腊、罗马时代，甚至可能在更早的古代文明中已经使用了混凝土及其胶结材料。但直到1824年波特兰水泥的发明才为混凝土的大量使用开创了新纪元。至今仅有160多年的历史。它的发展大致经历了四个不同的阶段。第一阶段为钢筋混凝土小构件的应用，设计计算依据弹性理论方法。1801年考格涅特发表了有关建筑原理的论著，指出了混凝土这种材料抗拉性能较差，到1850年法国的兰博特首先建造了一艘小型水泥船，并于1855年在巴黎博览会上展出。接着法国的花匠莫尼尔在1867年制作了以金属骨架作配筋的混凝土花盆并以此
7、获得专利。后来康纳于1886年发表了第一篇关于混凝土结构的理论与设计手稿。1872年美国人沃德建造了第一幢钢筋混凝土构件的房屋。1906年特纳研制了第一个无梁平板。从此钢筋混凝土小构件已进入工程实用阶段。第二阶段为钢筋混凝土结构与预应力混凝土结构的大量应用，设计计算依据材料的破损阶段方法。1922年英国人狄森提出了受弯构件按破损阶段的计算方法。1928年法国工程师弗来西奈发明了预应力混凝土。其后钢筋混凝土与预应力混凝土在分析、设计与施工等方面的工艺与科研迅速发展，出现了许多独特的建筑物，如美国波士顿市的Kresge大会堂，英国的1951节日穹顶，美国芝加哥市的Marina摩天大楼，湖滨大楼等建
8、筑物。1950年苏联根据极限平衡理论制定了“塑性内力重分布计算规程”。1955年颁布了极限状态设计法，从而结束了按破损阶段的设计计算方法。第三阶段为工业化生产构件与施工，结构体系应用范围扩大，设计计算按极限状态方法。由于二战后许多大城市百废待兴，重建任务繁重。工程中大量应用预制构件和机械化施工以加快建造速度。继苏联提出的极限状态设计法之后，1970年英国，联邦德国，加拿大，波兰相继采用此方法。并在欧洲混凝土委员会与国际预应力混凝土协会（CEB-FIP）第六届国际会议上提出了混凝土结构设计与施工建议，形成了设计思想上的国际化统一准则。第四阶段，由于近代钢筋混凝土力学这一新的学科的科学分支逐渐形成
9、，以统计教学为基础的结构可靠性理论已逐渐进入工程实用阶段。电算的迅速发展使复杂的数学运算成为可能。设计计算依据概率极限状态设计法。概括为计算理论趋于完善，材料强度不断提高，施工机械化程度越来越高，建筑物向大跨高层发展。（三）应用前景近年来，随着高层建筑的发展，高强度混凝土的应用成为发展钢筋混凝土结构的重要途径，提高混凝土的性能是当今混凝土技术发展的主要方向之一。与传统的混凝土相比，高性能高强度混凝土在配比上的有许多优点，如强度高，变形小，使用与大跨重载高耸结构；耐久性和抗渗，抗冻性好，能承受恶劣的环境条件考验，使用寿命长；能减小截面尺寸，大大降低结构自重和提高结构刚度；能缩短加载龄期，并承受大
10、的预应力，且预应力损失小。混凝土的需用量越来越大，相应的资源耗用也越来越大，给环境造成的负担也越来越大。因此，如何解决现代化建设高速发展与钢筋混凝土工业对环境污染的矛盾的主要方法就是提高混凝土的耐久性和节约资源。而高性能混凝土具备这种特点，也是现代社会发展的必然产物，符合国家的可持续性反展。据统计，我国每年建筑用钢量占钢材消耗总量的50以上，混凝土用量约15亿立方米。如果能够将目前使用的钢筋和混凝土提高一个强度等级，则可以获得明显的经济效益和社会效益，具有广阔的前景。钢筋工程技术方面的发展极为迅速，如新III级钢将成为普通结构主导性受力钢筋；低松弛高强钢绞线将成为预应力结构的主导性受力钢筋；冷
11、轧带肋钢筋的发展；钢筋焊接网和粗直径钢筋连接技术。在此主要讨论冷轧带肋钢筋的技术性能。冷轧带肋钢筋是我国自20世纪80年代后期引进的技术，是冷拔低碳钢丝的更新换代产品，在现浇混凝土结构中可代换 I级钢筋，以节约钢材，是同类冷加工钢材中较好的一种。有以下几种有点：一，钢材强度高，可节约建筑钢材和降低工程造价；二，冷轧带肋钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能良好；三，伸长率较同类的冷加工钢材大。冷轧带肋钢筋的生产和应用在我国有着广阔的前景。其强度高，韧性好，工业化程度高，经济效益好，与其它热轧活冷拔的钢筋相比有其突出的优点和明显的社会效益和可观的经济效益，积极推广和正确的引导，就能最大程度的满足经济建设
12、的需要。钢筋混凝土技术发展的最初动力是市场技术的最终检验也来自市场在中国经济强劲的发展潮流中钢筋混凝土新技术层出不穷但每一项技术的成功发展必须经过市场的检验来自市场服务于市场接受市场的检验这将是技术发展的必由之路。相信在这之后，钢筋混凝土发展前景将更为广阔。钢筋混凝土结构在土木工程中的应用范围极广，各种工程结构都可采用钢筋混凝土建造。钢筋混凝土结构在原子能工程、海洋工程和机械制造业的一些特殊场合，如反应堆压力容器、海洋平台、巨型运油船、大吨位水压机机架等，均得到十分有效的应用，解决了钢结构所难于解决的技术问题。我国在铁路、公路、城市的立交桥、高架桥、地铁隧道以及水利港口等交通工程中用钢筋混凝土
13、建造的水闸、水电站、船坞和码头已是星罗棋布。目前在中国，钢筋混凝土为应用最多的一种结构形式，占总数的绝大多数，同时也是世界上使用钢筋混凝土结构最多的地区。据发改委相关数据显示，该地区其主要原材料水泥产量已于2005达到10.60亿吨，占世界总产量48%左右。大型建筑均采用钢筋混凝土框架结构。二.施工方法（一）预制式砼施工主要方案预制式砼装配施工主要包括、吊车梁、屋架、屋面板等的吊装施工工艺，现在着重对以柱的吊装施工举例来说明预制式砼施工主要方案的要点，其他装配式施工方式大致类似。施工过程包括绑扎、吊升、就位、临时固定、校正、最后固定等工序，具体构件吊装工艺施工步骤如下：1、三通一平场地准备工作
14、，同时做好基础准备工作，结合具体施工要求配备必要机械设。2、柱的吊装 柱的吊装方法分为直吊法和斜吊法，吊升过程分为旋转法和滑行法。本工程采用两点绑扎直吊法和滑行法。 3、柱的绑扎 直吊绑扎法：柱翻身后再起吊，刚度较大，抗弯能力增强，柱起吊后成直立状态，容易对位。并且采用两点绑扎直吊法。 3、柱的吊升 滑行法：柱吊升时，起重机只升钩，起重臂不转动，使柱脚沿地面滑行逐渐直立，然后起重臂小幅度旋转将柱对位插入基础杯口，柱的绑扎点距杯口近可以用较小起重半径起吊，起重机升钩时并不移动重臂，稳定安全。 4、柱的就位和临时固定 柱脚插入杯口后，当柱脚接近杯底时，先进行悬空对位，用八个钢偰块或硬木偰从柱的四边
15、插入杯口，并用撬棍撬动柱脚，使柱身安装中心线对准杯口安装中心线，并使柱身基本保持垂直，即可落钩，将柱脚放置杯底，并复查中线对位。复查无误后，同时在柱的两侧面对面均匀打紧四周八个楔块，使柱临时固定。 5、柱的校正 柱的校正有三个内容：平面位置校正、垂直度校正、标高校正。标高校正在基础准备中杯底超平已进行。平面位置校正在吊装时柱与杯口对位时进行。校正柱子垂直度需用两台经纬仪从柱的相邻两面同时观测。测出的实际偏差值大于允许偏差时，应进行校正。垂直度偏差较小时，可以用敲打楔块法校正，当垂直度偏差较大时，可以用千斤顶校正法、钢管撑杆法及揽风绳校正法。6、柱的最后固定 为了防止刮风或楔块松动产生新的偏差，
16、柱子校正后应立即进行最后固定。在柱脚与杯口的空隙中浇筑比柱身混凝土强度等级高一级的细石混凝土。浇筑分两次进行，第一次浇至楔块底面，待此混凝土强度达到25%设计强度后，拔出楔块，在浇筑混凝土以致杯口。待第二次浇筑的混凝土强到70%设计强度以后，方可吊装上部构件。（二）现浇砼施工主要方案1、施工步骤1）先根据浇筑段墙体轴线长度和强厚计算出方量，搅拌与混凝土同配比的无石子砂浆，盛放在灰槽之中（一次不宜搅拌太多。若自拌混凝土，可随时随拌；若预拌混凝土，可根据浇筑量分阶段搅拌砂浆）。然后浇筑在底端部接槎处约10厚，用铁锹均匀入模，不得用泵管直接灌入模内，入模应根据墙体混凝土浇筑顺序进行（也根据现场情况确
17、定混凝土浇筑顺序），随浇筑砂浆随浇筑混凝土，禁止一次将一段全部浇筑，以免砂浆凝结。2）浇筑时，要将泵管中混凝土喷射在溜槽内，由溜槽入模。注意随时用布料尺杆丈量混凝土浇筑厚度，分层厚度为振捣棒作用有效高度的1.25倍（一般50振捣棒作用有效高度为470），墙体要连续浇筑，严格要按照墙体混凝土浇筑顺序图的要求按顺序分层浇筑、振捣。混凝土下料点应分三点布置。在混凝土接槎处振捣密实，浇筑时随时清理落地灰。3）振捣点要求均匀分部，一般应50，同时根据钢筋的密集程度，应配备少量的30振捣棒。4）洞口进行浇筑时，洞口两侧浇筑高度应均匀对称，振捣棒距洞边30，从两侧同时振捣，以防洞口变形。5）在钢筋密集处或墙
18、体钢筋交叉节点处，要加强振捣，保证密实。6）在振捣时，要派专人看模，发现有涨模、移位等情况及时处理，以保证混凝土的结构尺寸及外观。7）振捣：振捣器的水平移动间距根据振捣棒的有效半径确定，振捣上层混凝土时，应插入下层混凝土内的深度不小于50，振捣要做到“块插慢拔” ，并且要上下微微抽动，以使上下振捣均匀。在振捣时，使混凝土表面呈水平，不再显著下沉、不再出现气泡表面泛出灰浆为止。振捣中，避免碰撞钢筋、模板、预埋件等，发现有位移、变形，与各工种配合及时处理。8）墙上口找平：混凝土振捣完毕，将上口甩出的钢筋加以整改，木抹子按标高线控制（比顶板底高2-3），将表面找平。注意将施工缝的部位密实成型。9）做
19、好混凝土保温养护和试块制作的工作。墙体混凝土试块要求现场应取一组标养护试块、备用块一组（如混凝土方量大，应按试验要求取），1-4组同条件养护试块（1组为7.5MPa、1组为检验1.20 MPa强度。10）按同条件混凝土试块报告提供的数据控制好拆模时间（同条件试块强度达到1.2MPa）、使拆模时墙体不粘模、不掉角、不裂缝，无混凝土质量缺陷，达到光滑平整，质量要求达到规范的要求，养护根据现场情况提供不同方法。11）墙体混凝土养护：墙体混凝土应派专人养护、养护方法一般为刷养护剂或喷水养护。喷水养护应每隔2h养护一次，养护期不小于7d。刷养护剂时，基层洒水湿润，待表面无明水时，开始刷养护剂，刷完养护剂
20、后，严禁再向墙面喷水养护。2.施工图解3、应注意的质量问题1）墙体烂根：混凝土浇筑前，先均匀浇筑10水泥砂浆，混凝土坍落度要严格控制，防止混凝土离析，下部振捣应认真操作。2）洞口位移变形：浇筑时防止混凝土冲击洞口模板，洞口两侧应对称、均匀进行浇筑振捣。模板穿墙螺栓应紧固。3）墙面气泡过多：振捣时应全部排出气泡，注意“快插慢拔”，至表面不乏气泡为止，模板表面要洁净。4）应保护好预留洞、预埋件及预埋套等等。5）秋冬夏季，应注意对墙体的养护，防止风干，引起墙面龟裂。6）对于门窗洞口边角部分，应用废竹胶板进行保护。三特殊条件下施工难点（一）.大体积混凝土施工1、定义 混凝土结构实体最小几何尺寸不小于1
21、m，体积大于1000m3，或预计会因混凝土中水泥水化热引起的温度和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土工程，都称之为大体积混凝土。2性质体积钢筋混凝土结构的特点是体积大、整体性要求高，浇筑完毕后的凝结硬化过程，水泥水化作用放出的热量使砼内部温度逐渐升，水化热易散出不易散出，导致砼产生极大的内外温差，使砼产生温差裂缝。如何科学地优化施工技术方案，合理组织施工，控制砼内外温差，防止大体积砼裂缝产生，是大体积砼施工质量的关键问题。3、温差裂缝产生机理1）早期裂缝大体积混凝土浇筑后水泥具有大量的水化热，聚集在内部不易散发，混凝土内部温度高，而表面散热较快，产生内外温差，致使内压、外拉，在表面容易产生裂纹。2
22、）后期裂缝当混凝土内部逐步散热降温后收缩，由于受到基底或已浇筑混凝土的约束，接触处产生很大的剪应力，在混凝土正截面产生拉应力，超出极限抗拉强度时，产生裂缝，甚至贯穿整个混凝土断面。3）防止措施1）选用水化热低和凝结时间长的水泥。如矿渣硅酸盐2）水泥/火山灰水泥/粉煤灰水泥。3）加入缓凝剂、减水剂和减少水泥水化热的掺和料，比如粉煤灰；4）降低浇筑速度或降低浇筑层厚度等；5）降低混凝土入模温度,控制混凝土内外温差;6）及时对混凝土覆盖保温和保湿的材料；7）采取人工降温的方法（如预埋冷却水管）或者避开炎热季节施工。5、结束语综上所述，虽然大体积混凝土很容易产生裂缝，但是大量的科学研究以及成功的工程实
23、例都表明：只要我们在设计、施工工艺、材料选择以及后期的养护过程中能够充分考虑的各种因素的影响，还是完全可以避免危害结构的裂缝的产生（二）混凝土冬季施工1、冬季施工冻害分析当室外日平均气温连续5d稳定低于5时，就应采取冬期施工的技术措施进行混凝土施工。混凝土所以能凝结、硬化并取得强度，是水泥和水进行水化作用的结果。水化作用的速度在一定湿度条件下主要取决于温度，温度愈高，强度增长也愈快，反之则慢。当温度降至0以下时，水化作用基本停止，温度再继续降至-2-4，混凝土内的水开始结冰，水结冰后体积增大8%9%，在混凝土内部产生冰晶应力，使强度很低的水泥石结构内部产生微裂纹，同时减弱了水泥与砂石和钢筋之间
24、的粘结力，从而使混凝土后期强度降低。受冻的混凝土在解冻后，其强度虽然能继续增长，但已不能再达到原设计的强度等级。试验证明，混凝土遭受冻结带来的危害，与遭冻的时间早晚、水灰比等有关，遭冻时间愈早，水灰比愈大，则强度损失愈多，反之则损失少。经过试验得知，混凝土经过预先养护达到一定强度后再遭冻结，其后期抗压强度损失就会减少。一般把遭冻结其后期抗压强度损失在5%以内的预养强度值定为“混凝土受冻临界强度”。对用普通硅酸盐水泥的硅酸盐水泥配制的混凝土，受冻临界强度为设计的混凝土强度标准值的30%；对用矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，受冻临界强度定为设计的混凝土强度标准值的40%。2、冬期施工方案选择1）养护期
25、间不加热的方法：蓄热法、掺外加剂法;2）养护期间加热的方法：电极、电器加热法、蒸汽加热法、感应加热法、暖棚法;3）综合法：综合蓄热法。混凝土冬期施工条件：室外日平均气温连续5天稳定低于+5。根据当地气温条件、施工工期、施工成本、施工能源、原材料供应等方面综合比较选择。3、混凝土冬期施工具体措施1）冬期施工充分利用蓄热法原理，拌制混凝土时应优先采用加热水的方法，当加热水仍不能满足要求时，再对骨料进行加热，或者采用热拌混凝土法，在混凝土拌制过程中通入大量低压饱和蒸汽，使混凝土在3090秒的搅拌时间内被均匀加热到45左右。2）配制冬期施工的混凝土，应优先选择硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其强度等级不得
26、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）骨料必须清洁，不得含有冰、雪等冻结物。4）搅拌前应用热水或蒸汽冲洗搅拌机，搅拌时间应较常温延长50%，其拌制投料顺序时骨料、热水，然后再投入水泥、外加剂。确保混凝土的出机温度不低于15，入模温度不低于5。5）混凝土的运输应尽量缩短运距，运输及浇筑混凝土的容器应有保温措施。6）混凝土在浇筑前，应清除模板和钢筋上的冰雪及污垢，运输和浇筑混凝土用的容器应具有保温措施。混凝土在运输、浇筑过程中的温度应与热工计算的要求相符合，若与要求不符合，则应采取措施进行调整。7）严格控制商品混凝土的质量、外加剂及混凝土的水灰比；
27、缩短混凝土到施工现场等侯的时间，做到随到随浇筑。8）浇筑好的混凝土立即用塑料薄膜覆盖保温，上面再铺一层棉毡保温；延缓混凝土侧模拆除时间，拆除后立即用塑料薄膜和棉毡包裹。9）混凝土冬期施工中使用合适的早强剂、防冻剂、减水剂和引气剂，这样可以起到早强、抗冻、促凝、减水和降低冰点的作用。四结束语 随着社会和经济的不断发展，对钢筋混凝土的使用越来越广泛，对其要求也因不同的工程项目提出更加苛刻的要求，为了适应社会发展的需要，科学家和工程师正在投入大量的时间和资金来研究钢筋混凝土的新性能、新工艺及新技术，以此适应钢筋混凝土在不同的环境条件下都能正常使用并发挥其独特的使用性能。参考文献:1.毛振生.浅谈怎样
28、搞好大体积砼施工.城市建设.2010.122.高胜利.浅析房屋建筑施工中对混凝土的裂缝的控制.城市建设.2010.123.王升涛.浅谈大体积混凝土裂缝的防治J.科技资讯，2006,094.夏军武、贾福萍.结构设计原理.中国矿业大学出版社，2009.085.刘宗仁.土木工程施工.高等教育出版社，2009.016大体积混凝土施工规范GB50496-2009.建设部7.建筑施工起重吊装安全技术规范JGJ 276-2012.中国标准委员会8. 建筑工程冬期施工规程 JGJ104-2010 .中国行业标准委员会9.现浇结构混凝土浇筑施工工艺标准（423-1996）.标准委员会10.混凝土结构工程施工规范GB50666. 中国行业标准委员会
