第八讲 混凝土结构工程

1第四章

混凝土结构工程目录第一节

混凝土结构工程施工概述

第二节

钢筋工程

23第一节混凝土结构工程施工概述4混凝土的定义

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。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。钢筋拔出试验不同强度砼的粘结应力和滑移曲线5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。6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

配料拌制砼浇筑砼水钢筋制作钢筋安装模板制作模板安装模板修理7第二节钢筋工程按化学成分可分为：碳素钢钢筋和普通低合金钢钢筋。碳按生产加工工艺可分为：热轧钢筋、冷拉钢筋、冷拔钢筋、冷

拔低碳钢丝、热处理钢筋、冷轧扭钢

筋、精轧螺旋钢筋、刻痕钢丝及钢绞线。

按强度分为：HPB

235、HRB

335、HRB

400及RRB

400等，而且级别越高，其强度及硬度越

高，塑性逐级降低。按直径大小分为：钢丝、细钢筋、中粗钢筋和粗钢筋。按钢筋在结构中的作用不同可分为：受力钢筋、架立钢筋和分布钢

筋。

8一、钢筋的种类

光面钢筋

螺纹钢筋

素钢钢钢筋按其含碳量多少又分为低

碳钢、中碳钢和高碳钢钢筋。按轧制外形可分为：光面钢筋、变形钢筋（螺纹、人字纹

人字纹钢筋

月牙纹钢筋

及月牙纹）。9（1）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10热轧光园钢筋热轧带肋钢筋

（2）热轧钢筋

是最常用的钢筋，有热轧光圆钢筋（HPB）、热轧带肋钢筋（HRB）和余热处理钢筋（RRB）三种。级别强度等级

代号

公称直径d

mm屈服点

σ

a

(MPa)伸长率δ

(%)

抗拉强度σ

b

(MPa)

不小于

冷弯弯曲

弯心角度

直径Ⅰ级Ⅱ级

HPB235

(Q235)

HRB335（20MnSi）

8～20

6～2528～50235335370490251618001800

d3d4dⅢ级HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi）

11

6～2528～504005401618004d5d热轧钢筋的力学性能

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。

12级别Ⅰ级强度等级代

号

HPB235

(Q235)Ⅱ级Ⅲ级

HRB335（20MnSi）

HRB400热轧钢筋的符号说明HPB235生产工艺：

hot

rolled

表面形状：plain钢筋：bar

屈服强度符号

二、

钢筋的验收

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。

（1）标牌验收

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。

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。

13钢筋的出厂标牌14（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。（3）取样检验15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。三、钢筋的贮存、堆放钢筋挂牌分类堆放四、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)。（1）焊接施工的一般规定

（a）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。

（b）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。16以及烧坏焊接设备事故的发生。

（c）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。

（d）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。

（e）

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。

（f）

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17（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。（a）

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

端头加热到熔点时)，以一定的压力

迅速顶锻，焊接接头即告完成。适

用于直径20mm(Ⅰ和Ⅲ级)～22mm(Ⅱ

级)以内的钢筋。原理

钢图

筋

对实

焊景

18级钢筋。钢筋对焊进行中（b）

预热闪光焊

该工艺是在连续闪光焊

前增加一次预热过程，适用

于直径22mm以上的Ⅰ～Ⅲ级

钢筋。

钢筋对焊作业前

（c）

闪光-预热-闪光焊

该工艺是在预热闪光焊

前再增加一次闪光过程，使

预热均匀。适用于直径22mm

以上、且端面不平的Ⅰ～Ⅲ19（d）

对焊参数

①

调伸长度——焊接前，两钢筋从电极钳口伸出的长

度。Ⅰ级钢为0.75～1.25d，Ⅱ～Ⅲ级钢为1.0～1.5d，直径

小的取大值。

②

闪光留量与闪光速度——闪出金属所消耗的钢筋长

度。闪光留量一般为两钢筋切断时严重压伤部分之和另加

8～10mm；闪光速度由慢到快，开始零→约1mm/s

→终止时

1.5～2mm/s。

③

预热留量与预热频率

——用以控制预热程度。

④变压器级次——用以调

节焊接电流的大小。对焊接头近景20（3）点焊利用点焊机是实现生产机械化、提高工效、节约劳动力和材料，保证质量、降低成本的一种有效措施，钢筋骨架成型应优先采用点焊。点焊的工作原理如图所示，就是将已除锈的钢筋交叉点放在点焊机的两电极间，使钢筋通电发热至一定温度后，加压使焊点金属焊合。为了保证点焊质量，必须正确选择点焊工艺规范，其主要参数如：电流强度、通电时间、电极压力等。

21（4）

电弧焊

电弧焊是电焊机送出低压强电流，使焊条与焊件之间产

生高温电流，将焊条与焊件金属熔化，凝固后形成一条焊缝。

电弧焊在现浇结构中的钢筋接长、装配式结构中的钢筋接头、

钢筋与钢板的焊接中应用广泛。

接头形式：主要有帮条焊、搭接焊、坡口焊、钢筋与预

埋铁件接头等4种形式。ZX7系列直流电弧焊机DN2-5交流弧焊机BX1-315交流弧焊机22（5）气压焊钢筋气压焊是利用氧气和乙炔气按一定的比例混合燃烧的火焰，将被焊钢筋端部加热到塑性状态，并施一定压力使两根钢筋焊合。这种焊接工艺具有设备简单、操作方便、质好、成本低等优点。适用于各种位置的φ16~φ40的HPB

235、HRB

335级钢筋焊接；但对焊工要求严，焊前对钢筋端面处理要求高。钢筋气压焊设备包括氧、乙炔供气设备、加热器、加压器及钢筋卡具等。钢筋气压焊的工艺包括：预压、加热与压接过程。

23钢筋电渣压力焊设备示意图（6）

电渣压力焊

电渣压力焊(简称竖焊)是利用电流通过渣池产生的电阻

热将钢筋端部熔化，再施加压力使钢筋焊合。该工艺操作简

单、工效高、成本低、比电弧焊接头节电80%以上，比绑扎

连接和帮条焊节约钢筋30%。多用于施工现场直径φ14～

40mm的竖向或斜向(倾斜度4:1)钢筋的焊接接长。

HD－750电渣压力焊机24焊的质量控制

①

取样数量：从同一楼层中以300个同类型接头为一批(不足300时仍为一批)，切三个接头进行拉伸试验。

②

外观检查：电渣压力焊接头应逐个进行，要求接头焊包均匀、突出部分高出钢筋表面4mm，不得有裂纹和明显的烧伤缺陷；接头处钢筋轴线偏离不超过0.1d，且不大于2mm；接头处的弯折角不得大于30。电渣压合力格焊的接头电渣不压合力格接头

25五、

钢筋机械连接

钢筋机械连接又称为“冷连接”，是继绑扎、焊接之后的第三代钢筋接头技术。具有接头强度高于钢筋母材、速度比电焊快5倍、无污染、节省钢材20％等优点。（1）钢筋冷挤压连接

钢筋冷挤压连接是将两根待连接钢筋插入一个特制钢套管内，采用挤压机和压模在常温下对套管加压，使两根钢筋紧固成一体。该工艺操作简单、连接速度快、安全可靠、无明火作业、不污染环境，钢筋连接质量优于钢筋母材的力学性能。按挤压方式又可分为径向挤压和轴向挤压套管连接。2627径向套筒挤压连接轴向套筒挤压连接

轴向挤压连接现场施工不方便及接头质量不够稳定，没有得到推广；而径向挤压连接技术，连接接头得到了大面积推广使用。现在工程中使用的套筒挤压连接接头，都是径向挤压连接。挤压接头试件28（2）螺纹钢筋套筒连接原理：螺纹套筒连接是将两根待接钢筋的端部和套管预先加工成螺纹，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。螺纹套筒连接分锥形螺纹连接和直螺纹连接两种。锥螺纹钢筋连接29直螺纹钢筋连接看懂构件配筋图

→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。（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。②

计算下料长度①

配料程序六、钢筋的配料及加工30

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＋箍筋调整值工人在控制弯起钢筋的下料验收箍筋的外包尺寸31钢筋弯曲时的量度尺寸

（a）

弯曲调整值

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

钢筋弯曲角度钢筋弯曲调整值

3000.35d

4500.5d

6000.85d900

2d13502.5d整值。不同弯曲角度的钢筋调整值见下表：

钢筋弯曲量度差值32（b）

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33弯起钢筋斜长计算简图

弯起角度

斜边长度

s

底边长度

l增加长度

s－l

a

=300

2h01.732h00.268h0a

=450

1.41h0

h0

0.41h0

a

=600

1.15h00.575h00.575h0(c)弯起钢筋斜长

弯起钢筋斜长系数表34(d)

箍筋调整值箍筋量度方法4～5箍筋直径（mm）

6

810～12量外包尺寸量内皮尺寸4080

50100

60120

70150～170

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：

箍筋调整值箍筋量度方法3536②直径相同、设计强度不同的钢筋代换：

n2≥n1fy1/fy2

（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：（a）代换原则

●

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；

n2≥n1d12fy1/d22fy2

式中

d1、n1、fy1——分别为原设计钢筋的直径、根数和设

计强度；

d2、n2、fy2——分别为拟代换钢筋的直径、根数和设

计强度；

上式有两种特例：

①设计强度相同、直径不同的钢筋代换：

n2≥n1d1/d2N2

02

1

01

(h

)

N

(h37

●

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；即：AS1=AS2

式中

AS1——原设计钢筋的计算面积；

AS2——拟代换钢筋的计算面积。

●

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。)

N2

N12fcmb

2fcmb式中

N1——原设计的钢筋拉力，即N1=

AS1fy1；

N2——代换钢筋拉力，即N2=

AS2fy2；

h01h02——代换前后钢筋的合力点至构件截面受压边缘的距离；

fc——混凝土的抗压强度设计值，C20混凝土为11N/mm2，

C30混凝土为16.5N/mm2；b——构件截面宽度。●

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