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项目5 钢筋混凝土结构工程
5.1 模板工程
5.2 钢筋工程
5.3 混凝土工程
5.4 模板工程模拟实训
　　
5.2.1 钢筋的种类、进场验收和存放
　　1．钢筋的种类和规格
　　混凝土结构和预应力混凝土结构应用的钢筋有热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋、热轧余热处理钢筋、预应力螺纹钢筋、预应力钢丝和钢绞线等。
5.2 钢 筋 工 程
　　1) 热轧光圆钢筋
　　热轧光圆钢筋是经热轧成型，横截面通常为圆形且表面光滑的成品钢筋，由HPB235、HPB300两种牌号的钢筋组成。
　　2) 热轧带肋钢筋
　　热轧带肋钢筋横截面通常为圆形，且表面带肋，强度等级分为HRB335、HRB400、HRB500级。
　　3) 热轧余热处理钢筋
　　热轧余热处理钢筋是热轧后利用热处理原理进行表面控制冷却(穿水)，并利用芯部余热自身完成回火处理所得的成品钢筋，按其屈服强度特征值分为RRB400、RRB500级，按用途分为可焊和非可焊钢筋。
　　4) 预应力混凝土用螺纹钢筋
　　预应力混凝土用螺纹钢筋(也称精轧螺纹钢筋)是一种热轧成带有不连续的外螺纹的直条钢筋，该钢筋在任意截面处均可用带有匹配形状的内螺纹连接器或锚具进行连接或锚固。
　　预应力混凝土用螺纹钢筋以屈服强度划分级别，常用的钢筋按其屈服强度分为PSB785、PSB830、PSB930、PSB108级。例如：PSB830表示屈服强度最小值为830 MPa的钢筋。
　　5) 预应力混凝土用钢丝
　　钢丝按加工状态分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两类。冷拉钢丝是盘条通过拔丝模或轧辊经冷拉加工而成的产品，以盘卷供货。消除应力钢丝按松弛性能又分为低松弛钢丝和普通松弛钢丝。其代号有WCD(冷拉钢丝)、WLR(低松弛钢丝)和WNR(普通松弛钢丝)。
　　钢丝按外形又分为光圆、螺旋肋、刻痕三种，其代号有P(光圆钢丝)、H(螺旋肋钢丝)和I(刻痕钢丝)。
　　6) 预应力混凝土用钢绞线
　　钢绞线按制作工艺不同分为标准型钢绞线、刻痕钢绞线和模拔型钢绞线三种。标准型钢绞线是由冷拉光圆钢丝捻制成的钢绞线；刻痕钢绞线是由刻痕钢丝捻制成的钢绞线；模拔型钢绞线是捻制后再经冷拔成的钢绞线。
　　钢纹线按结构分为5类，其代号有1X2(用两根钢丝捻制的钢纹线)、1X3(用三根钢丝捻制的钢纹线)、1X3I(用三根刻痕钢丝捻制的钢绞线)、1X7(用七根钢丝捻制的标准型钢绞线)和1X7 C(用七根钢丝捻制又经模拔的钢绞线)。
　　2．钢筋的验收
　　钢筋进场时，应检查其产品合格证和出厂检验报告，并按相关标准的规定进行抽样检验。由于工程量、运输条件和各种钢筋的用量等的差异，很难对钢筋进场的批量大小作出统一规定，实际检查时，若有关标准中对进场检验作了具体规定，应遵照执行；若有关标准中只有对产品出厂检验的规定，则在进场检验时，批量应按下列情况确定：
　　(1) 对同一厂家、同一牌号、同一规格的钢筋，当一次进场的数量大于该产品的出厂检验批量时，应划分为若干个出厂检验批量，按出厂检验的抽样方案执行。
　　(2) 对同一厂家、同一牌号、同一规格的钢筋，当一次进场的数量小于或等于该产品的出厂检验批量时，应作为一个检验批量，然后按出厂检验的抽样方案执行。
　　(3) 对不同时间进场的同批钢筋，当确有可靠依据时，可按一次进场的钢筋处理。
　　3．钢筋的存放
　　钢材的保管应按钢种、规格分批挂牌堆放，特殊钢材应专料专用、专管。钢筋应尽量堆入仓库或料棚内，条件不具备时，应选择地势较高、土质坚实、较为平坦的露天场地存放，普通钢筋下部必须垫起200 mm以上，上部必须有防雨措施。
　　钢筋成品应按号挂牌排列，注明构件名称、部位、钢筋类型、尺寸、牌号、直径和根数，不能混放。
5.2.2 钢筋的加工
　　钢筋加工是指按配料单和料牌进行的钢筋制作。钢筋加工一般在钢筋车间或施工现场钢筋棚中进行，钢筋的加工过程取决于成品种类，一般包括冷拉、冷拔、调直、除锈、切断、弯曲成型、焊接、绑扎等，见图5-59。
　　钢筋的冷加工有冷拉、冷拔和冷轧，用以提高钢筋强度设计值，能节约钢材，满足预应力钢筋的需要。
　　
图5-59 钢筋加工过程图
　　1．钢筋的冷拉
　　钢筋冷拉是在常温下对钢筋进行强力拉伸，以超过钢筋的屈服强度的拉应力，使钢筋产生塑性变形，达到调直钢筋、提高强度的目的。冷拉HPB235、HPB300钢筋适用于混凝土结构中的受力钢筋，冷拉HRB335、HRB400、HRB500、RRB400、RRB500级钢筋适用于预应力混凝土结构中的预应力钢筋。
　　当预应力钢筋由几段钢筋对焊而成时，应在焊接后再进行冷拉，以免因焊接而降低冷拉所获得的强度。
　　1) 冷拉控制方法
　　钢筋冷拉控制可以采用控制冷拉应力或控制冷拉率的方法。
　　冷拉率是指钢筋冷拉伸长值与钢筋冷拉前长度的比值。采用控制冷拉率的方法冷拉钢筋时，其最大冷拉率及冷拉控制应力，应符合表5-5的规定。
　　表5-5 冷拉控制应力及最大冷拉率
　　采用控制冷拉应力冷拉钢筋时，应按表5-5规定的控制应力对钢筋进行冷拉，冷拉后检查钢筋的冷拉率，如不超过表5-5中规定的冷拉率，认为钢筋合格，如超过表5-5中规定的数值时，则应进行钢筋力学性能试验。
　　用于预应力混凝土结构的钢筋，宜采用控制冷拉应力来冷拉。
　　不同炉批的钢筋，不宜用控制冷拉率的方法进行钢筋冷拉。多根连接的钢筋，用控制应力的方法进行冷拉时，其控制应力和每根的冷拉率均应符合表5-5的规定。
当用控制冷拉率方法进行冷拉时，实际冷拉率按总长计算，但多根钢筋中每根钢筋的冷拉率不得超过表5-5的规定。
　　2) 冷拉设备
　　冷拉设备由拉力设备、承力结构、测量设备和钢筋夹具等部分组成。拉力设备可采用卷扬机或长行程液压千斤顶，承力结构可采用地锚，测力装置可采用弹簧测力计、电子称或附带油表的液压千斤顶。
　　3) 钢筋冷拉计算
　　钢筋的冷拉计算包括冷拉力、拉长值、弹性回缩值和冷拉设备选择计算。
　　(1) 计算冷拉力Ncon。冷拉力计算的作用：一是确定按控制应力冷拉时的油压表读数；二是作为选择卷扬机的依据。冷拉力应等于钢筋冷拉前截面积As乘以冷拉时控制应力σcon，即
　 　Ncon = As·σcon
　　(2) 计算拉长值ΔL。钢筋的拉长值应等于冷拉前钢筋的长度L与钢筋的冷拉率δ的乘积，即
　　 ΔL = L·δ
　　(3) 计算钢筋弹性回缩值ΔL1。根据钢筋弹性回缩率δ1(一般为0.3%左右)计算，即
　　 ΔL1 = (L + ΔL)δ1
　　则钢筋冷拉完毕后的实际长度为：
　 　L′ = L + ΔL - ΔL1
　　(4) 冷拉设备的选择及计算。冷拉设备主要选择卷扬机，计算确定冷拉时油压表的读数。即
　　
　　式中：Ncon ——钢筋按控制应力计算求得的冷拉力(N)；
　　F ——千斤顶活塞缸面积(mm2)；
　　P ——油压表的读数(N/mm2)。
　　2．钢筋的冷拔
　　钢筋冷拔是用强力将6～10 mm的热轧光圆钢筋通过钨合金的拔丝模多次进行强力拉拔，使之产生塑性变形成为比原钢筋直径小的钢丝(见图5-60)。这种经冷拔加工的钢丝称为冷拔低碳钢丝。钢筋通过拔丝模时，受到轴向拉伸与径向压缩的作用，使钢筋内部晶格变形而产生塑性变形，因而抗拉强度标准值可提高50%～90%，硬度可提高，但塑性降低。
　　
图5-60 立式单鼓筒冷拔机
　　冷拔低碳钢丝分为甲、乙级，甲级钢丝主要用作预应力混凝土构件的预应力筋，乙级钢丝用于焊接网和焊接骨架、架立筋和构造钢筋。直径5 mm的冷拔低碳钢丝，宜用直径8 mm的圆盘条拔制；直径4 mm和小于4 mm的冷拔低碳钢丝，宜用直径6.5 mm的圆盘条拔制。
　　冷拔用的拔丝机有立式和卧式两种，其鼓筒直径一般为500 mm，冷拔速度约为0.2～0.3 m/s，速度过大易断丝。
　　钢筋冷拔的工艺过程是：轧头→剥壳→通过润滑剂→进入拔丝模冷拔。
　　钢筋表面常有一硬渣层，易损坏拔丝模，并使钢筋表面产生沟纹，因而冷拔前要进行剥壳，方法是使钢筋通过3～6个上下排列的辊子以剥除渣壳。润滑剂常用石灰、动植物油、肥皂、白蜡和水按一定配比制成。如钢筋需要连接则应在冷拔前对焊连接。
　　影响冷拔低碳钢丝质量的主要因素是原材料的质量和冷拔总压缩率。冷拔低碳钢丝有时需要经过多次冷拔而成，每次冷拔的压缩率不宜太大，否则拔丝机的功率会变大，拔丝模易损耗，且易断丝，一般前道钢丝和后道钢丝的直径之比以1∶0.87为宜。冷拔次数亦不宜过多，否则易使钢丝变脆。
　　冷拔低碳钢丝经调直机调直后，抗拉强度约降低8%～10%，塑性可有所改善，使用时应注意。
　　3．钢筋的调直
　　折曲或成盘供应的钢筋，在使用前应加以矫直或调直。钢筋调直包括盘卷钢筋的调直和直条钢筋的调直两种情况。直条钢筋每米长度的弯曲度不应大于4 mm，总弯曲度应不大于钢筋总长的4‰。
　　钢筋宜采用无延伸功能的机械设备(见图5-61)进行调直，也可采用冷拉方法调直。当采用冷拉方法调直时，HPB235、HPB300光圆钢筋的冷拉率不宜大于4%；HRB335、HRB400、HRB500、HRBF335、HRBF400、HRBF500及RRB400带肋钢筋的冷拉率不宜大于1%。
　　
图5-61 钢筋调直机
　　钢筋调直后应进行力学性能和重量偏差的检验，其强度应符合有关标准的规定。盘卷钢筋和直条钢筋调直后的断后伸长率、重量负偏差应符合表5-6的规定。采用无延伸功能的机械设备调直的钢筋，可不进行钢筋调制后的断后伸长率、重量负偏差的检验。
　　表5-6 盘卷钢筋和直条钢筋调直后的断后伸长率、重量负偏差要求
　　4．钢筋的除锈
　　钢筋的表面必须洁净，油渍漆污、焊接处的水锈、用锤击时能剥落的浮皮铁锈等，应在使用前清除干净。不得使用经除锈后仍留有麻点的预应力钢丝。
　　钢筋的锈蚀程度可用肉眼观察锈迹分布状况、色泽变化以及钢筋表面平滑或粗糙程度等确定，根据锈蚀轻重的具体情况采用除锈措施。一般锈蚀现象有三种：
　　(1) 浮锈：钢筋表面附着较均匀的细粉末，呈黄色或淡红色。
　　(2) 陈锈：锈迹粉末较粗，用手捻略有微粒感，颜色转红，有的呈红褐色。
　　(3) 老锈：锈斑明显，有麻坑，出现起层的片状分离现象，锈斑几乎遍及整根钢筋表面，颜色变暗，深褐色，严重的接近黑色。
　　浮锈处于铁锈形成的初期(例如无锈钢筋经雨淋之后出现)，在混凝土中不影响钢筋与混凝土粘结，因此除了在焊接操作时在焊点附近需擦干净之外，一般可不做处理。有时为了防止锈迹污染，也可用麻袋布擦拭。
　　陈锈必须清除，应优先采用除锈机或喷砂机(见图5-62)，此外还可用砂盘与人工钢丝刷除锈(见图5-63)，盘圆钢筋可用除锈剂除锈。
　　
　　
图5-62 用除锈机除锈
图5-63 用钢丝刷除锈
　　对于出现老锈的钢筋，应禁止使用，退场处理。
　　采用冷拉工艺进行钢筋除锈时，其冷拉率必须通过试验确定，冷拉后其延伸率不得大于原材料延伸指标的要求。
　　5．钢筋的切断
　　钢筋切断前要复核料单上的钢筋下料尺寸与成型尺寸，实行套裁下料，尽量做到长料不短用，减少料头，节约钢材。
　　钢筋切断可用钢筋切断机(见图5-64)或手动剪切器(见图5-65)。
　　
　　
图5-64 钢筋切断机
图5-65 钢筋手动剪切器
　　切断机接送和工作台如果是固定的，可在工作台上划尺寸刻度线(以切断机的固定刀口作为起始线)以达到操作方便，尺寸正确的目的。下第一根料后，应按料单核对，其长度误差应在 ±10 mm以内，合格后再批量下料。钢筋切断时要摆直，对机械连接或有对焊连接要求的断口宜用砂轮切割，防止断口呈马蹄形。
　　6．钢筋的弯曲
　　钢筋弯曲时，首先应熟悉校对料单和弯曲钢筋的级别、规格、形状、尺寸，确定弯曲步骤，先试弯一根，成型后检查其弯曲形状、尺寸，完全符合要求后，再画出加工标样进行成批生产。
　　
图5-66 钢筋弯曲机
　　
图5-67 钢筋骨架的绑扎
　　钢筋的弯曲成型方法分手工和机械两种，手工弯曲可在设有底盘的成型台上进行。当弯曲较细钢筋时，可用手摇扳子每次弯曲成型4～8根直径8 mm以下的钢筋；当弯曲较粗钢筋时，可采用横开和顺口的扳子。
　　大批量钢筋加工时，宜采用电动弯曲成型机(见图5-66)以减轻人工体力劳动强度，提高工效。电动弯曲机可弯曲6～40 mm的钢筋。操作时，当弯曲盘即将转到需要角度时，关闭开关，使弯曲盘利用惯性向前转到预定的角度。
5.2.3 钢筋的连接
　　钢筋的连接包括钢筋的接头、钢筋骨架的组装等。钢筋接头的连接方式有绑扎连接、焊接连接、机械连接等；钢筋骨架组装的连接方式有绑扎连接(见图5-67)、焊接连接等。对有抗震要求的受力钢筋的接头，宜优先采用焊接或机械连接。
　　受力钢筋的连接方式应符合设计要求，钢筋接头宜设置在受力较小处，同一纵向受力钢筋不宜设置两个或两个以上接头，接头末端距离钢筋弯起点的距离不应小于钢筋直径的10倍。
　　1．绑扎连接
　　钢筋绑扎安装前，应先熟悉施工图纸，核对钢筋配料单和料牌，研究钢筋安装和与有关工种配合的顺序，准备绑扎用的铁丝、绑扎工具、绑扎架等。
　　钢筋绑扎一般用18～22号铁丝，其中22号铁丝只用于绑扎直径12 mm以下的钢筋。
　　(1) 钢筋接头的绑扎应符合下列要求：
　　① 钢筋绑扎接头的最小搭接长度应满足设计要求，如设计五要求，还应满足相关规范的要求。
　　② 在同一截面内，有绑扎接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率，在受拉区不得超过25%，在受压区不得超过50%。
　　(2) 钢筋骨架的绑扎应符合下面要求：
　　① 钢筋的交叉点应用铁丝扎牢。
　　② 柱、梁的箍筋，除设计有特殊要求外，应与受力钢筋垂直，在箍筋弯钩叠合处，应沿受力钢筋方向错开设置。
　　③ 柱中竖向钢筋在搭接时，其角部钢筋的弯钩平面与模板面的夹角，对于矩形柱应为45°，对于多边形柱应为模板内角的平分角。
　　④ 在板、次梁与主梁的交叉处，板的钢筋应在上，次梁的钢筋应居中，主梁的钢筋应在下。当有圈梁或垫梁时，主梁的钢筋应放在圈梁上。主筋两端的搁置长度应保持均匀一致。
　　⑤ 纵向受力钢筋绑扎搭接接头的最小搭接长度应符合有关规定。
　　2．焊接连接
　　常用的钢筋焊接方法有：电阻点焊、闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊、埋弧压力焊、埋弧螺柱焊等。
　　1) 电阻点焊
　　钢筋电阻点焊是将两钢筋安放成交叉叠接形式，压紧于两电极之间，利用电阻热熔化母材金属加压形成焊点的一种压焊方法(见图5-68、图5-69)，适用于直径6～16 mm的HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400级钢筋和直径5～15 mm的CRB550级钢筋。
电阻点焊的特点是：焊接效率高，焊接速度快，适合大量生产；初学者亦可简单焊接；焊接变形小；不需要焊丝、药剂，无消耗品，生产成本低。
　　
　　
图5-68 电阻点焊原理图
图5-69 电阻点焊而成的钢筋网
　　混凝土结构中的钢筋焊接骨架和钢筋焊接网宜采用电阻点焊制作。当两根钢筋直径不同时，焊接骨架较小的钢筋直径小于或等于10 mm时，大、小钢筋直径之比不宜大于3；当较小钢筋直径为12～16 mm时，大、小钢筋直径之比不宜大于2。
　　焊接网较小钢筋的直径不得小于较大钢筋直径的0.6倍。
　　2) 闪光对焊 　　
　　钢筋闪光对焊是将两钢筋以对接形式安放在对焊机(见图5-70)上，利用电阻热使接触点金属熔化，产生强烈闪光和飞溅，迅速施加顶锻力完成的一种压焊方法。钢筋的对接焊接宜采用闪光对焊。
　　根据钢筋级别、直径和所用焊机的功率，闪光对焊工艺可分为连续闪光焊、预热闪光焊、闪光 - 预热 - 闪光焊三种。
　　(1) 连续闪光焊。
图5-70 闪光对焊机
　　连续闪光焊的工艺过程包括连续闪光和顶锻过程。施焊时，先闭合电源使两钢筋端面轻微接触，此时端面接触点很快熔化并产生金属蒸气飞溅，形成闪光现象。接着徐徐移动钢筋，形成连续闪光过程，同时接头被加热。最后待接头烧平、闪去杂质和氧化膜、白热熔化时，立即施加轴向压力迅速进行顶锻，使两根钢筋焊牢。
　　(2) 预热闪光焊。
　　预热闪光焊的工艺过程包括预热、连续闪光及顶锻过程，即在连续闪光焊前增加了一次预热过程，使钢筋预热后再连续闪光烧化进行加压顶锻。
　　(3) 闪光 - 预热 - 闪光焊。
　　闪光 - 预热 - 闪光焊是在预热闪光焊前面增加了一次闪光过程，使不平整的钢筋端面烧化平整，预热均匀，最后进行加压顶锻。
　　其焊接工艺方法按下列规定选择：
　　① 当钢筋直径较小，钢筋牌号较低时，在表5-7规定的范围内，可采用“连续闪光焊”。
　　② 当超过表5-7中规定，且钢筋端面较平整时，宜采用“预热闪光焊”。
　　③ 当超过表5-7中规定，且钢筋端面不平整时，应采用“闪光 - 预热 - 闪光焊”。
　　表5-7 连续闪光焊钢筋上限直径
　　闪光对焊时，应选择合适的调伸长度、烧化留量、顶锻留量以及变压器级数等焊接参数。
　　3) 电弧焊
　　钢筋电弧焊包括焊条电弧焊和二氧化碳气体保护电弧焊二种工艺方法。钢筋焊条电弧焊是以焊条作为一极，钢筋为另一极，利用焊接电流通过产生的电弧热进行焊接的一种熔焊方法，见图5-71；钢筋二氧化碳气体保护电弧焊是以焊丝作为一极，钢筋为另一极，并以CO2气体作为电弧介质，保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的一种钢筋电弧焊方法，见图5-72。
　　
　　
图5-71 焊条电弧焊示意图
图5-72 二氧化碳气体保护电弧焊示意图
　　二氧化碳气体保护电弧焊设备应由焊接电源、送丝系统、焊枪、供气系统和控制电路等五部分组成，主要的焊接工艺参数有：焊接电流、极性、电弧电压(弧长)、焊接速度、焊丝伸出长度(干伸长)、焊枪角度、焊接位置、焊丝尺寸。施焊时，应根据焊机性能、焊接接头形状和焊接位置，选用正确焊接工艺参数。
　　钢筋电弧焊包括帮条焊、搭接焊(见图5-73)、溶槽帮条焊(见图5-74)、窄间隙焊和坡口焊五种接头形式。焊接时，应符合下列要求：
　　(1) 应根据钢筋牌号、直径、接头型式和焊接位置，选择焊接材料，确定焊接工艺和焊接参数。
　　(2) 焊接时，引弧应在垫板、帮条或形成焊缝的部位进行，不得烧伤主筋。
　　(3) 焊接地线与钢筋应接触良好。
　　(4) 焊接过程中应及时清渣，焊缝表面应光滑, 焊缝余高应平缓过渡，弧坑应填满。
　　
　　
图5-73 钢筋搭接焊接头
图5-74 钢筋溶槽帮条焊接头
　　帮条焊：进行帮条焊时，宜采用双面焊，当不能进行双面焊时，方可采用单面焊。帮条长度应符合表5-8的规定。当帮条牌号与主筋相同时，帮条直径可与主筋相同或小一个规格；当帮条直径与主筋直径相同时，帮条牌号可与主筋相同或低一个牌号。
　　表5-8 钢筋帮条长度
　　注：d为主筋直径(mm)。 　　搭接焊：进行搭接焊时，宜采用双面焊，当不能进行双面焊时，方
　　　　可采用单面焊，搭接长度可与表5-8帮条长度相同。
　　溶槽帮条焊：适用于直径20 mm及以上钢筋的焊接，焊接时应加角钢做垫板模。其接头形式、角钢尺寸和焊接工艺应符合下列要求：角钢边长宜为40～60 mm；钢筋端头应加工平整；从接缝处垫板引弧后应连续施焊，并应使钢筋端部溶合，防止产生焊透、气孔或夹渣；焊接过程中应停焊清渣1次；焊平后，再进行焊缝余高的焊接，其高度不得大于3 mm；钢筋与角钢垫板之间，应加焊侧面焊缝1～3层，焊缝应饱满，表面平整。
　　
图5-75 钢筋窄间隙焊接头
　　窄间隙焊：适用于直径16 mm及以上钢筋的水平连接。焊接时，钢筋端部应置于铜模中，并留出不定间隙，用焊条连接焊接，融化钢筋端面和熔敷金属填充间隙，形成接头，见图5-75。其焊接工艺应符合下列要求：钢筋端面应平整；应选用低氢型碱性焊条，焊条型号和端面间隙应按有关规定选用；从焊缝根部引弧后应连续进行焊接，左右来回运弧，在钢筋端面处应有少许停留，并使之熔合。
　　坡口焊：坡口焊分为平焊(见图5-76(a)和立焊(见图5-76(b)，焊接工艺应符合下列要求：坡口面应平顺，切口边缘不得有裂纹、钝边和缺棱；坡口角度应符合要求；钢垫板厚度宜为4～6 mm，长度宜为40～60 mm，平焊时，垫板宽度应为钢筋直径加10 mm，立焊时，垫板宽度宜等于钢筋直径；焊缝的宽度应大于V形坡口的边缘2～3 mm，焊缝余高不得大于3 mm，并平缓过渡至钢筋表面；钢筋与垫板之间，应加焊二、三层侧面焊缝；当发现接头中有弧坑、气孔及咬边等缺陷时，应立即补焊。
　　 (a) 平焊 (b) 立焊
　　
图5-76 钢筋坡口焊接头
　　预埋件钢筋电弧焊T形接头：可分为角焊(见图5-77(a)和穿孔塞焊(见图5-77(b)两种，装配和焊接时，应符合下列要求：当采用HBB235、HPB300钢筋时，角焊缝焊脚尺寸( k )不得小于钢筋直径的0.5倍，采用其他牌号钢筋时，焊脚尺寸( k )不得小于钢筋直径的0.6倍；施焊中，不得使钢筋咬边和烧伤。
　　
图5-77 预埋件钢筋电弧焊T形接头
　　钢筋与钢板搭接焊：焊接接头应符合下列要求：HPB235、HPB300钢筋的搭接长度( l )不得小于4倍钢筋直径，其他牌号钢筋搭接长度( l )不得小于5倍钢筋直径；焊缝宽度不得小于钢筋直径的0.6倍，焊缝厚度不得小于钢筋直径的0.35倍，见图5-78。
　　
图5-78 钢筋与钢板搭接焊接头
　　4) 电渣压力焊
　　钢筋电渣压力焊是将两根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，并用产生的电弧热和电阻热来熔化钢筋，加压完成的一种压焊方法，见图5-79。电渣压力焊适用于现浇钢筋混凝土结构中竖向或斜向(倾斜度在4∶1范围内)钢筋的连接。
　　对于直径12 mm的钢筋电渣压力焊，应采用小型焊接夹具，使上下两根钢筋对正不偏歪，并多做焊接工艺试验，确保焊接质量，如图5-80所示。
　　
1—钢筋；2—铁丝圈；3—焊剂4—焊剂筒 　　图5-79 电渣压力焊工作原理图
　　电渣压力焊焊接参数应包括焊接电流、焊接电压和通电时间。采用专用焊剂或自动电渣压力焊机时，应根据焊剂或焊机使用说明书中推荐的数据，通过试验确定。不同直径钢筋焊接时，钢筋直径相差宜不超过7 mm，上下两钢筋轴线应在同一直线上，焊接接头上下钢筋轴线偏差不得超过2 mm，见图5-81。
　　
　　
图5-80 电渣压力焊

图5-81 电渣压力焊接头
　　在焊接生产中，焊工应进行自检，当发现偏心、弯折、烧伤等焊接缺陷时，应查找原因并采取措施，及时消除。
　　5) 气压焊
　　钢筋气压焊是采用氧乙炔火焰、氧液化石油气火焰或其他火焰对两根钢筋对接处加热，使其达到热塑性状态(固态)或熔化状态(熔态)后，再加压完成的一种压焊方法。气压焊可用于钢筋在水平位置(见图5-82)、垂直位置(见图5-83)或倾斜位置的对接焊接。
　　
　　
图5-82 气压焊焊接水平钢筋

图5-83 气压焊焊接竖向钢筋
　　气压焊按加热温度和工艺方法的不同，可分为固态气压焊和熔态气压焊两种；按加热火焰所用燃烧气体的不同，主要可分为氧乙炔气压焊和氧液化石油气气压焊两种。
　　6) 埋弧压力焊
　　预埋件钢筋埋弧压力焊是将钢筋与钢板安放成T形接头形式，利用焊接电流通过在焊剂层下产生电弧，形成熔池，加压完成的一种压焊方法，见图5-84，它具有焊后钢板变形小、抗拉强度高的特点，适用于钢筋与钢板作“T”字形接头焊接。
　　
图5-84 埋弧压力焊示意图
　　7) 埋弧螺柱焊
　　预埋件钢筋埋弧螺柱焊是用电弧螺柱焊焊枪夹持钢筋，使钢筋垂直对准钢板，并采用螺柱焊电源设备产生强电流、短时间的焊接电弧，在熔剂层保护下使钢筋焊接端面与钢板产生熔池后，适时将钢筋插入熔池而形成T形接头的焊接方法，如图5-85。
　　
图5-85 预埋件钢筋埋弧螺柱焊示意图
　　预埋件钢筋埋弧螺柱焊设备包括：埋弧螺柱焊机、焊枪、焊接电缆、控制电缆和钢筋夹头等。
　　3．机械连接
　　1) 机械连接的定义和类型
　　钢筋机械连接是通过钢筋与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。常用的钢筋机械连接类型如下：
　　(1) 套筒挤压接头：通过挤压力使连接件钢套筒塑性变形与带肋钢筋紧密咬合形成的接头，见图5-86。
　　(2) 锥螺纹套筒接头：通过钢筋端头特制的锥形螺纹和连接件套筒内锥螺纹咬合形成的接头，见图5-87。
　　(3) 镦粗直螺纹套筒接头：通过钢筋端头镦粗后制作的直螺纹和连接件套筒内螺纹咬合形成的接头。
　　(4) 滚轧直螺纹套筒接头：通过钢筋端头直接滚轧或剥肋后滚轧制作的直螺纹和连接件套筒内螺纹咬合形成的接头，见图5-88。
　　
　　
图5-86 钢筋套筒挤压连接
图5-87 加工锥螺纹
图5-88 钢筋直螺纹接头
　　2) 接头的设计原则和性能等级
　　接头应满足强度及变形性能方面的要求并以此划分性能等级。接头连接件的屈服承载力和受拉承载力的标准值应不小于被连接钢筋的屈服承载力和受拉承载力标准值的1.10倍。接头应根据其等级和应用场合，对单向拉伸性能、高应力反复拉压、大变形反复拉压、抗疲劳、耐低温等各项性能确定相应的检验项目。
　　接头可根据抗拉强度、残余变形以及高应力和大变形条件下反复拉压性能的差异，分为下列三个等级：
　　I级：接头抗拉强度等于被连接钢筋实际抗拉强度或不小于1.10倍钢筋抗拉强度标准值，残余变形小并具有高延性及反复拉压性能。
　　Ⅱ 级：接头抗拉强度不小于被连接钢筋抗拉强度标准值，残余变形较小并具有高延性及反复拉压性能。
　　Ⅲ级：接头抗拉强度不小于被连接钢筋屈服强度标准值的1.25倍，残余变形较小并具有延性及反复拉压性能。
　　钢筋机械连接接头的形式较多，受力性能也有差异，根据接头的受力性能将其分级，有利于按结构的重要性、接头在接头中所处的位置、接头百分率等不同的应用场合合理选择接头类型。例如，在混凝土结构高应力部位的同一连接区段内必须实施100%钢筋接头的连接时，应采用Ⅰ级接头；实施50%钢筋接头的连接时，宜优先采用Ⅱ级接头；混凝土结构中钢筋应力较高但对接头延展性要求不高的部位，可采用Ⅲ级接头。
　　3) 接头的应用
　　钢筋连接件的混凝土保护层厚度宜符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》中受力钢筋的混凝土保护层最小厚度的规定，且不得少于15 mm，连接件之间的横向净距不宜小于25 mm。
　　结构构件中纵向受力钢筋的接头宜相互错开，钢筋机械连接的连接区段长度应按35d计算(d为被连接钢筋中的较大直径)。在同一连接区段内有接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率(以下简称接头百分率)应符合规定。
　　4) 施工现场接头的加工与安装
　　在施工现场加工钢筋接头时，应符合下列规定：
　　(1) 加工钢筋接头的操作工人，应经专业人员培训合格后才能上岗，人员应相对稳定。
　　(2) 钢筋接头的加工应经工艺检验合格后方可进行。
　　直螺纹接头的现场加工应符合下列规定：
　　(1) 钢筋端部应切平或镦平后再加工螺纹。
　　(2) 墩粗头不得有与钢筋轴线相垂直的横向裂纹。
　　(3) 钢筋丝头长度应满足企业标准中产品设计要求，公差应为0p～2.0p(p为螺距)。
　　(4) 钢筋丝头宜满足6f级精度要求，应用专用直螺纹量规检验，通规应能顺利旋入并达到要求的拧入长度，止规旋入不得超过3p。抽检数量10%时，检验合格率不应小于95%。
　　锥螺纹接头的现场加工应符合下列规定：
　　(1) 钢筋端部不得有影响螺纹加工局部弯曲。
　　(2) 钢筋丝头长度应满足设计要求，使拧紧后的钢筋丝头不得相互接触，丝头加工长度公差应为0.5p～1.5p。
　　(3) 钢筋丝头的锥度和螺距应使用专用锥螺纹量规检验，抽检数量10%时，检验合格率不应小于95%。
5.2.4 钢筋的配料计算
　　钢筋配料就是根据结构施工图，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，最后填写配料单，作为备料、加工和结算的依据。钢筋配料是钢筋工程施工的重要一环，应由识图能力强，同时熟悉钢筋加工工艺的人员进行。
　　1．下料长度的计算
　　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。钢筋加工前按直线下料，经弯曲后，外边缘伸长，内边缘缩短，而中心线不变。这样，钢筋弯曲后的外包尺寸和中心线长度之间存在一个差值，称为“量度差值”，在计算下料长度时必须加以扣除。因此，钢筋下料长度应为各段外包尺寸之和减去各弯曲处的量度差值，再加上端部弯钩的增加值。
　　1) 混凝土保护层厚度
　　混凝土保护层是结构构件中钢筋外边缘至构件表面范围用于保护钢筋的混凝土，简称保护层。混凝土保护层的最小厚度应按设计要求，如设计无要求时，应按《混凝土结构工程施工验收质量规范》的规定。
　　混凝土保护层厚度采用塑料垫块或卡具，见图5-89。
　　
图5-89 混凝土保护层厚度塑料垫块及卡具
　　2) 弯曲处量度差值
　　不同级别的钢筋弯折90°和135°时的弯曲调整值见表5-9，弯折30°、45°、60°时的弯曲调整值见表5-10，弯起钢筋弯折30°、45°、60°时的弯曲调整值见表5-11。
　　表5-9 钢筋弯折90°和135°时的弯曲调整值
　　表5-10 钢筋弯折30°、45°、60°时的弯曲调整值
　　表5-11 弯起钢筋弯曲30°、45°、60°的弯曲调整值
　　在钢筋加工实际操作中往往不能准确地按规定的最小D值取用，有时按略偏大或略偏小取用；有时成型机心轴规格不全，不能完全满足加工的需要，因此除按以上计算方法求弯曲调整值之外，亦可以根据各工地实际经验确定。
　　3) 端部弯钩长度增加值
　　热轧光圆纵向钢筋末端应做180°弯钩，圆弧弯曲直径D不应小于钢筋直径d的2.5倍，平直部分长度不应小于3d，则其每个弯钩的长度增加值为6.25d。
　　箍筋末端可做90°、135°、180°弯钩，当端部弯钩为90°时，对于一般结构，其平直部分长度不小于5d，则其每个弯钩的长度增加值为5.5d，对于有抗震要求的结构，
其平直部分长度不小于10d，则其每个弯钩的长度增加值为10.5d；当端部弯钩为135°时，对于一般结构，其每个弯钩的长度增加值为6.9d，对于有抗震要求的结构，其每个弯钩的长度增加值为11.9d；当端部弯钩为180°，对于一般结构，其每个弯钩的长度增加值为8.25d，对于有抗震要求的结构，其每个弯钩的长度增加值为13.25d。
　　按照规范规定，有抗震要求的箍筋，其平直段长度除满足10d的要求外，还应同时满足大于或等于75 mm的要求。
　　4) 钢筋下料长度计算公式
　　直钢筋下料长度 = 直构件长度 - 保护层厚度 + 端部弯钩增加值
　　弯起钢筋下料长度 = 直段长度 + 斜段长度 - 中部弯折量度差值 + 端部弯钩增加值
　　箍筋下料长度 = 箍筋外包周长 - 3个中部弯曲量度差值 + 2个端部弯钩增加值
　　2．钢筋配料单的编制
　　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，然后计算钢筋的下料长度，并汇总编制钢筋配料单。
　　在配料单中，要反映出钢筋所用部位、钢筋编号、钢筋简图和尺寸、钢筋直径、数量和下料长度等。
　　根据钢筋配料单，应将每一编号的钢筋制作成一块料牌，作为钢筋加工的依据，见图5-90。
　　
图5-90 钢筋料牌
　　【例5-1】 某建筑物简支梁L1配筋如图5-91、图5-92所示，试计算钢筋下料长度并编制钢筋配料单。(钢筋保护层厚度取25 mm，共有10根L1梁)
　　
图5-91 L1配筋图
　　
图5-92 梁断面图
　　解 (1) 绘出各种钢筋简图(见表5-12)。
表5-12 钢 筋 配 料 单
　　(2) 计算钢筋下料长度。
　　①号钢筋下料长度：
　　(6240 + 2 × 200 - 2 × 25) - 2 × 2 × 25 + 2 × 6.25 × 25 = 6802(mm)
　　②号钢筋下料长度：
　　6240 - 2 × 25 + 2 × 6.25 × 12 = 6340(mm)
　　③号弯起钢筋下料长度：
　　上直段钢筋长度 = 240 + 50 + 500 - 25 = 765(mm)
　　斜段钢筋长度 = (500 - 2 × 25 - 2 × 6) × 1.414 = 619(mm)
　　中间直段长度 = 6240 - 2 × (240 + 50 + 500 + 438) = 3784(mm)
　　下料长度 = (765 + 619) × 2 + 3784 - 4 × 0.5 × 25 + 2 × 6.25 × 25 = 6815(mm)
　　④号钢筋下料长度：
　　上直段钢筋长度 = 240 + 50 - 25 = 265(mm)
　　斜段钢筋长度 = (500 - 2 × 25 - 2 × 6)×1.414 = 619(mm)
　　中间直段长度 = 6240 - 2 × (240 + 50 + 438)=4784(mm)
　　下料长度 = (265 + 619) × 2 + 4784 - 4 × 0.5 × 25 + 2 × 6.25 × 25 = 6815(mm)
　　⑤号箍筋下料长度：
　　宽度200 - 2 × 25 = 150(mm)
　　高度500 - 2 × 25 = 450(mm)
　　下料长度 = (150 + 450) × 2 - 3 × 1.75 × 6 + 2 × 1.9 × 6 + 2 × 75 = 1341(mm)
　　3．钢筋代换
　　当施工中遇到钢筋品种或规格与设计要求不符时，可参照以下原则进行钢筋代换。
　　1) 等强度代换方法
　　当构件配筋受强度控制时，可按代换前后强度相等的原则代换，称作“等强度代换”。例如：设计图中所用的钢筋设计强度为fy1，钢筋总面积为As1，代换后的钢筋设计强度为fy2，钢筋总面积为As2，则应满足：As1·fy1≤As2·fy2 。
　　2) 等面积代换方法
　　当构件按最小配筋率配筋时，可按代换前后面积相等的原则进行代换，称“等面积代换”。代换时应满足要求：As1≤As2 。
　　3) 按裂缝宽度或挠度验算结果代换
　　当构件配筋受裂缝宽度或挠度控制时，代换后应进行裂缝宽度或挠度验算。
　　4) 代换注意事项
　　钢筋代换时，应办理设计变更文件，并应符合下列规定：
　　(1) 对抗裂性能要求高的构件，不宜用光面钢筋代换变形钢筋。
　　(2) 钢筋代换后，应满足混凝土结构设计规范中所规定的钢筋间距、锚固长度、最小钢筋直径、根数等配筋构造要求。
　　(3) 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。
　　(4) 对于有抗震要求的梁、柱和框架，不宜以强度等级较高的钢筋代换原设计中的钢筋，如必须代换时，其代换的钢筋检验所得的实际强度，应符合抗震钢筋的要求。
　　(5) 预制构件的吊环，必须采用未经冷拉的热轧光圆钢筋制作，严禁以其他钢筋代换。
　　(6) 当构件受裂缝宽度或挠度控制时，钢筋代换后应进行刚度、裂缝验算。
　　【例5-2】 某墙体设计配筋为 14@200，施工现场现无此钢筋，拟用 12钢筋代换，试计算代换后每米几根。
　　解 因为代换前后所用钢筋的强度相同，因此采用等面积代换。
　　代换前墙体每米设计配筋的根数为：
　　
　　代换后墙体每米所用钢筋的根数为：
　　
　　取n2 = 9根，即代换后每米配置9根 12的钢筋。

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