第三章钢筋混凝土工程-第三章钢筋混凝土

3.1钢筋工程一、钢筋的分类和技术性能1、钢筋的分类1）按生产工艺分①热轧钢筋②冷拉热轧钢筋③冷拔低碳钢丝④冷轧带肋钢筋⑤热处理钢筋热轧钢筋：经热轧成型并自然冷却的成品钢筋，具有一定的塑性、韧性、冷弯和可焊性。主要包括热轧光圆钢筋（HPB235）和热轧带肋钢筋（HRB335、HRB400和HRB500）。冷拉热轧钢筋：将热轧钢筋在常温下冷拉（拉伸至超过屈服点小于抗弯强度的某一应力），然后卸载。可提高钢筋强度（屈服点提高17%~27%）节约钢材，又可制作预应力筋。冷拔低碳钢丝：将直径0.5-8mm的Q235圆盘条通过截面小于钢筋截面的钨合金拔丝而成。此时，钢筋不仅受拉，同时还受挤压。屈服强度可提高40%~60%，且失去了低碳钢的性能，变得硬脆，属硬钢类钢丝。冷轧带肋钢筋：冷轧带肋钢筋是用低碳钢或低合金高强度钢热轧圆盘条，经冷轧后，在其表面形成二面或三面横肋的钢筋。国家标准GB13788－2000《冷轧带肋钢筋》规定，冷轧带肋钢筋分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970、CRB1170五个牌号。冷轧带肋钢筋具有强度高、塑性好、综合力学性能优良及握裹力强等优点，既可节约钢材，又可提高结构的整体强度和抗震能力，但其延性、可焊性太差，普及它远不如普及和它同强度的热轧三级钢，它的抗裂性能也不很好。主要应用于现浇楼板、剪力墙分布筋；梁、柱箍筋。特别在限额设计时，可以减小用钢量，基本上板配筋都采用冷轧带肋钢筋了。墙、柱、梁一般不采用，用HRB400。热处理钢筋：主要应用于预应力混凝土结构，它是由热轧带肋钢筋经淬火和高温回火调质处理而成。特点是塑性降低不大，但强度提高很多，综合性能比较理想，代号为RB150。新版《混凝土结构设计规范》GB50010－2002规定：普通钢筋混凝土结构以热轧带肋HRB400（III）级钢筋为主导钢筋；预应力混凝土结构以高强低松弛钢丝和钢绞线为主导钢筋；各种冷加工钢筋（冷拉、冷拔、冷轧、冷扭）不再列入规范而交由行业规程管理。混凝土结构构件对钢筋性能的要求（1）对钢筋强度方面的要求普通钢筋是钢筋混凝土结构中和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋，主要是HPB235、HRB335、HRB400、RRB400等热轧钢筋。（2）强屈比的要求钢筋的强屈比，代表了钢筋的强度储备，也在一定程度上代表了结构构件的强度储备，强屈比大，说明结构构件的强度储备大，但强屈比太大则钢筋强度的有效利用率降低，所以应有适当的强屈比。设计中选择适当的屈强比，对于抗震结构，钢筋应力在地震作用下可考虑进入强化段，为了保证结构在强震下“裂而不倒”，对钢筋的极限抗拉强度与屈服强度的比值有一定的要求，一般不应小于1.25。（3）延性延性是指构件和结构屈服后，具有承载力不降低或基本不降低、且有足够塑性变形能力的一种性能。延性大，说明塑性变形能力大，强度或承载力的降低缓慢，从而有足够大的能力吸收和耗散地震等破坏能量，避免结构倒塌。在工程设计中，要求钢筋混凝土结构承载能力极限状态为具有明显预兆，避免脆性破坏，抗震结构则要求具有足够的延性，钢筋的应力应变曲线上屈服点至极限应变点之间的应变值反映了钢筋延性的大小。（4）粘结性粘结性是指钢筋与混凝土的粘结性能。粘结力是钢筋与混凝土得以共同工作的基础，其中钢筋凹凸不平的表面与混凝土间的机械咬合力是粘结力的主要部分，所以变形钢筋与混凝土的粘结性能最好，设计中宜优先选用变形钢筋。（5）耐久性混凝土结构耐久性是指，在外部环境下材料性、构件、结构随时间的退化，主要包括钢筋锈蚀、冻融循环、碱—骨料反应、化学作用等的机理及物理、化学和生化过程。混凝土结构耐久性的降低可引起承载力的降低，影响结构安全。（6）适宜施工性在施工时钢筋要弯转成型，因而应具有一定的冷弯性能。钢筋弯钩、弯折加工时应避免裂缝和折断。热轧钢筋的冷弯性能很好，而性脆的冷加工钢筋（冷拉、冷拔、冷轧、冷扭）较差。预应力钢丝、钢绞线不能弯折，只能以直条形式应用。同时，要求钢筋具备良好的可焊性，在焊接后不应产生裂纹及过大的变形，以保证焊接接头性能良好。热轧钢筋的可焊性很好，而冷加工钢筋较差。（7）经济性衡量钢筋经济性的指标是强度价格比，即每元钱可购得的单位钢筋的强度，强度价格比高的钢筋比较经济。不仅可以减少配筋率，方便了施工，还减少了加工、运输、施工等一系列附加费用。（8）箍筋要能有效地约束核芯混凝土梁柱的箍筋对混凝土起重要的约束作用，只有约束良好的梁、柱才有可能取得较好的变形性能，强柱弱梁、强剪弱弯才有可能得以实现。因此，抗震设计时，对梁、柱箍筋按抗震等级高低分别对箍筋的最小直径、箍筋的最大间距和箍筋加密区的长度都提出很严格的要求。对梁的箍筋还提出面积配箍率，对柱的箍筋还提出体积配箍率的要求，新版《混凝土结构设计规范》进一步提出柱配箍特征值的更高要求。2）按力学性能分Ⅰ级钢筋（HPB235－235／370级）Ⅱ级钢筋（HRB335－335／510级）Ⅲ级钢筋（HRB400－370／570级）Ⅳ级钢筋（HRB500－540／835级）屈服强度抗拉强度HPB235钢筋塑性、可焊性良好，用于非预应力混凝土的受力筋或构造筋。HRB335、HRB400塑性、可焊性也好，可用于大中型预应力筋及非预应力混凝土的受力筋。预应力筋一般优先选用HRB400。HRB500强度高，但塑性、可焊性较差，可用于预应力筋。强度等级代号符号屈服点/抗拉强度伸长率δ5(%)牌号表面形状HPB235ф235/370N/mm225Q235光圆HRB335335/490N/mm21620MnSiHRB400400/570N/mm21420MnSiV20MnTiHRB500500/630N/mm212月牙纹3）按生产工艺及轧制外形分（1）光圆钢筋：I级钢筋（牌号：HPB235）均轧制为光面圆形截面，供应形式有盘圆、直条，直径不大于20mm，长度为6m~12m。（2）带肋钢筋：有螺旋形、人字形和月牙形三种，一般Ⅱ级（牌号：HRB335）、Ⅲ级（牌号：HRB400）钢筋轧制成人字形，Ⅳ级（牌号：HRB500）钢筋轧制成螺旋形及月牙形。（3）钢线（分低碳钢丝和碳素钢丝两种）及钢绞线。（4）冷轧扭钢筋：经冷轧并冷扭成型。4）按在结构中的作用分受压钢筋、受拉钢筋、架立钢筋、分布钢筋、箍筋等。配置在钢筋混凝土结构中的钢筋，按其作用可分为下列几种:①受力筋——承受拉、压应力的钢筋。②箍筋——承受一部分斜拉应力，并固定受力筋的位置，多用于梁和柱内。③架立筋——用以固定梁内钢箍的位置，构成梁内的钢筋骨架。④分布筋——用于屋面板、楼板内，与板的受力筋垂直布置，将承受的重量均匀地传给受力筋，并固定受力筋的位置，以及抵抗热胀冷缩所引起的温度变形。⑤其它——因构件构造要求或施工安装需要而配置的构造筋。如腰筋、预埋锚固筋、环等。2、钢筋的技术性能机械性能（力学性能）屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯性能化学成分（化学性能）Fe（99％）、C、Mn、Si、S、P、N、O对钢筋的机械性能和可焊性影响极大。（含C、Mn↑→可塑性↓；加入Ti→可塑性↑）机械性能化学成分强度指标塑性指标可焊性：指钢筋经过焊接后，焊缝连接的牢固性，钢筋的塑性，冲击韧性等不受损害的性能。二、钢筋的验收、存放钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：–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。钢筋混凝土工程中所用的钢筋均应进行现场检查验收，合格后方能入库存放、待用。3.1钢筋工程1、钢筋的验收钢筋进场时，应按现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499)等的规定抽取试件做力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定。验收内容：查对标牌检查外观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。热轧钢筋机械性能检验以60t为一批。从每批钢筋中任选两根钢筋。每根取两个试样分别进行拉力试验（测定其屈服点、抗拉强度和伸长率）和冷弯试验。如有一项试验结果不符合规定，则从同一批中另取双倍数量的试样重做各项实验。如仍有一个试样不合格，则该批钢筋判为不合格，应降级使用。2、钢筋的存放钢筋运至现场后，必须严格按批分等级、牌号、直径、长度等挂牌存放，并注明数量，不得混淆。应堆放整齐，避免锈蚀和污染，堆放钢筋的下面要加垫木，离地一定距离；有条件时，尽量堆入仓库或料棚内。三、钢筋的配料与代换1、钢筋配料：根据结构施工图，先绘出各种形状和规格的单根钢筋简图并加以编号，然后分别计算钢筋下料长度、根数及质量，填写配料单，申请加工。（1）板的配筋受力钢筋分布：沿板的跨度方向在受拉区配置。作用：承受荷载作用下产生的拉力。分布钢筋分布：布置在受力钢筋的内侧，与受力钢筋垂直。作用：固定受力筋位置，并将板上荷载分散到受力筋上，防治因砼的收缩和温度变化而在垂直受力筋方向上产生裂缝。（2）梁的配筋纵向受力钢筋作用：承受由弯距在梁内产生的拉力。弯起钢筋作用：其弯起段承受弯距和剪力产生的主拉应力，弯起的水平段承受支座的负弯距。弯起角度：梁高h≤800mm→45°梁高h＞800mm→60°箍筋作用：承受由剪力和弯距在梁内引起的主拉应力，同时还可固定其他钢筋形成主体骨架。架立钢筋分布：梁的受压区外缘两侧作用：固定箍筋、形成钢筋骨架注：如受压区配有纵向受压钢筋，则可不设架立筋。2、钢筋配料单的编制①熟悉图纸编制钢筋配料单之前必须熟悉图纸，把结构施工图中钢筋的品种、规格列成钢筋明细表，并读出钢筋设计尺寸。②计算钢筋的下料长度。③填写和编写钢筋配料单根据钢筋下料长度，汇总编制钢筋配料单。在配料单中，要反映出工程名称，钢筋编号，钢筋简图和尺寸，钢筋直径、数量、下料长度、质量等。④填写钢筋料牌根据钢筋配料单，将每一编号的钢筋制作一块料牌，作为钢筋加工的依据，见图所示。3、钢筋下料长度的计算原则及规定（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。（2）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。受力钢筋的混凝土保护层厚度应符合设计要求（见下表）；当设计无要求时，不应小于受力钢筋直径。混凝土的保护层厚度，一般用水泥砂浆垫块、塑料卡垫或马凳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。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－2520－3530－3530三－3025－4035－4035（3）弯曲量度差值1）相关概念钢筋弯曲特性：弯曲后，受弯处外边缘伸长，内边缘缩短，中心线则保持原有尺寸。钢筋下料长度：根据构件配筋图计算构件各钢筋的直线下料长度。设计图的钢筋尺寸：钢筋的外边缘尺寸。钢筋长度的度量方法：系指外包尺寸，因此钢筋弯曲以后，存在一个量度差值，在计算下料长度时必须加以扣除。（4）钢筋弯钩下料≥2.5d（韧性较好）≥3.5d（用于轻骨料砼锚结）Ⅰ级Ⅱ级≥4dⅢ级≥5d对于Ⅰ级钢筋，为了增加其与砼的锚固能力，两端做180°弯钩。对于Ⅱ、Ⅲ级，因其是变形钢筋，与混凝土粘结力较好，一般两端不设弯钩，但由于锚固长度原因，钢筋末端须设90°或135°弯钩。钢筋弯钩形式直弯钩斜弯钩半圆弯钩不带平直部分的半圆弯钩（5）箍筋调整值为了箍筋计算方便，一般将箍筋弯钩增长值和量度差值两项合并成一项为箍筋调整值，见表。计算时，将箍筋外包尺寸或内皮尺寸加上箍筋调整值即为箍筋下料长度。箍筋调整值箍筋量度方法箍筋直径(mm