4 混凝土结构工程
本章提要
本章内容包括模板工程、钢筋工程和混凝土工程。模板工程主要介绍模板的种类、构造、安装和拆除，重点讲述不同构件模板施工的注意问题，以及模板的设计和模板拆除应注意问题。钢筋工程主要介绍了钢筋的种类、性能、加工和控制方法、施工连接和成型方法等，重点讲述了钢筋的冷加工原理、方法和控制，钢筋焊接的原理和参数控制，钢筋的配料和代换，钢筋的质量验收等。混凝土工程，介绍了混凝土的原材料、施工配料、搅拌、运输、浇筑和成型养护等全过程，重点讲述了混凝土的施工配料、搅拌制度、浇筑注意事项、密实成型方法、质量保证措施和检验方法以及大体积混凝土与混凝土冬期施工等。
4.1 混凝土结构工程概述
混凝土结构工程在工业与民用建筑中应用广泛，因此，在建筑施工领域里，混凝土结构工程无论在人力、物资消耗和工期的影响方面都占有极重要的地位。
混凝土是由水泥、砂、石、水和外加剂按一定比例拌合而成的混合物，经硬化后形成的一种人造石。混凝土是脆性材料，抗压强度高而抗拉强度低，受拉时容易产生断裂现象。因此，在结构构件的受拉区域配置适当的钢筋，充分利用钢筋抗拉强度高的特点，使构件既能受压，又能受拉，以满足建筑功能和结构的需要。
混凝土结构工程按施工方法分为现浇混凝土结构工程和装配式混凝土结构工程。现浇混凝土结构工程是在施工现场，在结构构件的设计位置架设模板，绑扎钢筋，浇灌混凝土，振捣成型，经过养护，混凝土达到拆模强度时拆除模板，制成结构构件。现浇混凝土结构整体性好、抗震性好、施工时不需大型起重机械。但是，模板消耗量大、劳动强度高、施工受气候条件影响较大。
装配式混凝土结构工程是在预制构件厂或施工现场预先制作好结构构件，在施工现场用起重机械把预制构件安装到设计位置。除运输不便的大型混凝土构件需在施工现场预制外，大量中小型构件均在预制工厂制作，工厂化、定型化、机械化生产可节约大量模板材料，且生产的构件质量较好。与现浇混凝土结构相比，装配式混凝土结构耗钢量大，而且施工时一般需要较大型起重设备。
混凝土结构工程是由模板工程、钢筋工程和混凝土工程组成，在施工中这三个工种工程应紧密配合，合理组织施工，才能保证质量。
混凝土结构施工工艺如图4.1所示。
图4.1 混凝土结构施工工艺
4.2 模板工程
4.2.1 模板的分类
模板的种类很多，按材料分为木模板、木胶合板(酚醛覆膜)模板、竹胶合板模板、钢木模板、钢模板、塑料模板、玻璃钢模板、铝合金模板等。
按结构的类型分为基础模板、柱模板、楼板模板、楼梯模板、墙模板、壳模板和烟囱模板等多种。
按施工方法分类，有现场装拆式模板、固定式模板和移动式模板。现场装拆式模板是按照设计要求的结构形状、尺寸及空间位置在现场组装，然后在模板内浇筑混凝土，当混凝土达到拆模强度后即拆除模板。现场装拆式模板多用定型模板和工具式支撑。固定式模板多用于制作预制构件，是按构件的形状、尺寸于现场或预制厂制作，涂刷隔离剂，浇筑混凝土，当混凝土达到规定的强度后，即脱模、清理模板，再重新涂刷隔离剂，继续制作下一批构件。各种胎模(土胎模、砖胎模、混凝土胎模)属于固定式模板。移动式模板是随着混凝土的浇筑，模板可沿垂直方向或水平方向移动，如烟囱、水塔、墙柱混凝土浇筑采用的滑升模板、爬升模板、提升模板、大模板以及高层建筑楼板采用的飞模、筒壳混凝土浇筑采用的水平移动式模板等。
4.2.2 模板系统的组成和要求
4.2.2.1 模板系统的组成和要求
模板系统由模板和支撑系统两部分组成。模板是使混凝土结构或构件成型的模型。搅拌好的混凝土是具有一定和易性的混合物，通过安装好的模板，凝结硬化以后，成为形状和尺寸满足设计要求的结构构件。
模板系统作为混凝土构件成型的工具，必须满足以下要求：
（1）保证结构和构件各部分的形状、尺寸和相对位置等的正确性。现浇结构模板的检测方法和允许偏差如表4.1所示；
（2）具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受各种荷载；
（3）安装、拆卸方便，能多次周转使用；
（4）接缝不漏浆。
4.2.2.2 定型模板与工具式支撑
为加快施工进度、降低成本、节约模板，模板系统应向定型模板和工具式支撑发展。
常用的定型模板有钢定型模板和钢木定型模板。
钢定型模板由边框、面板和纵横肋组成。面板由2.3～2.5mm的钢板，边框及肋用55mm³2.8mm的扁钢，边框开有连接孔，用U形卡连接。钢定型模板的主要类型有：平面模板、阳角模板、阴角模板和连接模板等，如图4.2所示。其主要规格见表4.2所示。
图4.2 钢模板类型
（a）平面模板；（b）阳角模板；（c）阴角模板；（d）连接角模
1 －中纵肋；
2 －中横肋；
3 －面板；
4 －横肋；
5 －插销孔；
6 －纵肋；
7 －凸棱；8 －凸鼓；9 －U 形卡孔；10 －钉子孔
钢定型模板的连接件主要有U形卡、L形插销、钩头螺栓、紧固螺栓、对拉螺栓和扣件等。如图4.3。
钢模板具有轻便灵活，装拆、搬运方便，耐久性好，可多次周转使用，制作精确，接缝严密，板面光滑，不易漏浆，使用范围广，能较好保证工程质量等特点，能满足施工要求，已成为主导模板。
图4.3 钢模板连接件
（a）U 形卡连接；（b）L 形插销连接；（c）钩头螺栓连接；（d）紧固螺栓连接；
（e）对拉螺栓连接
1 －圆钢管钢楞；
2 －“3”形扣件；
3 －钩头螺栓；
4 －内卷边槽钢钢楞；
5 －蝶形扣件；
6－紧固螺栓；7 －对拉螺栓；8 －塑料套管；9 －螺母
钢木定型模板由钢边框和木面板拼制。钢边框为L40³4的角钢，木面材料有短料木版、胶合板、竹塑板等，表面作防水处理，尺寸一般为1000mm³500mm，如图4.4所示。
图4.4 钢木定型模板
(a)钢框短木板模板；(b)钢框胶合板模板
钢木模板具有自重轻，用钢少，单块模板比同重钢模板面积大40%，故拼装工作量小，拼缝少。保温性能好，有利于冬期施工，维修方便，但强度、刚度较钢模板差。
工具式支撑是采用各种定型桁架、支柱、托具、卡具等组成模板的支架系统，这样有利于结构稳定、安全和加快施工进度。
桁架是支撑工具中主要的一种，可搁置在钢筋托具上、墙上、梁侧模板横档上、柱顶梁底横档上，用以支撑梁或板的模板。使用前应根据荷载对桁架的强度和刚度进行验算，选用适当的桁架。图4.5a所示为整榀式桁架；图4.5b所示为组合式桁架，其跨度可调节范围为2500mm～3500mmm，上下弦杆上钻有直径为10mm的孔，孔距一榀为50mm，另一榀为80mm，使跨度作每档30mm调节。当结构跨度超过桁架最大跨度时，可连续安装桁架，中间加支柱或排架来解决。
