第5章-钢筋混凝土工程(钢筋部分)

第三章钢筋混凝土结构工程模板工程钢筋工程混凝土工程 第一节钢筋工程一、概述（一）钢筋的种类：1、按粗细分——钢筋（直径≥6mm），细筋ф6～10（盘条），粗筋≥ф12（常6～9m直条）钢丝（直径＜6mm），刻痕钢丝或碳素钢丝…（盘条）2、按生产工艺——热轧、热处理筋、冷拉筋、冷拔丝、冷轧筋、碳素丝、刻痕丝、钢绞线……3、按化学成分——1)碳素（低碳0.25%中碳0.7%高碳）；2)普通低合金（合金元素<5%）。 4、热轧钢筋按强度分 5、按外形分——光圆；变形：月牙纹、人字纹、螺纹……（二）钢筋选用：普通钢筋即用于钢筋混凝土结构中的钢筋及预应力混凝土结构中的非预应力钢筋，宜采用HRB400和HRB335，也可采用HPB235和RRB400钢筋；预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋。 （三）钢筋验收验收内容：查对标牌，检查外观，并按有关标准的规定抽取试样进行力学性能试验。钢筋的外观检查包括：钢筋应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。钢筋表面凸块不允许超过螺纹的高度；钢筋的外形尺寸应符合有关规定。力学性能试验时，从每批中任意抽出两根钢筋，每根钢筋上取两个试样分别进行拉力试验(测定其屈服点、抗拉强度、伸长率)和冷弯试验。钢筋的检验(视频) 二、钢筋冷加工（冷拉、冷拔、冷轧）(一)钢筋冷拉：在常温下对钢筋进行强力拉伸，以超过钢筋的屈服强度的拉应力，使钢筋产生塑性变形，达到调直钢筋、提高强度的目的。1、冷拉原理钢筋冷拉原理如图所示。冷拉后钢筋有内应力存在，内应力会促进钢筋内的晶体组织调整，使屈服强度进一步提高。该晶体组织调整过程称为“时效”。 2、冷拉控制钢筋冷拉控制可以用控制冷拉应力或冷拉率的方法。冷拉控制应力值如表4.3所示。冷拉后检查钢筋的冷拉率，如超过表中规定的数值，则应进行钢筋力学性能试验。用做预应力混凝土结构的预应力筋，宜采用冷拉应力来控制。对同炉批钢筋，试件不宜少于4个，每个试件都按表4.4规定的冷拉应力值在万能试验机上测定相应的冷拉率，取平均值作为该炉批钢筋的实际冷拉率。不同炉批的钢筋，不宜用控制冷拉率的方法进行钢筋冷拉。 表4.3冷拉控制应力及最大冷拉率项次钢筋级别冷拉控制应力(N/mm2)最大冷拉率(%)1HPB235d≤12280102HRB335d≤25d=28~4045043050534HRB400RRB400d=8~40d=10~2850070054 表4.4测定冷拉率时钢筋的冷拉应力钢筋级别钢筋直径(mm)冷拉应力（N/mm2）HPB235≤12310HRB335≤2548028~40460HRB4008~40530RRB40010~28730 3、冷拉设备冷拉设备由拉力设备、承力结构、测量设备和钢筋夹具等部分组成，如下图所示。冷拉(动画)冷拉工艺(视频) 用卷扬机冷拉钢筋的设备布置方案 （二）钢筋冷拔：是将φ6～8的HPB235级光圆钢筋在常温下强力拉过拔丝模孔，使其轴向伸、颈向缩，产生较大塑性变形，晶格大位错，提高强度50～90%。1、冷拔丝的特点：抗拉强度高，但塑性低、脆性大。 3、冷拔工艺过程：轧头→剥壳（辊除筋面硬渣壳）→润滑→拔丝（速0.2～0.3m/s）。卧式卷筒拔丝机2、拔丝设备－－拔丝机 立式卷筒拔丝机作业图 4、冷拔丝使用范围：甲级——预应力筋乙级——骨架、箍筋等5、质量要求：外观——无裂纹和机械损伤；机械性能——符合各项标准,抗拉强度600～700，180度弯4次。影响质量的因素：（1）总压缩率：β=（d02－d2）/d02，β越大则强度越高，但脆性越大。一般φ8→φ5，或φ6（6.5）→φ4、φ3（2）每次压缩比：d0/d=1.1～1.15，次数少易断，多则脆。一般φ8→φ7→φ6.3→φ5.7→φ5 三、钢筋的焊接钢筋常用的焊接方法有闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、埋弧压力焊和气压焊等。 （一）闪光对焊：1、原理：通电后，两钢筋轻微接触，通过低电压的强电流，产生高温，熔化后顶锻，形成镦粗结点。 3、工艺：2、适用：HPB235级筋——直径8～20mm；HRB335、HRB400——6～40mmHRB500级筋——10～40mm等。 ①连续闪光焊——适于焊接直径25mm以内的HPB235、HRB335和HRB400钢筋。②预热闪光焊——适于焊接直径大于25mm且端部较平坦的钢筋。③闪光—预热—闪光焊——适于焊接直径大于25mm，且端部不平整的钢筋。④对HRB500级钢筋，焊后需热处理，提高接头塑性，防止脆断。 4、质量检查闪光对焊接头的质量检验，应分批进行外观检查和力学性能试验，并应按下列规定抽取试件。①在同一台班内，由同一焊工完成的300个同级别、同直径钢筋焊接接头应作为一批。当同一台班内焊接的接头数量较少，可在一周之内累计计算；累计仍不足300个接头，应按一批计算。②外观检查的接头数量，应从每批中抽查10%，且不得少于10个。③力学性能试验时，应从每批接头中随机切取6个试件，其中3个做拉伸试验，3个做弯曲验。④焊接等长的预应力钢筋(包括螺丝端杆与钢筋)时，可按生产时同等条件制作模拟试件。⑤螺丝端杆接头可只做拉伸试验。 （1）闪光对焊接头外观检查结果，应符合下列要求：①接头处不得有横向裂纹；②与电接触处的钢筋表面，HPB235、HRB335和HRB400钢筋焊接时不得有明显烧伤；RRB400钢筋焊接时不得有烧伤；③接头处的弯折角不得大于4°；④接头处的轴线偏移，不得大于钢筋直径的0.1倍，且不得大于2mm。 （2）闪光对焊接头拉伸试验结果应符合下列要求：3个热轧钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的抗拉强度；余热处理HRB400钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于热轧HRB400钢筋规定的抗拉强度570MPa。应至少有2个试件断于焊缝之外，并呈延性断裂。 (3)预应力钢筋与螺丝端杆闪光对焊接头拉伸试验结果，3个试件应全部断于焊缝之外，呈延性断裂。(4)模拟试件的试验结果不符合要求时，应从成品中再切取试件进行复验，其数量和要求应与初始试验时相同。(5)闪光对焊接头弯曲试验时，应将受压面的金属毛刺和镦粗变形部分消除，且与母材的外表齐平。 (二)电弧焊：1、原理：利用弧焊机使焊条与焊件之间产生高温电弧，熔化焊条及电弧范围内的焊件金属，凝固后形成焊缝或接头。2、三种接头形式与要求：（1）搭接焊：用于直径10mm以上的HPB235～HRB400及10～25的RRB400级钢筋。焊缝要求：无裂纹、气孔、夹渣、烧伤长度L：HPB235级——单面焊≮8d、双面焊≮4d其他级——单面焊≮10d、双面焊≮5d宽度b：≮0.7d。高度h：≮0.3d。b≥0.7d （2）帮条焊：用于直径≥10mm的HPB235～HRB400及10～25mm的RRB400级钢筋（同搭接焊）帮条要求：①两帮条相同。②帮条级别或直径：级别同主筋时，直径可同主筋或小一规格；直径同主筋时，级别可同主筋或低一级。③位置居中；④帮条长=焊缝长。焊缝要求：同搭接焊。 （3）坡口焊：有平焊和立焊，较少用。 3、焊条的种类很多，根据钢材等级和焊接接头形式选择焊条，如结420、结500等。焊接电流和焊条直径应根据钢筋级别、直径、接头形式和焊接位置进行选择。4、质量检查搭接接头的长度、帮条的长度、焊缝的宽度和高度，均应符合规范的规定。(1)电弧焊接头外观检查时，应在清渣后逐个进行目测或量测。(2)钢筋电弧焊接头外观检查结果，应符合下列要求：焊缝表面应平整，不得有凹陷或焊瘤；焊接接头区域不得有裂纹；咬边深度、气孔、夹渣等缺陷允许值及接头尺寸的允许偏差，应符合表4.11的规定； 坡口焊、熔槽帮条焊和窄间隙焊接头的焊缝余高不得大于3mm。(3)钢筋电弧焊接头拉伸试验结果应符合下列要求：3个热轧钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的抗拉强度；3个接头试件均应断于焊缝之外，并应至少有2个试件呈延性断裂。 （三）电阻点焊：1、用于：8～16mmHPB235，6～16mmHRB335、400级钢筋，4～5mm冷拔钢丝的交叉连接，以制作网片、骨架等。2、原理：利用电阻热熔化钢筋接触点，加压形成结点。3、机械：点焊机（单头、多头、悬挂式、手提式—现场用）4、要求：焊点压入深度：较小筋直径的18～25%；气压传动式点焊机电阻点焊原理 （四）埋弧压力焊：埋弧压力焊是利用焊剂层下的电弧，将两焊件相邻部位熔化，然后加压顶锻使两焊件焊合，如图所示。具有焊后钢板变形小、抗拉强度高的特点。埋弧压力焊示意图1-钢筋；2-钢板；3-焊剂盒；4-431焊剂；5-电弧柱；6-弧焰 （五）电渣压力焊：1、用于：现场结构、构件中14～32mm的HPB235～HRB400级竖向粗筋的接长。2、特点：可节约钢筋，焊接速度快，成本低，质量高。3、原理：电弧熔化焊剂形成空穴，继而形成渣池，上部钢筋潜入渣池中，电弧熄灭，电渣形成的电阻热使钢筋全断面熔化，断电同时向下挤压，排除熔渣与熔化金属，形成结点。 用电渣压力焊焊接的墙体钢筋 4、机具：①电源：常用BX2－1000型交流弧焊机，或JSD-600、1000型专用电源；②焊接自动控制箱：电压表、电流表、时间继电器、自动报警器③卡具：手动或自动；④焊剂：宜采用HJ431型。全自动竖向钢筋焊接机，电脑指令焊接过程，质量不受人为影响。 5、焊接参数：电压——开路≮380V，电极≮30V（取40V）；电流密度——1～2A/mm2；时间——30～34s（对直径28～32筋）。6、质量要求：机械性能――每两个楼层、每300个同类型接头为一批，切取三个试件做拉伸试验。应均不低于该级钢筋的抗拉强度，否则加倍取。外观——纵肋对正，焊包均匀（凸出≮4mm）,，无烧伤；轴线偏移≯0.1d和2mm；弯曲角度≯3°。 （六）气压焊：1、用于：14mm以上的HPB235、HRB335、HRB400级钢筋,竖向、水平、斜向连接的现场焊接接长。2、原理：利用氧、乙炔火焰加热钢筋接头处，使之达到塑性状态，在初压作用下，端头金属原子互相扩散，表面熔融后（1250～1350℃，桔黄色有白亮闪光出现），加压形成结点。3、主要设备：加热器——混合气管、喷头；加压油泵、油缸等；卡具。 气压焊设备及工作简图 4、施工要点：（1）钢筋用切割机下料，端部磨平、磨光，喷焊接活化剂保护；（2）卡具装牢，上下钢筋同心（旁隙≯3mm），并加初压30～40MPa；（3）加热初期用强碳化焰（防氧化），缝隙闭合后用中性焰（提温），温度达到1250～1350℃时边加热边加压，终压达到34～40MPa；（4）焊点红色消失后拆卡具。 5、质量要求：外观——偏心量≯0.15d且≯4mm，轴线弯折角≯3°；镦粗区：直径≮1.4d，长度≮1d；接头无环向裂纹，镦粗区表面无严重烧伤。机械性能——每楼层、每300个接头为一批，切取三个接头做拉伸试验，均不低于该级筋抗拉强度，否则加倍截取。梁、板的水平筋需应增加3个做弯曲试验。 四、钢筋的机械连接（一）套管冷挤压连接1、特点：强度高、速度快、准确、安全、不受环境限制。2、适用：（带肋粗筋）HRB335、HRB400、RRB400级直径18～40d的钢筋，异径差≯5mm。3、方法：径向挤压；轴向挤压。 套管冷挤压连接的钢筋 4、要求：套管材料、规格合格，屈服、极限强度比钢筋大10％以上；钢筋无污、肋纹无损；压痕道数符合要求（3～8×2道），压痕外经为0.85～0.9套管原外经；接头无裂纹，弯折≯4°强度检验：500个取3个，1个不合格，加倍抽样复验；满足A级（母材极限、高延性、反复拉压）或B级（1.35倍屈服）抗拉强度要求 （二）螺纹连接1、特点：速度快、准确、安全、工艺简单、不受环境、钢筋种类限制。2、适用：HPB235～HRB400级直径16～40的竖向、水平、斜向钢筋，异径差≯9mm。3、方法：锥螺纹直螺纹（镦粗、滚压） 4、要求：套筒材料、尺寸、丝扣合格（塞规检查、盖帽）；钢筋丝扣合格（卡规、牙规检查）、洁净、无锈，套保护帽；锥螺纹连接需用力矩扳手拧紧至出声；外露少于一个完整丝扣；正式连接前，每300取3个试样，锥螺纹连接：达到B级接头标准（屈服强度≮筋屈强度；极限强度≮1.35筋屈强度）；直螺纹连接：达到A级接头标准（≮钢筋抗拉强度） 镦粗直螺纹连接 五、钢筋的制备及安装（一）钢筋的调直和除锈（1）调直：机械调直——调直机，4~14mm的钢筋；冷拉调直——Ⅰ级钢冷拉率≯4%，Ⅱ、Ⅲ级钢冷拉率≯1%；锤直、拔直——粗钢筋。（2）除锈：钢筋除锈一般可以通过以下两个途径： ①大量钢筋除锈可通过钢筋冷拉或钢筋调直机调直过程中完成；  ②少量的钢筋局部除锈可采用电动除锈机或人工用钢丝刷、砂盘以及喷砂和酸洗等方法进行。 （二）钢筋绑扎连接与P107“六、钢筋的绑扎和安装”再一起讲（三）钢筋的下料长度计算配料：按照设计图纸的要求，确定各钢筋的直线下料长度、总根数及总重量，提出钢筋配料单，以供加工制作。※钢筋长度：指钢筋外缘至外缘的长度，即外包尺寸。※钢筋外包尺寸——外皮至外皮尺寸，由构件尺寸减保护层厚度得到。※量度差值：钢筋弯曲后，外缘伸长，内缘缩短，而中轴线长度不变。钢筋牙包尺寸与轴线长之间存在一个差值，称为量度差值。※钢筋下料长度＝外包长－中弯曲量度差＋端钩增加值※砼保护层：指受力钢筋外缘至混凝土构件表面的距离 （二）钢筋绑扎连接与P107“六、钢筋的绑扎和安装”再一起讲（三）钢筋的下料长度计算1、钢筋长度结构施工图中所指钢筋长度是钢筋外缘之间的长度，即外包尺寸，这是施工中量度钢筋长度的基本依据。钢筋外包尺寸——外皮至外皮尺寸，由构件尺寸减保护层厚度得到。 表3-30纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度(mm)环境类别板、墙、壳梁柱≤C20C25~C45≥C50≤C20C25~C45≥C50≤C20C25~C45≥C50一201515302525303030二a－2020－3030－3030b－2520－3530－3530三－3025－4035－40352、混凝土保护层厚度混凝土保护层是指受力钢筋外缘至混凝土构件表面的距离，其作用是保护钢筋在混凝土结构中不受锈蚀。无设计要求时应符合表3-30规定。 表3.4.1混凝土结构的环境类别环境类别条　　　　件一室内正常环境二a室内潮湿环境：非严寒和非寒冷地区的露天环境，与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境b严寒和寒冷地区的露天环境，与无侵蚀性的水或土壤直接接触的环境三使用除冰盐的环境；严寒和寒冷地区冬季水位变动的环境；滨海室外环境四海水环境五受人为或自然的侵蚀性物质影响的环境注：严寒和寒冷地区的划分应符合国家现行标准《民用建筑热工设计规程》JGJ24的规定。 混凝土的保护层厚度，一般用水泥砂浆垫块或塑料卡垫在钢筋与模板之间来控制。塑料卡的形状有塑料垫块和塑料环圈两种。塑料垫块用于水平构件，塑料环圈用于垂直构件。 砂浆垫块上皮钢筋撑脚方法：垫块（砂浆、混凝土、塑料）支架（撑脚）。间距≯1m 几种常用弯折角度的量度差值中弯曲角量度差值304560901350.3d0.5dd2d3d3、钢筋弯曲量度差值钢筋弯曲后，外缘伸长，内缘缩短，而中轴线长度不变。钢筋外包尺寸与轴线长之间存在一个差值，称为量度差值。（即等于弯折处的外包尺寸－弯折处的轴线长），根据理论推理和实践经验，列于下表。 4、端部弯钩增加值：（1）HPB235级钢筋180°弯钩增加值：规范规定：HPB235级钢筋端部应做180°弯钩，弯心直径D≥2.5d，平直段长度≥3d。每一个180°弯钩增加值=6.25d(用于轻骨料砼7.25d）（2）HRB335级钢筋弯折增加值：规范规定：弯心直径D≥4d，平直段长度按设计长。每一弯折处增加值：900弯折—1d＋平直段长；1350弯折—3d＋平直段长。（3）HRB400级钢筋弯折增加值：规范规定：弯心直径D≥5d，平直段长度按设计长。每一弯折处增加值：900弯折—1d＋平直段长；1350弯折—3.5d＋平直段长。 （1）绑扎箍筋的端头形式：90°/90°，90°/180°，135°/135°（抗震和受扭结构）（2）箍筋弯心直径（D）≮2.5d，且＞纵向受力筋的直径（3）箍筋弯钩平直段长：一般结构=5d，抗震结构=10d（4）矩形箍筋外包尺寸＝2（外包宽＋外包高）外包宽（高）=构件宽（高）－2×保护层厚＋2×箍筋直径构件高宽5、箍筋弯钩增加值 （5）一个弯钩增加值：D外包尺寸平直段d平直段平直段90°——（D/2＋d/2）π/2－（D/2＋d）＋平直段长135°——（D/2＋d/2）3π/4－（D/2＋d）＋平直段长180°——（D/2＋d/2）π－（D/2＋d）＋平直段长（6）箍筋数量：箍筋的数量=（构件长－两端保护层）/箍筋间距＋1 （7）箍筋下料长度：L=外包尺寸－中间弯折量度差值＋端弯钩增长值（矩形箍筋135°/135°弯钩时，近似为：L=外包尺寸＋2×平直段长）或L=箍筋周长+箍筋调整值（推荐采用该方法）箍筋调整值箍筋量度方法箍筋直径(mm)4~56810~12量外包尺寸量内包尺寸4080501006012070150~170注：如有抗震要求，即箍筋弯钩平直段长为10d，以上调整值需多加上2×5d=10D。 总结：钢筋下料长度计算直钢筋下料长度=直构件长度-保护层厚度+弯钩增加长度弯起钢筋下料长度=直段长度+斜段长度-弯折量度差值+弯钩增加长度箍筋下料长度=直段长度+弯钩增加长度-弯折量度差值或箍筋下料长度=箍筋周长+箍筋调整值 （四）钢筋配料单与标牌钢筋单位重：0.00617d2(kg/m) （五）钢筋切断钢筋切断机——小于φ40钢筋；手动切断器——小于φ12钢筋；（六）钢筋画线弯曲弯曲机——φ6~40钢筋；板钩弯曲——小于φ25钢筋；钢筋弯曲 钢筋划线弯曲方法：弯曲前先划线，划线时考虑量度：划线长=外包长－量度差5000100010006004560045600－2×0.5d/22500－0.5d/22500－0.5d/2600－2×0.5d/21000+0.5d－0.5d/2=1003=590=2495Φ20 六、钢筋绑扎安装要求1、钢筋的钢号、直径、根数、间距及位置符合图纸要求。2、搭接长度及接头位置应符合设计及施工规范要求。（1）受拉筋搭接长度：扎梁筋扎板筋 注：①接头面积百分率为25％～50％时，乘1.2系数；大于50％时，乘1.35系数。②带肋筋直径>25mm时，乘1.1的系数。③有抗震要求时：一、二级抗震者乘1.15系数。④受压筋搭接长度按受拉筋×0.7，且≮200mm；⑤搭接区内箍筋间距：受拉区≯5d且≯100mm，受压区≯10d且≯200mm； （2）接头位置：距弯折处≮10d；不在最大弯矩处；相互错开：在1.3倍搭接长度范围内，梁板墙类≯25%，柱类≯50%。钢筋净距S不小于钢筋直径d，且不小于25mm。 筏板基础的部分钢筋 七、钢筋代换1、原则：按抗拉设计值相等原则，并满足最小配筋率及构造要求。2、方法：（1）等强度代换――用于计算配筋或不同级别钢筋的代换As2fy2≥As1fy1或根数n2≥(n1d12fy1)/(d22fy2)（2）等面积代换――用于构造配筋或同级别钢筋的代换As2≥As1或根数n2≥(n1d12)/(d22) 2、注意问题（1）重要构件，不宜用HPB235级光圆筋代替HRB335级带肋钢筋；（2）代换后应满足配筋构造要求（直径、间距、根数、锚固长度…）；（3）代换后直径不同时，各筋拉力差不应过大（同级直径差≯5mm）；（4）受力不同的钢筋分别代换；（5）有抗裂要求的构件应做抗裂验算；（6）重要结构的钢筋代换应征得设计单位同意；（7）预制构件的吊环，必须用未冷拉的HPB235级筋，不得以其它筋代换。