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第4章 混凝土结构工程
4.1 模板工程
4.2 钢筋工程
4.3 混凝土工程
4.4 预应力混凝土工程
4.2 钢筋工程
砼结构用的普通钢筋分为热轧钢筋和冷加工钢筋两大类。
4.2.1 钢筋的原材料及加工
热轧光圆钢筋
热轧带肋钢筋
热轧钢筋
是最常用的钢筋，有热轧光园钢筋（HPB）、热轧带肋钢筋（HRB）和余热处理钢筋（RRB）三种。
序号 强度等级 符号
1 HPB300
2 HRB335 HRB335F
3 HRB400
4 HRB500
热轧钢筋的符号说明
HPB300
屈服强度
生产工艺： hot rolled
表面形状：plain
钢筋：bar
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
钢筋的进场验收
钢筋运到工地时，应有出厂质量证明书或试验报告单，并按品种、批号及直径分批验收，每批重量热轧钢筋不超过60 t，钢绞线为20t，验收内容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试验，钢筋的性能包括化学成分及力学性能(屈服点、抗拉强度、伸长率及冷弯指标)。
钢筋切断机
钢筋切断弯曲机
钢筋弯曲机
钢筋的加工：除锈、调直、切断、连接和弯曲
(1) 除锈
钢筋除锈一般可以通过以下两个途径：
大量钢筋除锈可通过钢筋冷拉或钢筋调直机调直过程中完成；
少量的钢筋局部除锈可采用电动除锈机或人工用钢丝刷、砂盘以及喷砂和酸洗等方法进行。
(2) 调直
　　　 钢筋调直宜采用机械方法，也可以采用冷拉。对局部曲折、弯曲或成盘的钢筋在使用前应加以调直。钢筋调直方法很多，常用的方法是使用卷扬机拉直和用调直机调直。
梁柱中的箍筋、住宅楼板中的分布钢筋通常采用圆钢筋。进入工地的盘圆钢筋需要进行调直处理，用卷扬机进行冷拉调直。
工地上也可采用钢筋调直机对盘圆钢筋调直，并完成定长切断下料。
钢筋调直机调直
(3) 切断 ?
切断前，将同规格钢筋长短搭配，一般先断长料，后断短料，以减少短头和损耗。钢筋切断可用钢筋切断机或手动剪切器。
(4) 弯曲成型
钢筋弯曲的顺序是画线、试弯、弯曲成型。
画线主要根据不同的弯曲角在钢筋上标出弯折的部位。
钢筋弯曲有人工弯曲和机械弯曲。
4.2.2 钢筋的连接
钢筋接头有三种连接方法：即绑扎搭接接头、焊接接头、机械连接接头。
4.2.2.1 钢筋焊接
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)。
4.2.2.1.1 闪光对焊
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。
钢筋对焊
原理图 实景
⑴ 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。
⑵ 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～Ⅲ级钢筋。
⑶ 闪光-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。
钢筋对焊进行中
钢筋对焊作业前
4.2.2.1.2 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。
钢筋电渣压力焊设备示意图
HD－750
电渣压力焊机
①下夹钳夹住下钢筋;②扶直
上钢筋并夹牢于上夹钳中,使
上下钢筋处于同一铅垂线上;
③安装引弧导电铁丝圈;
④套上焊剂盒;⑤将焊剂装
入焊剂盒,并用棒条插捣;
⑥将焊机的负极线连接于上钢筋;
下夹钳夹住下钢筋
扶直上钢筋并夹牢于上夹钳
焊剂盒
用小铁簸箕将焊剂装入
边装入边用棒条插捣
焊机的负极线连接
⑦通电后, 摇动手柄将上钢
筋略上提引弧，稳定电弧，
使上下钢筋两端面均匀烧化
⑧电弧稳定燃烧、上钢筋
熔化；⑨电弧熄灭转为电
渣过程，渣池产生大量电
阻热使钢筋端部继续熔化;
⑩切断电流、迅速顶压
并持续几秒钟。
焊接完成后，回收剩余
的焊剂，可重复使用。
摇动手柄引弧
稳弧、电渣、熔化
回收剩余焊剂
敲除渣壳，露出具有金属光泽的电渣压力焊接头。
用电渣压力焊焊接的墙体钢筋
4.2.2.1.3 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、窄间隙焊和熔槽帮条焊等5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
⑴ 帮条焊与搭接焊
帮条焊宜采用双面焊，不能双面焊时方可单面焊。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；当帮条直径与主筋相同时，帮条牌号可与主筋相同或低一个牌号。帮条长度l ：被焊钢筋为Ⅰ级钢时，单面焊≥8d，双面焊≥4d；被焊钢筋为Ⅱ、Ⅲ级钢时，单面焊≥10d，双面焊≥5d(d为主筋直径)。
帮条焊时，两主筋端面的间隙为2～5mm。正式施焊前，帮条焊应在帮条和主筋之间用四点定位焊固定，施焊时，引弧应在帮条钢筋的一端开始，收弧时应在帮条钢筋端头上。
钢筋帮条焊接头
⑵ 坡口焊
施焊前应检查钢筋坡口面平顺，凹凸不平度不超过1.5mm；坡口平焊时，V形坡口角度为55～650；立焊时，坡口角度为45～550，其中下钢筋为0～100，上钢筋为35～450。钢筋根部间距，平焊时为4～6mm，立焊时为3～5mm，最大间隙均不宜超过10mm。加强焊缝的宽度应超过V形坡口的边缘2～3mm，其高度也为2～3mm。
钢筋电弧焊接头 钢筋坡口焊接头
4.2.2.1.4 电阻点焊
（1）用于：8～16mmHPB300，6～16mm
HRB335、400级钢筋，4～5mm冷拔钢
丝的交叉连接，以制作网片、骨架等。
（2）原理：利用电阻热熔化钢筋
接触点，加压形成结点。
预压—通电—锻压
（3）机械：点焊机
（单头、多头、悬挂式、
手提式—现场用）
（4）要求：
焊点压入深度：
较小筋直径的25～40%（45%）；
气压传动式点焊机
4.2.2.1.5 气压焊
（1）用于：14mm以上的HPB300、HRB335、HRB400、 HRB500级钢筋,竖向、水平、斜向连接的现场焊接接长。
（2）原理：利用氧、乙炔火焰加热钢筋接头处，使之达到塑性状态，在初压作用下，端头金属原子互相扩散，表面熔融后（1250～1350℃，桔黄色有白亮闪光出现），加压形成结点。
（3）主要设备：
加热系统——混合气管、流量计、加热器；
加压系统——加压油泵、压接器；卡具。
气压焊设备及工作简图
操作工人将夹钳夹住上、下钢筋端部，点燃气压焊的焊炬。
焊炬点燃后，套入钢筋连接部位，先用强焰对连接部位上下轻微移动加热。
用强焰对钢筋端面加热后，集中用中焰。加热，使钢筋连接的两端面加热至热塑状态。
待钢筋两连接端面加热至热塑状态后，连接手动液压加压器，逐渐对上、下两钢筋加压。
边加压边加热，两钢筋连接端面紧密接触在一起，金属原子互相扩散，形成有效的连接。
　加热加压的钢筋连接头呈红热竹节状，夹钳的刚度很重要。
4.2.2.2 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。
机械连接的分类
墩粗直镙纹接头
滚轧直镙纹接头
带肋钢筋套筒冷挤压接头
直接滚轧
剥肋滚轧
1）套管冷挤压连接
①特点：
强度高、速度快、准确、安全、不受环境限制。
②适用：（带肋粗筋）
HRB335、HRB400、 RRB400及HRB500级直径18～50mm的钢筋，异径差≯5mm。
③方法：径向挤压、轴向挤压。
套管冷挤压连接的钢筋
④要求：
套管：规格合格，极限、屈服强度比钢筋大10％以上；
钢筋：无污、肋纹无损；
压痕道数：符合要求（3～8×2道），压痕外经为0.8～0.9套管原外径；
接头：无裂纹，弯折≯4°
强度检验：500个取3个，1个不合格，加倍抽样复验；满足A级（母材极限、高延性、反复拉压）或B级（1.35倍屈服）抗拉强度要求
冷压套筒连接主要为径向冷压技术。图为地下室底板 40钢筋的8000个接头。
冷压套筒连接的接头质量可靠，特别适用于大直径钢筋的连接以及受疲劳荷载的结构钢筋连接。
2）螺纹连接
①特点：速度快、准确、安全、工艺简单、不受环境、钢筋种类限制。
②适用：HPB235～HRB400级直径16～40的竖向、水平、斜向钢筋，异径差≯9mm。
③方法：锥螺纹、直螺纹（镦粗、滚压）
④要求：
套筒：材料、尺寸、丝扣合格（塞规检查、盖帽）；
钢筋：丝扣合格（卡规、牙规检查）、洁净、无锈，套保护帽；
锥螺纹连接需用力矩扳手拧紧至出声；
外露少于一个完整丝扣；
正式连接前，每300取3个试样，
锥螺纹连接：达到B级接头标准（屈服强度≮筋屈强度；极限强度≮1.35筋屈强度）；
直螺纹连接：达到A级接头标准（ ≮ 钢筋抗拉强度）
镦粗直螺纹连接
已加工的滚轧直螺纹
先将套筒旋入钢筋一端，并将另一根被连钢筋的一端旋入套筒
用专用钢筋扳手拧紧，并检查钢筋端部旋入套筒的螺牙量
柱子钢筋连接时，顶部的工人将钢筋插入柱箍内侧，底部工人将加工的钢筋端部螺牙对准套筒，中部的工人用专用扳手旋紧螺纹，形成三人基本组合作业组。
⑴ 轴心受拉及小偏心受拉构件的纵向受力钢筋不得采用绑扎搭接接头；当受拉钢筋的直径d＞28mm及受压钢筋d＞32mm时不宜采用绑扎搭接接头。
⑵ 钢筋接头宜设置在构件受力较小处，同一纵向受力钢筋不宜设置两个或两个以上接头,接头末端至钢筋弯起点的距离不应小于钢筋直径的10倍。
柱钢筋绑扎
4.2.2.3 钢筋的绑扎连接
（3）钢筋接头搭接处，应在中心和两端用铁丝扎牢；绑扎接头的搭接长度应符合设计要求且不得小于规范规定的最小搭接长度(受拉钢筋300mm,受压钢筋200mm)。
（4） 应特别注意板上部的负筋,一要保证其绑扎位置准确，二要防止施工人员的踩踏，尤其是雨篷、挑檐、阳台等悬臂板，防止其拆模后断裂跨塌。
悬挑板角部
的放射钢筋
（5） 钢筋在砼中的保护层厚度，可用水泥砂浆垫块(限制和淘汰)塑料卡(推荐使用)垫在钢筋与模板之间进行控制，垫块应布置成梅花形，其相互间距不大于1m，上下双层钢筋之间的尺寸可用绑扎短钢筋来控制。
控制钢筋砼保护层用
的塑料卡
塑料环圈控制柱钢筋的
砼保护层厚度
塑料垫块控制楼板钢筋的
砼保护层厚度
4.2.3 钢筋的配料
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。
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
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
4.2.4 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：
● 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；
● 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；
● 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。
1 代换原则
2 钢筋代换的注意事项
● 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、最小钢筋直径及锚固长度等要求。
● 凡属重要构件或预应力构件，代换应征得设计院同意。

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