第四章混凝土结构工程--钢筋工程

1、热轧钢筋是经热轧成型并自然冷却的成品钢筋，由低碳钢和普通合金钢在高温状态下压制而成，主要用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构的配筋，是土木建筑工程中使用量最大的钢材品种之一。直径6.59毫米的钢筋，大多数卷成盘条；直径1040毫米的一般是 612米长的直条。热轧钢筋应具备一定的强度，即屈服点和抗拉强度，它是结构设计的主要依据。分为热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋两种。热轧钢筋为软刚，断裂时会产生颈缩现象，伸长率较大。 热轧钢筋外形热轧钢筋外形HRB335 RRB400 hot rolledribbed bar ribbed remained heat treatmentbar HPB300生产工艺：生产

2、工艺： hot rolled 表面形状：表面形状：plain 钢筋：钢筋：bar 屈服强度屈服强度 预应力钢筋预应力钢筋钢筋的进场验收钢筋的进场验收 软钢的软钢的应力应力应变曲线应变曲线 a 比例极限比例极限b 弹性极限弹性极限d 极限抗拉强度极限抗拉强度e 极限应变极限应变ob 弹性阶段弹性阶段bc 屈服阶段屈服阶段cd 强化阶段强化阶段de 破坏阶段破坏阶段 硬钢的应力硬钢的应力应变曲线应变曲线 b极限抗拉强度极限抗拉强度c极限应变极限应变 条件屈服强度：条件屈服强度： 取残余应变为取残余应变为0.2%0.2%所对应的应力作为无明显所对应的应力作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服

3、强度。流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。 钢筋的应力钢筋的应力应变简化模型应变简化模型 （1 1）理想弹塑性模型理想弹塑性模型（2 2）三段线性模型三段线性模型 钢筋的塑性性能钢筋的塑性性能 （1）延伸率：）延伸率：100%lll 延伸率越大，钢筋的塑性延伸率越大，钢筋的塑性和变形能力越好。和变形能力越好。（2）冷弯性能：）冷弯性能： 弯心直径越小，弯过的角度弯心直径越小，弯过的角度越大，冷弯性能越好，钢筋的塑越大，冷弯性能越好，钢筋的塑性性能越好。性性能越好。冷拉冷拉 在常温下用机械方法将有明显流幅的钢筋拉到超过在常温下用机械方法将有明显流幅的钢筋拉到超过屈服强度的某一应力值，然后卸

4、载至零。屈服强度的某一应力值，然后卸载至零。1.1.钢筋在冷拉后，未经时效前，一般没有明钢筋在冷拉后，未经时效前，一般没有明显的屈服台阶；显的屈服台阶；2. 2. 经过经过停放或加热停放或加热后进一步提高了屈服强度后进一步提高了屈服强度并并恢复了屈服台阶恢复了屈服台阶，这种现象称为，这种现象称为冷拉时效冷拉时效硬化。硬化。冷拉钢筋的质量检查冷拉钢筋的质量检查 将热轧钢筋将热轧钢筋强行拔过小于其直径的硬质合强行拔过小于其直径的硬质合金拔丝模具金拔丝模具。此工艺比纯拉伸作用强烈，钢筋。此工艺比纯拉伸作用强烈，钢筋不仅受拉，而且同时受到挤压作用，经过一次不仅受拉，而且同时受到挤压作用，经过一次或多次

5、冷拔后得到的冷拔低碳钢丝其屈服点可或多次冷拔后得到的冷拔低碳钢丝其屈服点可提高提高40%40%60%60%，抗拉强度提高，塑性降低，脆抗拉强度提高，塑性降低，脆性变大性变大，具有硬质钢材特点。，具有硬质钢材特点。钢筋的连接方式可分为：钢筋的连接方式可分为：绑扎连接、焊接和绑扎连接、焊接和机械连接。机械连接。纵向受力钢筋的连接方式应符合设计要求。纵向受力钢筋的连接方式应符合设计要求。机械连接接头和焊接连接接头的类型及质量机械连接接头和焊接连接接头的类型及质量应符合国家现行标准的规定。应符合国家现行标准的规定。 钢筋的焊接连接钢筋的焊接连接钢筋常用的焊接方法有钢筋常用的焊接方法有闪光对焊闪光对焊、

6、电阻点焊电阻点焊、电弧焊、电渣压力焊电弧焊、电渣压力焊和和气压焊气压焊等。等。钢筋焊接接头质量检查与验收应满足规定：钢筋焊接接头质量检查与验收应满足规定：(1) (1) 钢筋焊接接头或焊接制品钢筋焊接接头或焊接制品( (焊接骨架、焊接焊接骨架、焊接网网) )应按应按钢筋焊接及验收规程钢筋焊接及验收规程 JGJ1896JGJ1896的规定进行质量检查与验收。的规定进行质量检查与验收。(2) (2) 钢筋焊接接头或焊接制品应分批进行质量检钢筋焊接接头或焊接制品应分批进行质量检查与验收。查与验收。质量检查应包括外观检查和力学性质量检查应包括外观检查和力学性能试验。能试验。(3) (3) 外观检查首先

7、应由焊工对所焊接头或制品进外观检查首先应由焊工对所焊接头或制品进行自检，然后再由质量检查人员进行检验。行自检，然后再由质量检查人员进行检验。(4) (4) 力学性能试验应在外观检查合格后力学性能试验应在外观检查合格后随机抽取随机抽取试件进行试验。试件进行试验。(5) (5) 钢筋焊接接头或焊接制品质量检验报告单中钢筋焊接接头或焊接制品质量检验报告单中应包括下列内容：应包括下列内容： 工程名称、取样部位；工程名称、取样部位； 批号、批量；批号、批量； 钢筋级别、规格；钢筋级别、规格； 力力学性能试验结果；学性能试验结果； 施工单位。施工单位。 闪光对焊闪光对焊广泛用于钢筋连接及预应力钢筋与螺丝端

8、杆的焊接。热轧钢筋的焊接宜优先用闪光对焊。 452316钢筋闪光对焊钢筋闪光对焊 1焊接的钢焊接的钢筋；筋；2固定电极；固定电极；3可动电极；可动电极；4机座；机座；5变压器；变压器；6手动顶压手动顶压机构机构 钢筋对焊机闪光焊工艺 闪光对焊接头外观检查结果，应符合下列要求：闪光对焊接头外观检查结果，应符合下列要求： 接头处不得有横向裂纹接头处不得有横向裂纹； 与电接触处的钢筋表面，与电接触处的钢筋表面，HPB235HPB235、HRB335HRB335和和HRB400HRB400钢筋焊接时钢筋焊接时不得有明显烧伤不得有明显烧伤；RRB400RRB400钢筋钢筋焊接时焊接时不得有烧伤不得有烧伤

9、； 接头处的弯折角不得大于接头处的弯折角不得大于3 3； 接头处的接头处的轴线偏移，不得大于钢筋直径的轴线偏移，不得大于钢筋直径的0.10.1倍，且不得大于倍，且不得大于2mm2mm。 电弧焊电弧焊是利用弧焊机使焊条与焊件之间产生高是利用弧焊机使焊条与焊件之间产生高温电弧，使温电弧，使焊条和电弧燃烧范围内的焊件熔化，焊条和电弧燃烧范围内的焊件熔化，待其凝固便形成焊缝或接头待其凝固便形成焊缝或接头。电弧焊广泛用于钢筋接头与钢筋骨架焊接、装电弧焊广泛用于钢筋接头与钢筋骨架焊接、装配式结构接头焊接、钢筋与钢板焊接及各种钢配式结构接头焊接、钢筋与钢板焊接及各种钢结构焊接。结构焊接。弧焊机有直流与交流之

10、分，弧焊机有直流与交流之分，常用的是常用的是交流弧焊交流弧焊机。机。 焊条的种类很多，根据焊条的种类很多，根据钢材等级和焊接接钢材等级和焊接接头形式头形式选择焊条。选择焊条。 焊接电流和焊条直径应根据钢筋级别、直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。径、接头形式和焊接位置进行选择。钢筋电弧焊的接头形式主要有三种：钢筋电弧焊的接头形式主要有三种：搭接搭接接头、帮条接头及坡口接头接头、帮条接头及坡口接头。252d0(2.5d0)8d0(10d0)4d0(5d0)4d0(5d0)b)25d)3 5604 58d0(10d0)4d0(5d0)a)c)a） 搭接焊；搭接焊；

11、 b） 帮条焊；帮条焊； c） 立焊的剖口焊；立焊的剖口焊； d） 平焊的剖口焊平焊的剖口焊钢筋电弧焊的接头形式钢筋电弧焊的接头形式 电渣压力焊电渣压力焊电渣压力焊电渣压力焊是利用电流通过渣池产生的电阻是利用电流通过渣池产生的电阻热将钢筋端部熔化，然后施加压力使钢筋焊热将钢筋端部熔化，然后施加压力使钢筋焊合。合。钢筋电渣压力焊分钢筋电渣压力焊分手工操作和自动控制手工操作和自动控制两种。两种。采用自动电渣压力焊时，主要设备是自动电采用自动电渣压力焊时，主要设备是自动电渣焊机。渣焊机。 电渣压力焊的焊接参数为电渣压力焊的焊接参数为焊接电流、渣池电焊接电流、渣池电压和通电时间压和通电时间等，可根据钢

12、筋直径选择。等，可根据钢筋直径选择。 端部除锈 夹具夹牢在下部钢筋上 上部钢筋夹牢于活动电极中 装上药盒 接通电路 引燃电弧（引弧） 钢筋熔化（稳弧） 加压顶锻 形成接头。 引弧、稳弧、顶锻三个过程连续进行。 63457128电渣压力焊构造原电渣压力焊构造原理图理图1 钢筋；钢筋； 2监控监控仪表；仪表；3焊剂盒；焊剂盒； 4焊焊剂盒扣环；剂盒扣环；5活动夹具；活动夹具；6固定夹具；固定夹具； 7操作手柄；操作手柄；8控制电缆控制电缆 气压焊气压焊接钢筋是利用乙炔-氧混合气体燃烧的高温火焰对已有初始压力的两根钢筋端面接合处加热，使钢筋端部产生塑性变形，并促使钢筋端面的金属原子互相扩散，当钢筋加

13、热到约12501350（相当于钢材熔点的0.800.90倍）时进行加压顶锻，使钢筋焊接在一起。 气压焊设备气压焊设备 气压焊接设备主要包括加热系统与加压系统两部分。气压焊接设备主要包括加热系统与加压系统两部分。 137426589乙炔；乙炔；2氧气；氧气；3流量计；流量计； 4固定卡具；固定卡具；5活动卡具；活动卡具；6压接器；压接器；7加热器与焊炬；加热器与焊炬；8被焊接的钢筋；被焊接的钢筋； 9加压油泵加压油泵 气压焊操作工艺：气压焊操作工艺：v施焊前，钢筋施焊前，钢筋端头用切割机切齐端头用切割机切齐，压接面应与钢筋，压接面应与钢筋轴线垂直，如稍有偏斜，两钢筋间距不得大于轴线垂直，如稍有偏

14、斜，两钢筋间距不得大于3mm3mm；v钢筋切平后，端头周边用砂轮磨成小八字角，并将钢筋切平后，端头周边用砂轮磨成小八字角，并将端头附近端头附近5050100mm100mm范围内钢筋表面的铁锈、油渍和范围内钢筋表面的铁锈、油渍和水泥清除干净水泥清除干净。v施焊时，先将钢筋固定于压接器上，并加以适当的施焊时，先将钢筋固定于压接器上，并加以适当的压力使钢筋接触，然后将火钳火口对准钢筋接缝处，压力使钢筋接触，然后将火钳火口对准钢筋接缝处，加热钢筋端部至加热钢筋端部至1100110013001300C C，表面发深红色时，表面发深红色时，当即加压油泵，对钢筋施以当即加压油泵，对钢筋施以40MPa40MP

15、a以上的压力。以上的压力。钢筋配料：钢筋配料：根据结构施工图根据结构施工图，先绘，先绘出各种形状和规格的出各种形状和规格的单根钢筋简图单根钢筋简图并加以并加以编号编号，然后分别，然后分别计算计算钢筋下钢筋下料长度、根数及质量，填写料长度、根数及质量，填写配料单配料单，申请加工。申请加工。 钢筋下料长度的计算原则及规定钢筋下料长度的计算原则及规定 (1)(1) 钢筋长度钢筋长度结构施工图中所指钢筋长度是结构施工图中所指钢筋长度是钢筋钢筋外缘之间的长度外缘之间的长度，即外包尺寸，这是施，即外包尺寸，这是施工中量度钢筋长度的基本依据。工中量度钢筋长度的基本依据。(2) (2) 混凝土保护层厚度混凝土

16、保护层厚度构件受力钢筋的保护层厚度构件受力钢筋的保护层厚度不应小于钢筋的公不应小于钢筋的公称直径称直径d d；设计使用年限为；设计使用年限为5050年的混凝土结构，最年的混凝土结构，最外层钢筋的保护层厚度应符合下表规定，设计使外层钢筋的保护层厚度应符合下表规定，设计使用年限为用年限为100100年年的混凝土结构，最外层钢筋的保护的混凝土结构，最外层钢筋的保护层厚度不应小于表中数据的层厚度不应小于表中数据的1.41.4倍倍。混凝土保护层最小厚度c(mm)(3) (3) 弯曲量度差值弯曲量度差值 钢筋长度的度量方法钢筋长度的度量方法系指外包尺寸，因此钢系指外包尺寸，因此钢筋弯曲以后，存在一个量度差

17、值，在计算下料长筋弯曲以后，存在一个量度差值，在计算下料长度时必须加以扣除。度时必须加以扣除。(4) (4) 钢筋弯钩增加值钢筋弯钩增加值 弯钩形式最常用的是弯钩形式最常用的是半圆弯钩半圆弯钩，即，即180180弯钩。弯钩。 (5) (5) 箍筋调整值箍筋调整值为了箍筋计算方便，一般将为了箍筋计算方便，一般将箍筋弯钩增长值箍筋弯钩增长值和量度差值两项合并和量度差值两项合并成一项为箍筋调整值。计算成一项为箍筋调整值。计算时，将箍筋外包尺寸或内皮尺寸加上箍筋调整值时，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。即为箍筋下料长度。 箍筋调整值箍筋调整值 (6) (6) 钢筋下料长度计算钢

18、筋下料长度计算 直钢筋下料长度直钢筋下料长度= =直构件长度直构件长度- -保护层厚度保护层厚度+ +弯钩增加长度弯钩增加长度 弯起钢筋下料长度弯起钢筋下料长度= =直段长度直段长度+ +斜段长度斜段长度- -弯弯折量度差值折量度差值+ +弯钩增加长度弯钩增加长度 箍筋下料长度箍筋下料长度= =直段长度直段长度+ +弯钩增加长度弯钩增加长度- -弯弯折量度差值折量度差值 或或箍筋下料长度箍筋下料长度= =箍筋周长箍筋周长+ +箍筋调整值箍筋调整值 钢筋下料计算注意事项钢筋下料计算注意事项 (1) (1) 在设计图纸中，钢筋配置的细节问题没有在设计图纸中，钢筋配置的细节问题没有注明时，一般按注明

19、时，一般按构造要求构造要求处理。处理。(2) (2) 配料计算时，要考虑钢筋的形状和尺寸，配料计算时，要考虑钢筋的形状和尺寸，在在满足设计要求满足设计要求的前提下，要的前提下，要有利于加工有利于加工。(3)(3) 配料时，还要考虑施工需要的配料时，还要考虑施工需要的附加钢筋附加钢筋。钢筋配料计算实例钢筋配料计算实例 【例】【例】某建筑物简支梁配筋如某建筑物简支梁配筋如图图4.174.17所示，试计所示，试计算钢筋下料长度。钢筋保护层取算钢筋下料长度。钢筋保护层取25mm25mm。( (梁编号梁编号为为L L1 1共共1010根根) ) 【解】1.绘出各种钢筋简图钢筋配料单 2.2.计算钢筋下料

20、长度计算钢筋下料长度号钢筋下料长度号钢筋下料长度 (6240+2(6240+2200-2200-225)-25)-2 22 22525+2+26.256.252525=6802(mm)=6802(mm)号钢筋下料长度号钢筋下料长度 6240-26240-225+225+26.256.251212=6340(mm)=6340(mm)号弯起钢筋下料长度号弯起钢筋下料长度 上直段钢筋长度上直段钢筋长度240+50+500-25=765(mm)240+50+500-25=765(mm) 斜段钢筋长度斜段钢筋长度(500-2(500-225)25)1.414=636(mm)1.414=636(mm) 中

21、间直段长度中间直段长度6240-26240-2(240+50+500+450)=3760(mm)(240+50+500+450)=3760(mm) 下料长度下料长度(765+636)(765+636)2+3760-2+3760-4 40.50.52525+2+26.256.252525 =6824(mm) =6824(mm)号钢筋下料长度号钢筋下料长度计算为计算为6824mm6824mm。号箍筋下料长度号箍筋下料长度 宽度宽度200-2200-225=150(mm)25=150(mm) 高度高度500-2500-225=450(mm)25=450(mm) 下料长度为下料长度为(150+450)

22、(150+450)2+2+5050=1250(mm)=1250(mm)1122sysyAfAf如设计图中所用的钢筋设计强度为如设计图中所用的钢筋设计强度为f fy1y1，钢钢筋总面积为筋总面积为A AS S1 1，代换后的钢筋，代换后的钢筋设计强度为设计强度为fy2，钢筋总面积为，钢筋总面积为AS2，则应使：，则应使： 21112222yyn d fnd f即21 .10172112mmffAAyySS221 .145415201 .38042mmmmAS钢筋的加工与安装钢筋的加工与安装钢筋的加工有钢筋的加工有除锈、调直、除锈、调直、下料下料剪切剪切及及弯弯曲曲成型。钢筋加工的形状、尺