建筑施工钢筋工程

第二节钢筋工程一：钢筋的种类1：钢筋的种类很多，建筑工程中常用的钢筋按化学成分可分为碳素钢钢筋和普通低合金钢钢筋。1）：碳素钢钢筋按其含碳量多少又可分低碳钢钢筋(含碳量小于0.25％)、中碳钢钢筋(含碳量为0.25％～0.60％)和高碳钢钢筋(含碳量大于0.60％，一般不宜用在建筑工程中)。2）：普通低合金钢钢筋是在低碳钢和中碳钢中加入某些合金元素(如钛、钒、锰等，其含量一般不超过总量的3％)冶炼而成，可提高钢筋的强度，改善其塑性、韧性和可焊性。2：钢筋按轧制外形可分为光面钢筋和变形钢筋(螺纹、人字纹及月牙纹)。3：按生产加工工艺可分为热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋、冷轧扭钢筋、冷轧带肋钢筋和精轧螺旋钢筋等。4：按供应方式，为便于运输，φ6～10的钢筋卷成圆盘，称盘圆钢筋；大于φ12的钢筋轧成6～12m长一根，称为直条钢筋。5：钢筋按强度分为I～Ⅳ级，而且级别越高，其强度及硬度越高。其塑性逐渐降低。为便于识别，在不同级别的钢材端头涂有不同的油漆。6：常用的钢丝有刻痕钢丝、碳素钢丝和冷拔低碳钢丝三类，而冷拔低碳钢丝又分为甲级和乙级，一般皆卷成圆盘。钢绞线一般由七根钢丝捻成，钢丝为高强钢丝。二：钢筋的验收1：验收内容包含钢筋出厂质量证明，外观检查，并按有关规定取样进行机械性能试验。2：钢筋进场应有出厂质量证明书或试验报告单，每捆(盘)钢筋均应有标牌，并按品种、批号及直径分批验收。每批热轧钢筋重量不超过60t，钢绞线为20t。做机械性能试验时应从每批外观尺寸检查合格的钢筋中任选两根，每根取两个试件分别进行拉力试验(包括屈服强度、抗拉强度和伸长率的测定)和冷弯或反弯次数试验。如有一项试验结果不符合规定，则应从同一批钢筋中另取双倍数量的试件重新作上述四项试验，如果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。3：钢筋在加工使用中如发现机械性能或焊接性能不良，还应进行化学成分分析，检验其有害成分如硫(S)、磷(P)和砷(As)的含量是否超过规定范围。4：钢筋进场后在运输和储藏时，不得损坏标志，并应根据品种、规格按批分别挂牌堆放，并标明数量。三：钢筋冷加工为了提高钢筋的强度、节约钢材、满足预应力钢筋的需要，工程上常采用冷拉、冷拔的方法对钢筋进行冷加工，用以获得冷拉钢筋和冷拔钢丝。冷拉I级钢筋用于结构中的受拉钢筋，冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋用作预应力筋。（一）：钢筋冷拉1：冷拉原理。钢筋的冷拉原理是将钢筋在常温下进行强力拉伸，使拉应力超过屈服点b，达到图中的k点，然后卸荷。由于钢筋已产生塑性变形，卸荷过程中应力-应变曲线沿ko1下降至o1点。如再立即重新拉伸，应力-应变曲线将沿o1kde变化，并在高于k点附近出现新的屈服点，该屈服点明显高于冷拉前的屈服点b，这种现象叫做“变形硬化”(冷硬)。其原因是冷拉过程中，钢筋内部结晶面滑移，晶格变化，因而屈服强度提高，塑性降低，弹性模量也降低。钢筋冷拉原理图钢筋冷拉后有内应力存在，内应力会促进钢筋内的晶体组织调整，经过调整，屈服强度又进一步提高，这种晶体组织调整过程称为“时效硬化”2：冷拉控制。1）：钢筋冷拉后强度提高，塑性降低，但仍有一定的塑性，有明显的流幅，其屈服强度与抗拉强度应保持一定的比值，即使钢筋有一定的强度储备和保持软钢特性。钢筋的冷拉方法可采用控制冷拉应力或控制冷拉率的方法。2）：对不能分清炉批号的热轧钢筋，不应采取冷拉率控制的方法。3）：当采用控制应力的方法时，其冷拉控制应力下的最大冷拉率应符合规定。4）：当采用控制冷拉率方法冷拉钢筋时，冷拉率必须由试验确定。对同炉批钢筋，测定的试件不宜少于4个。钢筋冷拉的冷拉控制应力和最大冷拉率钢筋级别冷拉控制应力(MPa)最大冷拉率(%)I级d≤12mm28010.0Ⅱ级d≤25mm4505.5d＝28～40mm430Ⅲ级d＝8～40mm5005.0Ⅳ级d＝10～28mm7004.03：钢筋冷拉设备1）：冷拉设备主要由拉力装置、承力结构、钢筋夹具及测量装置等组成。拉力装置一般由卷扬机、张拉小车及滑轮组等组成。2）：当缺乏卷扬机时也可采用普通液压千斤顶、长冲程千斤顶或预应力用的千斤顶等代替。但用千斤顶冷拉时生产率较低，且千斤顶容易磨损。3）：承力结构可采用钢筋混凝土压杆；当拉力较小或临时性工程中，可采用地锚。4）：冷拉长度测量可用标尺，测力计可用电子秤或附有油表的液压千斤顶或弹簧测力计。5）：测力计一般宜设置在张拉端定滑轮组处，若设置在固定端时，则应设防护装置，以免钢筋断裂时损坏测力计。6):为安全起见，冷拉时钢筋应缓缓拉伸，缓缓放松，并应防止斜拉，正对钢筋两端不允许站人或跨越钢筋。冷拉设备(四种方案)1－卷扬机；2－滑轮组；3－冷拉小车；4－夹具；5－被冷拉的钢筋6－地锚；7－防护壁；8－标尺；9－回程荷重架；10－连接杆11－弹簧测力器；12－回程滑轮组；13－传力器；14－钢压柱15－槽式台座；16－回程卷扬机；17－电子秤；18－液压千斤顶（二）钢筋的冷拔1．钢筋冷拔的特点与应用（1）钢筋冷拔的特点与应用冷拔是使直径6～8mm的HPB235钢筋强力通过特制的钨合金拔丝模孔，使钢筋产生塑性变形，以改变其物理力学性能。钢筋冷拔后横向压缩纵向拉伸，内部晶格产生滑移，抗拉强度可提高50%～90%；塑性降低，硬度提高。这种经冷拔加工的钢丝称为冷拔低碳钢丝。与冷拉相比，冷拉是纯拉伸线应力，而冷拔既有拉伸应力又有压缩应力。冷拔后冷拔低碳钢丝没有明显的屈服现象，它分甲、乙两级，甲级钢丝适用于作预应力筋，乙级钢丝适用于作焊接网，焊接骨架、箍筋和构造钢筋。（2）钢筋冷拔工艺钢筋冷拔的工艺流程为轧头→剥皮→拔丝。轧头是用一对轧辊将钢筋端部轧细，以便钢筋通过拔丝模孔口。剥皮是使钢筋通过3～6个上下排列的辊子，剥除钢筋表面的氧化铁渣壳，使铁渣不致进入拔丝模孔口，以提高拔丝模的使用寿命，并消除因拔丝模孔存在铁渣，使钢丝表面擦伤的现象。剥皮后，钢筋再通过润滑剂盒润滑，进入拔丝模进行冷拔。常用的拔丝机有卧式和立式两类，其鼓筒直径一般为450～600mm，拔丝速度为0.4～1m/s。常用的润滑剂由生石灰、动植物油、肥皂、水和石蜡组成。2．钢筋冷拔质量的控制1):影响钢筋冷拔质量的主要因素为原材料质量和冷拔总压缩率（β）。为了稳定冷拔低碳钢丝的质量，要求原材料按钢厂、钢号、直径分别堆放和使用。甲级冷拔低碳钢丝应采用符合HPB235热轧钢筋标准的圆盘条拔制。2):冷拔总压缩率（β）是指：由盘条拔至成品钢丝的横截面缩减率。若原材料钢筋直径为d0，成品钢丝直径为d，则总压缩率。总压缩率愈大，则抗拉强度提高愈多，塑性降低愈多。为了保证冷拔低碳钢丝强度和塑性相对稳定，必须控制总压缩率。通常φb5由φ8盘条经数次反复冷拔而成，φb3和φb4由φb6.5盘条拔制。冷拔次数过少，每次压缩过大，易产生断丝和安全事故；冷拔次数过多，易使钢丝变脆，且降低冷拔机的生产率，因此，冷拔次数应适宜。根据实践经验，前道钢丝和后道钢丝直径之比约以1:1.15为宜。(a)拔丝模构造(b)拔丝模装在喇叭管内钢筋冷拔示意图1－钢筋；2－拔丝模；3－螺母；4－喇叭管5－排渣孔；6－存放润滑剂的箱壁四:钢筋焊接连接1：钢筋连接有四种常用的连接方法：绑轧连接、焊接连接、冷压连接和螺旋连接。除个别情况（如不准出现明火）应尽量采用焊接连接，以保证质量、提高效率和节约钢材。钢筋焊接分为压焊和熔焊两种形式。压焊包括闪光对焊、电阻点焊和气压焊；熔焊包括电弧焊和电渣压力焊。此外，钢筋与预埋件T形接头的焊接应采用埋弧压力焊等。2：钢筋的焊接质量与钢材的可焊性、焊接工艺有关。可焊性与含碳量、合金元素的数量有关，含碳、锰数量增加，则可焊性差；而含适量的钛可改善可焊性。焊接工艺（焊接参数与操作水平）亦影响焊接质量，即使可焊性差的钢材，若焊接工艺合宜，亦可获得良好的焊接质量。当环境温度低于-5℃，即为钢筋低温焊接，此时应调整焊接工艺参数，使焊缝和热影响区缓慢冷却。风力超过4级时，应有挡风措施。环境温度低于-20℃时不得进行焊接。（一）对焊钢筋对焊原理是将两钢筋成对接形式水平安置在对焊机夹钳中，使两钢筋接触，通以低电压的强电流，把电能转化为热能（电阻热），当钢筋加热到一定程度后，即施加轴向压力挤压（称为顶锻），便形成对焊接头。(二)电阻点焊钢筋骨架或钢筋网中交叉钢筋的焊接宜采用电阻点焊，其所适用的钢筋直径和种类为直径6～14mm的热轧HPB235、HRB335钢筋，直径3～5mm的冷拔低碳钢丝和直径4～12mm的冷轧带肋钢筋。所用的点焊机有单点点焊机（用以焊接较粗的钢筋）、多头点焊机（一次焊数点，用以焊钢筋网）和悬挂式点焊机（可得平面尺寸大的骨架或钢筋网）。现场还可采用手提式点焊机。（三）气压焊钢筋气压焊，是采用一定比例的氧气和乙炔焰为热源，对需要连接的两钢筋端部接缝处进行加热，使其达到热塑状态，同时对钢筋施加30～40MPa的轴向压力，使钢筋顶锻在一起。该焊接方法使钢筋在还原气体的保护下，发生塑性流变后相互紧密接触，促使端面金属晶体相互扩散渗透，再结晶，再排列，形成牢固的焊接接头。这种方法设备投资少、施工安全、节约钢材和电能，不仅适用于竖向钢筋的连接，也适用于各种方向布置的钢筋连接。适用范围为直径14～40mm的HPB235、HRB335和HRB400钢筋（25MnSiHRB400钢筋除外）；当不同直径钢筋焊接时，两钢筋直径差不得大于7mm。（四）电弧焊电弧焊系利用弧焊机使焊条与焊件之间产生高温电弧（焊条与焊件间的空气介质中出现强烈持久的放电现象叫电弧），使焊条和电弧燃烧范围内的焊件金属熔化，熔化的金属凝固后，便形成焊缝或焊接接头。电弧焊应用范围广，如钢筋的接长、钢筋骨架的焊接、钢筋与钢板的焊接、装配式结构接头的焊接及其他各种钢结构的焊接等。（五）电渣压力焊钢筋电渣压力焊是将两钢筋安放成竖向对接形式，利用焊接电流通过两钢筋端面间隙，在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程，产生电弧热和电阻热，熔化钢筋，加压完成连接的一种焊接方法。具有操作方便、效率高、成本低、工作条件好等特点，适用于高层建筑现浇混凝土结构施工中直径为14～40mm、种类为HPB235、HRB335竖向或斜向（倾斜度在4∶1范围内）钢筋的连接。但不得在竖向焊接之后，再横置于梁、板等构件中作水平钢筋之用。五:钢筋机械连接钢筋机械连接是通过连接件的机械咬合作用或钢筋端面的承压作用，将一根钢筋中的力传递至另一根钢筋的连接方法。具有施工简便、工艺性有良好、接头质量可靠、不受钢筋焊接性的制约、可全天候施工、节约钢材和能源等优点。常用的机械连接接头类型有：挤压套筒接头、锥螺纹套筒接头、直螺纹套筒接头、熔融金属充填套筒接头、水泥灌浆充填套筒接头和受压钢筋端面平接头等。（一）带肋钢筋套筒挤压连接带肋钢筋套筒挤压连接是将需要连接的带肋钢筋，插于特制的钢套筒内，利用挤压机压缩套筒，使之产生塑性变形，靠变形后的钢套筒与带肋钢筋之间的紧密咬合来实现钢筋的连接。它适用于钢筋直径为16～40mm的HRB335、HRB400带肋钢筋的连接。钢筋挤压连接有钢筋径向挤压连接和钢筋轴向挤压连接。1.带肋钢筋套筒径向挤压连接带肋钢筋套筒径向挤压连接，是采用挤压机沿径向（即与套筒轴线垂直）将钢套筒挤压产生塑性变形，使之紧密地咬住带肋钢筋的横肋，实现两根钢筋的连接（图示）。当不同直径的带肋钢筋采用挤压接头连接时，若套筒两端外径和壁厚相同，被连接钢筋的直径相差不应大于5mm。2.带肋钢筋套筒轴向挤压连接钢筋轴向挤压连接，是采用挤压机和压模对钢套筒及插入的两根对接钢筋，沿其轴向方向进行挤压，使套筒咬合到带肋钢筋的肋间，使其结合成一体。（二）钢筋锥螺纹接头连接钢筋锥螺纹接头是把钢筋的连接端加工成锥形螺纹（简称丝头），通过锥螺纹连接套把两根带丝头的钢筋，按规定的力矩值连接成一体的钢筋接头。适用于直径为16～40㎜的HRB335、HRB400钢筋的连接。六：钢筋配料1：钢筋的配料就是根据施工图纸，分别计算出各根钢筋切断时的直线长度，也称为下料长度，然后加以编号，分别计算钢筋的下料长度及根数，填写配料单，申请加工