混凝土结构工程之钢筋工程

土木工程施工第4章混凝土结构工程第10讲钢筋工程第11讲模板工程第12讲混凝土制备及运输第13讲混凝土成型及养护邵阳学院杨宗耀（教授级高工）土木工程施工【教学要求】了解砼结构工程的特点及施工过程；了解钢筋的种类、性能及加工工艺，掌握钢筋配料、代换及钢筋连接工艺；了解模板的类型、构造、受力特点及安拆方法；了解砼原材料的特性、砼施工设备和机具性能，掌握砼施工配料及施工工艺，掌握砼结构工程质量检验和质量控制的主要方法。【教学重点】钢筋连接方法的选择及施工工艺；常用模板的构造、受力特点及安拆方法；砼的配料、搅拌、运输、浇筑、振捣、养护方法及施工缝的留设。【教学难点】模板的设计原则与步骤、荷载组合；砼强度验收的方法和规定。【时间安排】本章共4讲、8学时。第4章混凝土结构工程土木工程施工第10讲钢筋工程1砼结构工程概述2钢筋的种类及验收3钢筋的配料及加工4钢筋的连接方法5钢筋的绑扎与安装邵阳学院杨宗耀(教授级高工)第4章混凝土结构工程土木工程施工1砼结构工程概述由胶结料(水泥)、骨料(砂、石)、水和外加剂按一定比例拌和而成的混合物，经硬化后形成的一种人造石。第10讲钢筋工程钢筋和砼共同工作的原理砼硬化后紧紧握裹钢筋(产生握裹力)，钢筋受砼保护而不致锈蚀，钢筋与砼的线膨胀系数相近(钢筋为1.2×10－6，砼为1.0～1.4×10－6),不会因温度变化引起胀缩不均而破坏两者之间的粘结。共62页第1页混凝土的定义钢筋不同强度砼的拔出试验粘结应力和滑移曲线土木工程施工砼结构的优缺点优点——具有耐久性、耐火性、整体性，可塑性好、节约钢材，可就地取材。缺点——自重大、抗裂性差、现场浇筑受季节性气候条件的限制、补强修复较困难。发展前景随着科学技术的发展，新技术、新工艺、新材料的不断出现,上述一些缺点正逐步得到改善，如预应力砼工艺、钢—砼混合结构的发展和应用，提高了砼构件的刚度、抗裂性和耐久性，减小了构件的截面和自重。1砼结构工程概述共62页第2页土木工程施工砼结构工程施工工艺流程图水泥砂/石(粗细骨料)外加剂拆模养护浇筑砼拌制砼配料水钢筋制作钢筋安装模板制作模板安装模板修理1砼结构工程概述共62页第3页土木工程施工2钢筋的种类及验收砼结构用的普通钢筋分为热轧钢筋和冷加工钢筋两大类。第10讲钢筋工程2.1钢筋的分类热轧光园钢筋热轧带肋钢筋2.1.1热轧钢筋是最常用的钢筋，有热轧光园钢筋（HPB）、热轧带肋钢筋（HRB）和余热处理钢筋（RRB）三种。共62页第4页土木工程施工级别强度等级代号公称直径dmm屈服点σa(MPa)抗拉强度σb(MPa)伸长率δ(%)冷弯不小于弯曲角度弯心直径Ⅰ级HPB235(Q235)8～20235370251800dⅡ级HRB335（20MnSi）6～2528～503354901618003d4dⅢ级HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi）6～2528～504005401618004d5d⑴热轧钢筋的力学性能2.1钢筋的分类共62页第5页土木工程施工热轧钢筋中HRB400（俗称新Ⅲ级）是国家技术政策推荐的主力钢筋。在钢筋砼结构中宜采用Ⅲ级和Ⅱ级钢筋，也可采用Ⅰ级和Ⅳ级钢筋。级别强度等级代号符号Ⅰ级HPB235(Q235)Ⅱ级HRB335（20MnSi）Ⅲ级HRB400⑵热轧钢筋的符号说明HPB235屈服强度生产工艺：hotrolled表面形状：plain钢筋：bar2.1钢筋的分类共62页第6页土木工程施工2.1.2冷加工钢筋主要有冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋，其使用应符合《冷轧带肋钢筋砼结构技术规程》和《冷轧扭钢筋砼构件技术规程》。冷加工钢筋可提高强度、节约钢材。冷拉钢筋和冷拔低碳钢丝已被建设部列为限制使用技术而淘汰。冷拔低碳钢丝从2005年1月1日起不得作为结构受力钢筋使用。冷轧扭钢筋冷轧带肋钢筋2.1钢筋的分类共62页第7页土木工程施工运至现场的钢筋验收，包括钢筋标牌和外观检查，并按有关规定取样进行机械性能检验。2.2钢筋的验收钢筋出厂，每捆(盘)应挂有二个标牌(上注厂名、生产日期、钢号、炉罐号、钢筋级别、直径等)，并有随货同行的出厂质量证明书或试验报告书。2.2.1标牌验收工地按品种、批号及直径分批验收，每批数量热轧钢筋不超过60t、冷轧带肋钢筋为50t、冷轧扭钢筋为10t。钢筋的出厂标牌2钢筋的种类及验收共62页第8页土木工程施工2.2.2外观检查热轧钢筋表面不得有裂缝、结疤和折叠，外形尺寸应符合规定；冷轧扭钢筋要求表面光滑、无裂缝、折叠夹层，亦无深度超过0.2mm的压痕或凹坑。从每批次钢筋中任选两根，每根取两个试件分别进行拉伸试验(屈服点、抗拉强度和伸长率的测定)和冷弯次数试验。如有一项试验结果不符合规定，则应从同一批钢筋另取双倍数量的试件重做各项试验，如仍有一个试件不合格，则该批钢筋为不合格品，应不予验收或降级使用。2.2.3取样检验2.2钢筋的验收共62页第9页土木工程施工注意在使用中发现钢筋脆断、焊接性能不良或机械性能显著不正常时，应进行化学成分检验或其它专项检验。不得损坏标志，应根据品种、规格按批分别挂牌堆放，并标明数量。2.2.4钢筋的贮存、堆放钢筋挂牌分类堆放2.2钢筋的验收共62页第10页土木工程施工3钢筋的配料及加工看懂构件配筋图→绘出单根钢筋简图→编号→计算下料长度和根数→填写配料表→申请加工。第10讲钢筋工程3.1钢筋的配料钢筋因弯曲或弯钩会使其长度变化，配料中不能直接根据图纸尺寸下料，必须了解砼保护层、钢筋弯曲、弯钩等规定，再根据图示尺寸计算其下料长度。3.1.2计算下料长度3.1.1配料程序共62页第11页土木工程施工直钢筋下料长度＝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－弯曲调整值＋弯钩增加长度箍筋下料长度＝箍筋周长＋箍筋调整值3.1钢筋的配料工人在控制弯起钢筋的下料验收箍筋的外包尺寸共62页第12页土木工程施工钢筋弯曲后特点：一是外壁伸长、内壁缩短，轴线长度不变；二是在弯曲处形成园弧。钢筋的量度方法是沿直线量外包尺寸，因此弯起钢筋的量度尺寸大于下料尺寸(见右图)，两者之间的差值称为弯曲调整值。不同弯曲角度的钢筋调整值见下表：钢筋弯曲时的量度尺寸⑴弯曲调整值钢筋弯曲角度3004506009001350钢筋弯曲调整值0.35d0.5d0.85d2d2.5d钢筋弯曲量度差值3.1钢筋的配料共62页第13页土木工程施工⑵弯钩增加长度钢筋弯钩有1800、900和1350弯钩三种。1800弯钩常用于Ⅰ级钢筋；900弯钩常用于柱立筋的下部、附加钢筋和无抗震要求的箍筋中；1350弯钩常用于Ⅱ、Ⅲ级钢筋和有抗震要求的箍筋中。当弯弧内直径为2.5d(Ⅱ、Ⅲ级钢筋为4d)、平直部分为3d时，其弯钩增加长度的计算值为：半园弯钩为6.25d，直弯钩为3.5d、斜弯钩为4.9d。见下图：钢筋弯钩计算简图3.1钢筋的配料共62页第14页土木工程施工⑶弯起钢筋斜长弯起钢筋斜长计算简图弯起角度a=300a=450a=600斜边长度s2h01.41h01.15h0底边长度l1.732h0h00.575h0增加长度s－l0.268h00.41h00.575h0弯起钢筋斜长系数表3.1钢筋的配料共62页第15页土木工程施工⑷箍筋调整值箍筋量度方法箍筋直径（mm）4～56810～12量外包尺寸40506070量内皮尺寸80100120150～170箍筋调整值即为弯钩增加长度和弯曲调整值两项之差或和，根据箍筋量外包尺寸或内皮尺寸而定。见右图及下表：箍筋量度方法3.1钢筋的配料共62页第16页土木工程施工3.2钢筋代换当施工遇有钢筋的品种或规格与设计要求不符时，可按下列原则进行钢筋代换：●等强度代换——结构构件按强度控制时，按强度相等原则进行代换；●等面积代换——结构构件按最小配筋率控制时，按面积相等的原则进行代换；●按裂缝宽度或挠度验算结果代换——结构构件按裂缝宽度或挠度控制时，代换需进行裂缝宽度或挠度验算。3钢筋的配料及加工3.2.1代换原则钢筋气压焊共62页第17页土木工程施工3.2.2钢筋代换的注意事项●对抗裂性能要求高的构件，不宜用光面钢筋代换变形钢筋。●钢筋代换时不宜改变构件的有效计算高度（h0，单排筋改双排筋）。●梁的纵向受力钢筋与弯起钢筋应分别代换，以保证正截面与斜截面强度。●除满足强度外，还应满足规范规定的最小配筋率、钢筋间距、根数、最小钢筋直径及锚固长度等要求。●凡属重要构件或预应力构件，代换应征得设计院同意。3.2钢筋代换共62页第18页土木工程施工3.3钢筋的加工钢筋加工一般集中在车间采用流水作业法进行，然后运至工地进行安装和绑扎。钢筋加工过程包括：钢筋调直→除锈→下料剪切→接长→弯曲。工地钢筋车间（样板工地）车间加工内景3钢筋的配料及加工共62页第19页土木工程施工3.3.1钢筋调直以盘园供货的钢筋调直一般采用冷拉进行，Ⅰ级钢筋冷拉率不宜大于4%，Ⅱ、Ⅲ级钢筋不宜大于1%；当钢筋无弯钩弯折要求时，Ⅰ级钢筋冷拉率可放宽至6%，Ⅱ、Ⅲ级钢筋不超过2%。直径6～14的钢筋可用钢筋调直机进行调直，钢筋调直机兼有除锈、调直、切断三项功能，钢筋调直切断机盘园冷拉调直时的开卷3.3钢筋的加工共62页第20页土木工程施工3.3.2钢筋除锈为保证钢筋与砼之间的握裹力，严重锈蚀的钢筋应除锈。除锈方法有调直或冷拉过程中除锈、电动除锈机除锈、手工除锈或喷砂、酸洗除锈。高速矫直装置高速剪切装置半成品卸料架钢筋矫直切断机3.3钢筋的加工共62页第21页土木工程施工3.3.3钢筋切断钢筋下料时须按下料长度切断。钢筋切断可用钢筋切断机(直径40mm以下)、手动切断器(小于12mm)、乙炔或电弧割切或锯断(大于40mm)。手动切断器钢筋切断机断料3.3钢筋的加工共62页第22页土木工程施工3.3.4钢筋弯曲宜用钢筋弯曲机或弯箍机进行，弯曲形状复杂的钢筋应画线、放样后进行。GF-20B型钢筋箍筋弯曲机弯起钢筋加工钢筋工弯曲钢筋实景3.3钢筋的加工共62页第23页土木工程施工4钢筋的连接方法第10讲钢筋工程钢筋接头有三种连接方法：即绑扎搭接接头、焊接接头、机械连接接头。⑵轴心受拉和小偏心受拉构件的纵向受力钢筋；直径d＞28的受拉钢筋、直径d＞32的受压钢筋不得采用绑扎搭接接头。⑶直接承受动力荷载的构件，纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头。⑴直径大于12mm以上的钢筋,应优先采用焊接接头或机械连接接头。钢筋连接的原则：钢筋接头宜设置在受力较小处，同一根钢筋不宜设置2个以上接头，同一构件中的纵向受力钢筋接头宜相互错开。共62页第24页土木工程施工4.1钢筋焊接钢筋连接采用焊接接头，可节约钢材、改善结构受力性能、提高工效、降低成本。常用的焊接方法可分为压焊(闪光对焊、电阻点焊、气压焊)和熔焊(电弧焊、电渣压力焊)。4钢筋的连接方法4.1.1焊接施工的一般规定⑴焊工必须持证操作，施焊前应进行现场条件下的焊接工艺试验，试验合格后,方可正式施焊。⑵焊剂应存放在干燥的库房内，受潮时，使用前应经250～3000C烘焙2h。共62页第25页土木工程施工⑷雨天、雪天不宜在现场进行施焊，必须施焊时，应采取有效遮蔽措施，焊后未冷却接头不得碰到冰雪。⑸进行闪光对焊、电阻点焊、电渣压力焊、埋弧压力焊时，应观察电源电压波动情况，当电源电压下降在5～8%时，应提高焊接变压器级数，当大于或等于8%时，不得进行焊接。⑹妥善管理氧气、乙炔、液化石油气等易燃易爆品，制定并实施各项安全技术措施,防止烧伤、触电、火灾、爆炸以及烧坏焊接设备事故的发生。4.1钢筋焊接⑶在环境温度低于-50C条件下施焊，闪光对焊宜采用预热闪光焊或闪光-预热闪光焊；电弧焊宜增大焊接电流、减低焊接速度;环境温度低于-200C时，不宜进行各种焊接。共62页第26页土木工程施工4.1.2对焊对焊是钢筋接触对焊的简称，具有成本低、质量好、工效高的优点，对焊工艺又分为连续闪光焊、预热闪光焊、闪光—预热—闪光焊三种。钢筋对焊原理图实景4.1钢筋焊接⑴连续闪光焊工艺过程包括闪光和顶锻。施焊时,使钢筋两端面轻微接触，形成连续闪光,闪光到预定长度(即钢筋端头加热