國家級精品公開課 | 建築施工技術 P7 - 混凝土結構工程1

好 這節課我們要開始講混凝土結構工程 那麼 鋼筋混凝土結構呢 可以分為線膠整體式跟裝配式兩大類 那麼我們這一章呢 主要介紹線膠的混凝土結構 線膠混凝土結構工程呢 包括了這三個主要的工種工程 鋼筋工程 模板工程 以及呢 混凝土工程 首先我們講鋼筋工程 那麼學習鋼筋工程的時候呢 我們要先了解一下鋼筋的種類 鋼筋的分類有非常多種 按照生產工藝來分呢 可以分為熱砸鋼筋 餘熱處理帶熱鋼筋 按化學成分來分 可以分為碳素鋼鋼筋 跟普通低合金鋼鋼筋 碳素鋼鋼筋呢 按照含碳量的多少 又可以分為低碳鋼 中碳鋼 跟高碳鋼 含碳量低於0.25%的屬於低碳鋼 含碳量在0.25%到0.7%之間的屬於中碳鋼 含碳量0.7%到1.4%屬於高碳鋼 那普通低合金鋼鋼筋呢 是在低碳鋼和中碳鋼的成分當中 給它加入了少量的合金元素 那麼加了之後呢 它的強度跟綜合性能呢 都會提高 這裡面的合金元素 有鈦 防冷 等等 含量呢 一般不超過總量的3% 按照閘制的外型呢 可以分為這種官圓的鋼筋 變形鋼筋 以及呢 金閘螺紋鋼筋 那麼這種金閘螺紋鋼筋呢 主要是用在運力混凝土結構裡面 按直徑的大小呢 可以分為鋼絲 矽鋼筋 中粗鋼筋跟粗鋼筋 直徑3到5毫米的屬於鋼絲 直徑在6到10毫米之間的屬於矽鋼筋 那麼直徑呢 12到20毫米的屬於中粗鋼筋 大於20毫米的屬於粗鋼筋 鋼筋呢 按照供應形式來分 又可以分成這種盤圓的鋼筋 它的直徑呢 不大於10毫米 還有這種直條的鋼筋 那麼直條鋼筋它的長度呢 6到12米 首先我們看一下熱閘的鋼筋 熱閘鋼筋呢 用的是非常多的 它是經過熱閘成型並且自然冷卻的成品鋼筋 主要有兩種 熱閘的官園鋼筋 我們可以用HPB表示 熱閘的帶熱鋼筋可以用HRB來表示 那麼HPB 這裡面的H指的就是生產工藝 hot lower 那麼這裡面就是取它什麼呢 第一個了 hot 表面形狀這是P plane 平的 這就是官園 然後呢 B 就是指鋼筋 300 HPB 300 這裡面300呢 是屈服強度 HRB 400 那麼H呢 還是熱閘 R指的是rib rib就是什麼呢 帶熱 然後B也是bar 400呢 是強度等級 當然還有其他的強度等級 那麼這個表裡面呢 就是熱閘鋼筋的力學性能 它給出了屈服強度 抗拉強度 生產率 以及呢 冷彎性能的一些指標 那麼前面的這一些力學指標 屈服強度 抗拉強度 生產率 我們可以通過拉伸實驗來獲得 讓我們看一下拉伸實驗的動畫 這個鋼筋受到拉力 它的應力應變關係呢 彈性段 這邊呢 屈服平臺 然後呢 強化段 最後呢 縮近了 進縮階段 好 那麼強度等級呢 我們看一下 對於官員的鋼筋 HPB300 也就是它的屈服強度 300 HRB的 有下面這麼幾種 335 400 500 那麼這裡面呢 我們可以看到 有一個什麼呢 F HRB F 加了F是什麼東西呢 矽晶粒的 矽晶粒 F呢就是Fine Fine Fine就是矽的 全稱來講 Fine Grains Fine Grains 矽晶粒 那麼隨著這個強度等級的增加 我們看一下這個生產率 生產率是什麼呢 強度等級越高 生產率變小了 因此呢我們有 強度等級越高 強度跟硬度那肯定就越高了 速性降低了 這一個生產率呀 就是反映了速性 上面這個圖呢 就是熱閘的官員鋼筋 下面呢這兩張圖啊 就是熱閘的戴勒鋼筋 另外一種魚勒處理的鋼筋 魚勒處理鋼筋呀 它是熱閘成型以後 立即川水 進行表面控制冷卻 然後呢利用心目的魚勒 自身完成回火處理 所得到的鋼筋 它的表面是月牙勒 它的強度 用這個RRB來表示 R呢 就是Remade Heat Treatment 魚勒處理 後面也是一樣的 戴勒鋼筋 那麼鋼筋進產的時候 也要進行驗收 驗收的內容呢 包括了標牌 外觀的檢查 並且呢要按照有關的規定取樣 進行力學性能的實驗 那麼這張圖啊就是 出產的標牌 在標牌裡面呢 反映了哪一些信息 有產名 生產日期 鋼號 爐罐號 鋼筋的級別直徑等等 同時呢出產的時候還應該有 出產的質量證明書或者實驗報告書 另外一個呢就是外觀的檢查 那麼要求熱砸鋼筋的表面 不得有裂縫結疤跟折疊 那麼表面允許有凸塊 但是這個凸塊的高度 不能超過恆熱的最大高度 而且呢外形尺寸應該符合規定 第三個呢就是要進行取樣檢驗 那麼取樣要取多少呢 從每批次鋼筋中任選兩根 也要任選 每根取兩個試樣 那兩個試樣 一個呢是進行拉伸實驗 另外一個呢進行彎曲實驗 那麼實驗結果 如果有一下不符合規定 就應該從同一批次當中 另取雙倍的數量來重新做 那麼如果有一個事件又不合格 那麼這批次的鋼筋呢 就為不合格品 應該降級使用 好我們看一下 看證方面的一些要求 對於有看證設防要求的結構 縱向收力鋼筋性能呢 應該滿足設計的要求 如果設計沒有明確規定 那麼對於一二三級的 看證等級的設計的框架 以及呢斜撐構建 它的縱向收力鋼筋 應該採用排號帶E的 也就是說在之前的 熱閘鋼筋當中 後面呢加一個E 那麼這種帶E的鋼筋呀 進行檢驗呢 要求要做到下面的這些要求 首先鋼筋的抗拉強度實測值 注意是抗拉強度實測值 跟屈服強度實測值 它的比值呢 不應小於1.25 不應小於 也就大於等於呀 那麼這個比值啊 我們把它叫做強驅比 為什麼要規定這個呢 要保證這個鋼筋 有一定的安全儲備 那麼鋼筋的屈服強度實測值 跟屈服強度的標準值 它的比值呢 不應大於1.3 這裡是不應大於 那麼這個比值呢 我們可以把它叫做超強比 或者超驅比 第三個要求 鋼筋在最大拉力下 總生產率不得小於9% 來規定了這個總生產率 也就是說我要保證 這個鋼筋還應該有 一定的變形能力 那麼在使用中 對於熱閘鋼筋的質量 有疑問或者呢 類別不明的時候 就需要做拉伸實驗 跟冷彎實驗 然後呢 根據這個試驗結果 來確定類別 才能使用 但是呢 對於這種鋼筋 不宜用作主要承重結構的重要部位 熱閘鋼筋在加工過程中 如果發現了鋼筋脆斷 焊接性能不良 或者呢 力學性能顯著不正常的時候 可以進行 就應該進行化學成分的檢驗 或者呢 其他的專項檢驗 那麼下面的這個圖呢 是鋼筋的堆放 堆放的時候 要做到不得損壞標誌 而且呢 它應該根據品種規格排號 按批分別掛牌堆放 你看掛牌堆放 還要標明數量 接下來 鋼筋的連接 鋼筋連接 這是一個很重要的內容 它的連接方法呢 有板紮連接 焊接連接 跟機械連接 那麼板紮連接呢 主要是用在直徑比較小的鋼筋 因為我這個鋼筋直徑如果比較大的話 才用板接 那麼板接呢 就要求有什麼呢 搭接長度 這時候呢 你直徑又大 而且搭接長度又長 耗鋼量比較大 而且呢 力學受力狀態不太好 這個節點呢 不可靠 焊接連接 應該優先採用 焊接連接呢 它的方法也比較多 成本呢 又比較低 質量可靠 那如果 有一些場合 不能焊接 那麼我們可以採用 機械連接 機械連接呢 它也具有一系列的特點 無明火作業 設備簡單 節約能源 又不受氣候條件的影響 還可以全天候的使用 施工 連接呢 可靠 技術也比較容易 適用範圍呢 很廣 好 下面我們看一下 鋼筋的焊接 首先 焊接的形式 有兩種 壓焊 跟熔焊 那麼 焊接方法當中 閃光對焊 電阻點焊 氣壓焊 等等 輸於壓焊 變活焊 變渣壓力焊 是輸於熔焊 接下來呢 我們就 把幾種常用的方法 介紹一下 第一種 閃光對焊 那麼閃光對焊呢 是輸於壓焊 它 是利用對焊機 使兩段鋼筋 接觸 然後呢 通上低電壓 強電流 鋼筋 加熱到一定程度以後 這邊 端部這邊 就變亂了 然後呢 我們再施加一個 頂段的壓力 這樣呢 就形成了 對焊的接頭 我們先來看一個動畫 一端固定著 另外一端是可移動的 這邊呢 就形成了 這個閃光的現象 再加一個 頂段壓力 最後呢 形成 這種對焊的接頭 我們看一下這個圖 那麼 這是一根鋼筋 這個鋼筋呢 固定在 這個固定支座 固定支座這邊呢 有固定電極 所以這邊固定的 另外一端呢 是可動的 有可動電極 還有滑動的支座 同時呢 在這邊有一個 頂壓機構 可以施加 這個頂段的壓力 那麼這個圖呢 就是閃光的對焊機 這邊呢 是對焊作業之前 要先把這個鋼筋 給它固定起來 另外一端 可以移動 這個是 鋼筋在對焊過程中 形成了這種閃光的現象 這個是對焊的接頭 那麼來看一段 閃光對焊的視頻 對焊機 鋼筋固定 另一端 來 閃光現象 然後最後加頂段壓力 就形成了接頭 這個是已經焊完的接頭 在閃光對焊當中 我們常採用 連續閃光 預熱閃光焊 以及呢 閃光預熱閃光焊 那麼連續閃光焊呢 包括了兩個過程 一個是連續閃光 另外一個就是頂段的過程 施焊的時候呢 將這個電源 閉合 端部輕微接觸 然後呢 這個接觸的這個地方 很快就融化掉 形成閃光現象了 接下來呢 移動鋼筋 形成連續閃光 然後接頭呢 加熱 燒屏 要去掉雜質 以及氧化膜 最後呢 馬上施加這個軸線壓力 頂段 兩根鋼筋 焊牢在一起了 那麼這種方法 宜用於焊接直徑25毫米以下的 300到400兆趴的鋼筋 尤其是直徑比較小的鋼筋 那麼預熱閃光焊呢 就是在連續閃光焊前面 又多了一個預熱的過程 那麼多了這個預熱 使得它能夠用在什麼呢 直徑比較大的情況 而且呢 端面要比較平整 它多了這個過程 能夠使得端部受熱比較均勻 第三種 閃光預熱閃光焊 這個是在預熱閃光焊的前面 又多了一個什麼呢 閃光的過程 因此呢 它也可以用在什麼呢 大直徑的鋼筋 但是它又多了一個閃光 使得它又能夠用於 端部不平整的鋼筋 前面我們預熱閃光焊是什麼呢 端面比較平整 這個呢 可以用在端部不平整的 你看 不平整的鋼筋端面呢 燒化平整掉了 最後呢 再加壓頂撞 那麼對於RB400級的鋼筋 也就是預熱處理的 那麼鋼筋呢 對於氧化 脆化以及過熱比較敏感 會產生一些缺陷 接頭呢 很容易脆斷 因此我們可以採用這種 焊後通電熱處理的方法 對這個接頭進行一次回火 退火或者高溫回火的處理 使得呢 達到消除熱影響區產生的 這種脆性組織 改善脆性的不利 改善這個塑性的不利 那麼最後呢 這個是在低溫的環境條件下 進行焊接 那麼如果環境溫度低於-5攝氏度 我們就說它是屬於什麼呢 低溫對焊 那麼低溫焊接啊 它很容易產生這種脆硬的現象 使得內硬力增大 因此呢 應該減小溫度梯度 以及冷卻的速度 因此 已採用預熱閃光焊 或者呢 閃光預熱閃光焊 那麼乾精的焊接質量 跟它的參數 焊接的參數有關 焊接的參數呢 有調升長度 消化流量 預熱流量 消化速度 頂段流量 頂段速度 以及呢 變壓器極次等等 那麼我們看一下這個圖 這個圖裡面呢 就有部分的參數 比如像 A 這邊 那麼這個A呢 就是調升長度 調升長度呢 就是乾精 從這個什麼呢 伸出電極前口的這段距離 那麼這個調升長度啊 它隨著乾精排號直徑加大而增長 主要呢 就是要減緩接頭溫度梯度 以及呢 防止熱影響區產生脆硬的組織 因此呢 要合理地選擇 這一個調升長度的尺寸 對於HRB400 或者HRBF400 等等乾精的時候呢 這個取值 移為40到60毫米 那麼這個圖裡面 B B1 B2 就是燒化的流量 C C2 這個是頂段流量 那麼頂段流量呢 又分為有電頂段跟無電頂段 有充電的那個頂段 就是有電頂段 那麼電斷開以後的頂段呢 就屬於無電的頂段 那麼這裡面呢 取值 3到7毫米為宜 這個是頂段的流量 你如果取太大了 頂段流量太大了 那麼你這個對接的接頭啊 很容易就過大的 形成這種蹲出頭 如果太小 那麼你焊份的結合就不好 那麼焊完以後 應分批進行外觀檢查和力學性能的實驗 外觀呢 要看一看表面有沒有裂紋 有沒有明顯的燒傷 以及呢這個接頭處 彎折角還有軸線 有沒有符合要求 而力學性能的實驗呢 從每批接頭當中 隨機竊取六個接頭 那麼三個呢 做拉伸的實驗 三個做彎曲實驗 然後第二種 電弧焊 那麼電弧焊呢 是屬於龍焊 它不僅呢可以用在 鋼筋的連接上 也在鋼結構當中 廣泛的採用 那麼它呢是利用這個弧焊機 弧焊機用的比較多的是這種交流的弧焊機 使得焊條焊件產生了高溫 那麼在一定區域呢 焊條焊件融化 這樣呢 等到它能凝固 就形成了這個焊縫或者接頭 我們看一下 這個呢就是電弧焊的施工過程 電弧焊 它的接頭形式呢 主要有這麼幾種 有斑條的 這個就斑條了 這叫斑條焊 也有搭接焊 脫口焊 那麼 斑條焊 這邊要有鋼筋的斑條 那麼它可以分為 雙面焊 這兩面 都有什麼呢焊縫 這個是單面焊 你沒法雙面焊 那可以採用這種單面焊 這是單面的 那麼單面的話呢 你這一個長度 斑條的長度肯定要加長了 採用斑條焊的時候呢 這兩根鋼筋 這邊有個小的間隙 2到5毫米 這種呢是搭接焊 這張圖 搭接焊呢 在焊接的這個地方 鋼筋呢 是彎折了 但是呢你要保證 這兩根鋼筋 它的軸線要什麼呢 重合 它也分為雙面焊 兩面 以及呢單面焊 那麼斑條焊跟搭接焊 這裡面就有一個L 搭接長度 或者斑條的長度 那麼這個長度呢 跟鋼筋的級別 焊份的形式 有關係 你如果採用雙面焊 那麼斑條的長度呢 就比較小 可以大於等於4D 如果單面的話呢 要求L要大於等於8D 這個是對於HPB300級的 對於HRB335 或者400 以及呢RB400的 那麼雙面焊 L要大於等於5D 單面焊L大於等於4D 這個是坡口焊 那麼坡口焊有分為平焊跟立焊 平焊的時候 鋼筋這邊要形成一個坡口 坡口的這個角度 55度到65度 立焊這邊 上鋼筋 有一個坡口的角度 35度到45度 下鋼筋 坡口角度0到10度 上面的比下面的要大一些 第三種 電閘壓力焊 那麼電閘壓力焊呢 也是屬於熔焊 它呢是利用 電流通過紮瓷 產生的電阻熱量 將鋼筋的磚木熔化 然後呢再施加壓力 使得上下鋼筋呢 給它焊接在一起 那我們看一下這個圖 這邊有固定電機 上面這邊有活動電機 那麼這個盒子是焊機盒 裡面有焊機 有焊機 這邊有個操縱桿 可以施加壓力 那麼這一個跟這一個 就是已經焊接好的接頭了 電閘壓力焊 多用於施工現場直徑 14到40毫米的 豎下或者斜下 但是呢你這個斜下 不能太斜 要求傾斜度在4比1範圍以內 這種鋼筋的連接 它的參數有這麼幾種 供應參數 紮實的電壓 焊接電流 以及呢焊接通電的時間 那麼在施工之前 鋼筋端部120毫米範圍內先除鏽 然後呢下夾頭夾住下面的鋼筋 接下來用手給它扶植上面的鋼筋 然後呢給它固定住 固定到活動電機當中 那麼要求上面的鋼筋跟下面的鋼筋 要在同一軸線上 接下來呢就可以安裝這個引弧導電體磁圈 然後呢放上焊機盒 然後通電引弧 也就是引燃電弧了 接下來穩定一段時間 然後呢形成了這個紮實 最後鋼筋端部呢融化掉了 然後呢頂壓幾秒鐘 就完成了這個接頭 我們看一下電紮壓力焊的一個視頻 來用手扶植上面的鋼筋 那麼下面的鋼筋呢是已經固定了 然後固定起來 來把這個焊機盒安裝上去 焊機 通電 這裡面呢就形成了什麼呢 紮實了 施加一定的壓力 焊完可以拆下來 用到另外一個地方的焊接 這個是已經焊好的 好那麼這個圖 我們看一下下面的鋼筋 用下夾鉗給它固定住 然後呢用手扶住上面的鋼筋 給它固定到上面的夾鉗 安裝這個焊機盒 這個呢就是將焊機給它裝進去 同時呢用這個插條給它插導一下 那麼這邊呢就是將焊機的複極線給它連接起來 然後呢搖動手柄 哎 引弧 那麼在這裡面呢 包括了引弧來穩定一定一段的時間 然後呢就形成了紮實 最後乾淨的端部融化了 然後頂壓 最後呢這個焊機呀 剩下的焊機還可以回收 這個是焊完以後的接頭 那麼它包在紮殼當中 那你不能馬上就拆掉 要等到冷卻以後再敲去 就露出了這種鼓包的接頭了 那麼這幾個圖呢也是電鑽壓力焊它的施工 在施工過程當中最後形成的焊包 好 前面我們講的是乾晶的焊接 接下來我們看一下機械連接 那麼機械連接呢 就是通過乾晶跟連接件機械咬合 或者呢乾晶端面的承壓作用 將一個乾晶的力給它傳遞到另外一個乾晶 這種連接方法包括了直螺紋套筒的連接 錐螺紋套筒連接跟冷擠壓套筒的連接 首先一個直螺紋套筒連接 這個就是直螺紋 在工廠裡面加工 那麼這個是乾晶 它的端部應該切削成這種直螺紋 然後呢給它旋到這個套筒裡面 這樣就將兩根乾晶給它連接起來了 那麼這個圖呢 端部這邊就是什麼呢 切削成這種直螺紋 第二種錐螺紋套筒連接 錐螺紋套筒連接呢現在用的比較少 直螺紋用的更多 那麼用錐形的螺紋套筒 它的套筒是錐形的 將兩個乾晶給它對接在一起 那這個乾晶的端部這邊也要處理 要用這個套絲機給它套絲 那麼這個套絲機呀 是在現場給它套絲的現場 第三種套筒擠壓連接 那麼套筒擠壓連接呢 又分成了兩種 一種呢是鏡像的擠壓 一種呢是軸像的擠壓套筒 那麼這種軸像的擠壓套筒用的比較少 主要呢是這種鏡像的擠壓 那鏡像的擠壓呢 是將兩根待接乾晶的端頭 它這個端頭呢就不用 把它削成直螺紋或者錐螺紋 給它套到什麼呢 對套到這個乾套筒裡面去 那麼套完以後啊 還應該採用這個鏡像的擠壓機 給它擠壓 擠壓完以後啊 就形成這樣子了 那麼這個圖呢 就是鏡像的冷擠壓套筒連接 那麼剛才我們講的 這個呢就是疏於乾晶的機械連接 接下來呢 我們要看一下乾晶的配料 那麼乾晶的配料 它就是將設計圖紙當中 各個構建的配晶圖表 我們說在結構圖裡面呢 已經畫出了什麼呢 哎乾晶的尺寸 但是呢這個尺寸 跟我們這個下料還不一樣 因此呢你要將這個設計圖裡面的 配晶圖表 給它編製成乾晶的配料表 那麼有了這個乾晶的配料表呢 它就便於實際的加工 而且呢具有準確的下料長度以及數量 那乾晶的下料長度 下料 它的計算要有一定的前提 是以乾晶彎折以後 它的中心線長度 中心線的長度 不變 以這個條件作為前提的 那我們看一下這個乾晶 這個乾晶它的長度L 那我們大家都知道 這個直的乾晶呢 然後給它彎折 彎折以後 變成了這樣子 那麼它的外皮 變什麼了 變長了 裡面呢 變短 不變的是這一個中心線 A0 B0 A0 B0呢 也就是這個L了 長度不變 因此呢你如果按照這個外包尺寸來下料 或者呢按照內包來下料 都是不準確的 只有按照這個軸線的長度來下料 纔能夠符合要求 比如保證你這個土林土包層的厚度 好那麼 結構施工圖當中 乾晶的長度 指的是乾晶外緣之間的長度 那具體的計算方法 我們下節課再講