第一节钢筋工程

第四章混凝土工程第一节概述•引言：几乎没有一项建设工程施工能离开钢筋砼，即便是全钢结构，它的基础往往也采用钢筋砼。小型工程就更不必多说，从施工的经济性、方便程度等考虑，砼在工程中的应用十分普遍。1钢筋砼工程按施工方法分为现浇钢筋砼工程装配式钢筋砼工程外加剂配料骨料破碎、筛分、冲洗水拌制灌筑砼钢筋加工、安装模板制作、安装养护拆模模板修理2砼工程施工流程外加剂水水泥3钢筋砼工程包括三大部分钢筋工程模板工程砼工程4钢筋砼工程施工综合性强在一般工程施工过程中，钢筋砼工程在人、材、机消耗方面，以及在工程工期、成本、质量方面的影响是明显的。三个分项工程，众多的工序过程，各工种如木工、钢筋工、砼工、测量工、架子工等协调配合施工，不但在平面上展开，而且有立体交叉作业，表现出综合性与复杂性。5现行建设监理制度规定：砼浇筑开盘前，检查项目内容包括：钢筋工程隐蔽验收，模板工程，给排水、暖通、电气安装预留管道、预埋件留设、砼用原材料检查、砼质量检查；各专业监理工程师检查完毕，总监理工程师签发砼浇灌令。6钢筋砼工程施工技术间歇技术间歇的引起是由于砼凝结硬化需要温度、湿度，持续一定时间才能完成。进行施工组织时，必须考虑和合理安排砼工程的技术间歇，否则会造成窝工，或造成质量事故。第二节钢筋工程•一、钢筋的种类•二、钢筋的进场检验•三、钢筋的冷加工•四、钢筋焊接•五、钢筋机械连接•六、钢筋的配料•七、钢筋的代换•八、钢筋加工•九、钢筋的绑扎与安装一、钢筋的种类1.按生产工艺分：热轧钢筋和冷加工钢筋。热轧钢筋包括：热轧光圆钢筋（HPB）、热轧带肋钢筋（HRB）和余热处理钢筋（RRB），其强度等级按屈服强度分为235级、335级、400级和500级。（Ⅰ级钢筋：HPB235级，Ⅱ级钢筋：HRB335级，Ⅲ级钢筋：HRB400级）。冷加工钢筋包括：冷拉钢筋、冷轧扭钢筋、冷轧带肋钢筋和冷拔螺旋钢筋等，冷拔钢丝逐渐淘汰。还有碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线。2.按化学成分分：碳素钢钢筋和普通低合金钢钢筋。碳素钢钢筋按含碳量多少又分为：低碳钢钢筋：碳的质量分数低于0.25%中碳钢钢筋：碳的质量分数0.25%-0.7%高碳钢钢筋：碳的质量分数0.7%-1.4%普通低合金钢是在低碳钢和中碳钢的成份中加入少量合金元素，获得强度高和综合性能好的钢种，如20MnSi、20MnTi、45SiMnV等。所谓低合金高强度结构钢一般是指合金元素含量低于5%的合金钢。3.按轧制外形分光圆钢筋和变形钢筋。变形钢筋外观表现为：月牙纹钢筋、人字纹钢筋和螺纹钢筋。4.按供应形式不同分：盘圆钢筋(d≮10mm)、直条钢筋（长度6-12m）。5.按直径大小分：钢丝（d=3-5mm）如冷拨低碳钢丝、碳素钢丝，细钢筋（d=6-10mm）、中粗钢筋（d=12-20mm）、粗钢筋（d﹥20mm）。6.按在结构中的受力不同分：受力钢筋、架立钢筋和分布钢筋。二、钢筋的进场检验•《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204—2002规定：钢筋运到工地时，应有产品合格证、出厂检验报告，并按品种、批号、直径分批验收，每批重量热轧钢筋不超过60t，钢绞线为20t，验收内容包括钢筋标牌和外观检查，并按有关规定进行机械性能试验。•按《钢筋砼用热轧带肋钢筋》GB1499等规定抽取试件作力学性能试验，应符合要求。•当发现钢筋脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常等现象时，应对该批钢筋进行化学成分检验或其它专项检验。•抗震、框架、纵向受力钢筋强度fy/fu（屈服强度/抗拉强度）≮1.25fy/fk（屈服强度/标准值）≯1.3•复验产品合格证、出厂检验报告。•外观检查：（教材P75）。•注意：执行取样见证制度。三、钢筋的冷加工（简介）•目的：改变或改善材料性能，提高强度（fy），节约钢材，满足预应力钢筋的需要，同时完成调直除锈作用。（一）钢筋冷拉（《建筑材料》）1原理（1）定义：将热轧钢筋在常温下用强力拉伸，使应力超过屈服点（fy），使钢筋产生一定的塑性变形，以提高屈服强度，节约钢材。（2）原理冷拉钢筋应力-应变图Ⅰ阶段：弹性阶段Ⅱ阶段：屈服阶段Ⅲ阶段：强化阶段Ⅳ阶段：破坏阶段2、冷拉适用范围•适用于Ⅰ-Ⅳ级热轧钢筋和5号钢筋。•冷拉Ⅰ级钢筋一般用于非预应力砼中的受拉钢筋。•冷拉Ⅱ-Ⅳ级钢筋一般用于预应力砼中的受拉钢筋。•冷拉钢筋一般不用作受压钢筋，即便是受压构件使用冷拉后钢筋，也不用其冷拉后的强度；在吊环或承受冲击荷载的动力设备基础中，负温条件下不宜采用冷拉钢筋。3、冷拉后的性能冷拉后：•钢筋长度增加，强度提高，但塑性降低，脆性增大，在砼结构工程中一般可节约10-20%的钢材。4、冷拉方法控制冷拉率法控制应力法（1）控制冷拉率法•控制冷拉率时，只需将钢筋拉长到一定长度即可。•冷拉率应事先确定：由试验确定。•Ⅰ级钢筋不需试验，选用8%的冷拉率；测定冷拉率时，按照规定的冷拉应力拉伸，按规范规定取值。•冷拉多根连接的钢筋，冷拉率可按总长计。•冷拉率不应超过规范规定的最大冷拉率。•对测定的冷拉率不足1%时，取1%进行冷拉。（2）控制应力法•按照规范规定的控制应力拉伸钢筋，当冷拉率未超过规范规定的最大冷拉率时，则认为该冷拉钢筋合格。•若钢筋已达最大冷拉率，而冷拉应力未达到规定的控制应力，则认为不合格。•不合格的冷拉钢筋降级使用。5、钢筋冷设备（1）冷拉设备的组成拉力装置卷扬机或千斤顶张拉小车及滑轮组承力结构：钢筋砼压杆或地锚钢筋夹具：楔块式、月牙式、偏心式夹具测力装置（测力器）：弹簧测力器、液压千斤顶、电子称等（2）钢筋冷拉过程（演示）（3）冷拉设备的计算•主要计算设备能力Q、冷拉速度V、测力器负荷P等。•①设备能力计算Q即钢筋冷拉前，首先计算一下设备的拉力是否大于所需的最大拉力，只有满足设备的拉力大于钢筋冷拉所需的最大拉力才能满足要求。•冷拉设备受力计算简图QQQQ卷扬机牵引力T钢筋Q设备阻力FP测力器取隔离体，根据力平衡：Q+F=T/KK为滑轮组省力系数Q=T/K-F计算出Q以后，与钢筋冷拉所需的力相比较当Q≧1.2N=1.2fcsAs即可满足要求。•②冷拉速度V（钢筋拉伸速度）•要求：不宜太快。•V=πDn————m（米/分）≤1.0米/分±5%即可V：冷拉速度D：卷扬机卷筒直径（米）n：卷扬机卷筒转速（转/分）m：滑轮组工作线数•③测力器负荷P测力器在固定端（右边）测力器在张拉端把测力器左右切开取隔离体，根据力平衡即可求得P。•（二）钢筋的冷拔•1、冷拔原理：•与冷拉原理相似，钢筋冷拉是钢筋受纯拉应力，是单轴应力，而冷拔是拉伸与压缩兼有的立体应力，即双轴应力，结果是既有拉应力，又有压应力。•定义：钢筋的冷拔是在强力作用下，以强力拉拔的方法，使直径为6-10mm的热轧光圆钢筋，在常温下通过比其直径小0.5-1.0mm的特制钨合金拔丝模孔，拔成比原钢筋直径小的钢丝。•冷拔示意：四、钢筋焊接（课本P75）（一）焊接目的：代替绑扎，节约钢材；改善结构受力性能（减小偏心），提高工效，降低成本。•为达到焊接目的，一般施工过程中应“双试”。•双试：（1）根据施工条件试焊达到工艺要求，才能施焊。（2）焊接施工人员要有考试合格证，持证上岗。（二）焊接方法•对焊、点焊、电弧焊和电渣压力焊1、对焊（闪光对焊、钢筋接触对焊）工艺：（课本P77图4.2）。•原理：利用对焊机使两段钢筋接触，通过低电压的强电流，使钢筋加热到一定温度变软后，进行加压顶锻，使两根钢筋焊合在一起。•因为在钢筋通电加热过程中，接触面很小，电流密度高，电阻很大，接触点很快熔化，产生金属蒸汽飞溅，形成闪光现象。（1）闪光对焊按工艺不同分：•连续闪光对焊、预热闪光焊、闪光→预热→闪光焊。•闪光对焊广泛应用于钢筋接长及预应力筋与螺丝端杆的焊接，热轧钢筋的焊接宜优先采用闪光对焊。•闪光对焊参数：调伸长度、闪光留量、闪光速度、顶锻留量、顶锻速度、顶锻压力、变压器级次，在施工中很重要。（参看有关手册等资料）2、点焊（电阻点焊）•主要用于钢筋交叉连接处，如网片、钢筋骨架，用它代替绑扎，在钢筋砼预制构件厂中多采用点焊机进行点焊。•原理：将钢筋交叉放在点焊机的两电极之间，接触点处电阻很大，产生热量很大，交叉点钢筋迅速熔化，加压使焊接点金属焊合。3、电弧焊用弧焊机使焊条与焊件之间产生高温电弧，使焊条与焊件熔化、冷却凝固后的接头。常用于钢筋骨架焊接、钢筋与钢板焊接、装配式结构接头焊接，以及各种钢结构的焊接。钢筋电弧焊的接头分：搭接焊接头、帮条焊接头、坡口焊接头以及钢筋与预埋件的焊接接头。搭接焊接头形式（图）帮条焊接头形式（图）坡口焊接头形式（课本P78图4.5）钢筋与预埋件焊接接头形式（课本P78图4.6)4、电渣压力焊•用于现浇钢筋砼结构构件内竖向钢筋的焊接接长。•焊接工艺如课本P79图4.7。•工艺流程：安装药箱→通电→卸掉药箱→接头处理（敲掉多余焊渣）。•原理：利用电流通过渣池（药箱）产生的电阻热将钢筋端部熔化，然后施加压力使钢筋焊合。五、钢筋的机械连接•钢筋的机械连接是通过机械手段将两根钢筋进行对接。•方法：钢筋冷挤压连接、锥形螺纹钢筋连接。1、钢筋冷挤压连接•作法：将两根待连接的钢筋插入一个金属套管，然后采用挤压机和压模在常温下对金属套管加压，使两根钢筋紧固成一体。•优点：操作简单，对中度高，钢筋连接质量优于钢筋母材的力学性能，连接速度快，安全可靠，无明火作业，不污染环境等。•分类：径向挤压套管连接和轴向挤压套管连接。•径向挤压套管与轴向挤压套管连接不同之处在于，前者沿套管直径方向从套管中间依此向两端挤压套管，使之冷塑性变形，把插入套管里的两根钢筋紧紧咬合在一起；后者是沿钢筋轴线方向冷挤压金属套管，把两根待连接的热轧带肋钢筋紧固在一起。2、锥形螺纹钢筋连接•作法：将两根待连接钢筋的端部和套管预先加工成锥形螺纹，然后用手和力矩扳手将两根钢筋端部旋入套筒形成机械式钢筋接头。•优点；同前述方法的优点。•要求：锥形螺纹加工套筒的抗拉强度必须大于钢筋的抗拉强度。六、钢筋的配料•钢筋的配料是根据构件配筋图（即结构施工图）计算构件中各种钢筋的直线下料长度、总根数及钢筋总重量。然后据此汇总形成钢筋配料单，作为申请钢筋加工备料的依据。•钢筋下料长度计算是配料计算中的关键问题。•钢筋配料单如课本P81表4.8所示。注意：包括的内容、项目。•由于受力和构造要求，许多钢筋需要在中间弯折和两端作成弯钩，钢筋弯曲时，其外壁伸长，内壁缩短，而中心线（轴线）长度不变。•施工图中给出的是什么尺寸呢？•施工图中给出的尺寸一般均为钢筋的外包尺寸，而不是中心线尺寸。（画图示意）•很明显，外包尺寸要大于中心线长度。外包尺寸与中心线长度之间的差值，称为“量度差值”。•钢筋只有按中心线长度下料加工，才能使钢筋形状、尺寸符合设计要求。不能按图示外包尺寸下料。•钢筋下料如何计算呢？•钢筋的下料长度应按图纸给出的外包尺寸，扣除钢筋弯曲时引起的量度差值，再增加端头的弯钩长度。•计算公式如下：•（1）直钢筋下料长度=外包尺寸+末端弯钩或弯折增加的长度•=外包尺寸+末端弯钩或弯折长度-量度差值•（2）弯起钢筋下料长度=直段长度+斜段长度-中间弯折处量度差值+末端弯钩或弯折增加长度•（3）箍筋下料长度=箍筋外包尺寸-3个弯折处量度差值+两个弯钩增加长度（书上为经验公式，本式为理论计算公式）（一）钢筋末端弯钩或弯折时长度增加值1、规范规定•（1）HPB235级钢筋末端应作180°弯钩，其弯弧内直径（D）不应小于钢筋直径（d0）2.5倍，弯钩的弯后平直长度不应小于钢筋直径的3倍。（图示解释）•（2）当设计要求钢筋末端需作135°弯折时，HRB335、HRB400级钢筋的弯弧内直径（D）不应小于钢筋直径（d0）的4倍，平直长度应按设计要求确定。（图示解释）•（3）钢筋作不大于90°的弯折时，（如中间弯起）弯折处的弯弧内直径不应小于钢筋直径的5倍。2、HPB235级钢筋弯钩增加值3、HRB335、HRB400级钢筋末端弯折135°时下料长度增加值（二）弯起钢筋中间部位弯折处的量度差值和弯起钢筋的斜长1、规范规定•弯起钢筋中间部位弯折处的弯曲直径（D）