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第四章 钢筋混凝土工程
第四章 钢筋混凝土工程
第四章 钢筋混凝土工程
第二节 钢 筋 工 程
一、钢筋的种类
1. 品种：
一类是有物理屈服点的钢筋，如热轧钢筋；
一类是无物理屈服点的钢筋，如钢丝、钢绞线 。前者主要用于钢筋混凝土结构，后者主要用于预应力混凝土
2、按生产工艺
热轧、热处理筋、冷拉筋、冷拔丝、
冷轧筋、碳素丝、刻痕丝、钢绞线
第四章 钢筋混凝土工程
表4-7
第四章 钢筋混凝土工程
二、钢筋的加工
钢筋加工过程一般有冷拉、冷拔、调直、切断、除锈、弯曲、焊接等。
1.钢筋冷拉
钢筋冷拉是在常温下，以超过钢筋屈服强度的拉应力拉伸钢筋，使钢筋产生塑性变形，以提高强度，节约钢材。冷拉时，钢筋被拉直，表面锈渣自动剥落，因此冷拉不但可提高强度，而且还可以同时完成调直、除锈工作。
质量控制方法：控制应力和控制冷拉率
钢筋冷拉采用控制应力法能够保证冷拉钢筋的质量，而采用控制冷拉率法设备简单，但当材质不均匀，冷拉率波动大时，不易保证冷拉应力，为此可采用逐根取样法。不能分清炉批的热轧钢筋，不应采用控制冷拉率法。
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二、钢筋的加工
2、冷拔
是将φ6-8的HPB235级光圆钢筋在常温下强力拉过拔丝模孔，使其轴向伸、颈向缩，产生较大塑性变形，提高强度50-90%。
冷拔钢丝按其机械性能分甲、乙级
甲级——预应力筋
乙级——非预应力筋：钢丝网等
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二、钢筋的加工
3. 钢筋除锈
钢筋的除锈一般有三种途径：
一是通过钢筋加工的其它工序同时除锈，如在钢筋冷拉或调直过程中除锈，这是一种最合理、最经济的方法；
二是通过机械除锈，其中较普通的是使用电动除锈机除锈。为了减少除锈时灰尘飞扬，应装设排尘罩和排尘管道。
此外还可采用手工除锈（用钢丝刷、砂轮）、酸洗除锈、喷砂除锈等。
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二、钢筋的加工
4. 钢筋调直
盘圆钢筋在使用前必须经过放圈和调直，而以直条供应的粗钢筋在使用前也要进行一次调直处理，才能满足规范要求的“钢筋应平直，无局部曲折”的规定。
采用钢筋调直机可同时完成除锈、调直和切断三道工序。调直机的调直筒内有五个调直块，他们不在同一中心线上旋转，需根据钢筋性质和调直块的磨损程度调整偏移值大小，以使钢筋能得到最佳调直效果。调直筒出入两端的两个调直块必须调至位于调直筒前后导孔的轴心线上，这是钢筋能否调直的一个关键。如果发现钢筋调得不直就要从以上两方面检查原因，并及时调整调直块的偏移量。
采用冷拉方法（如卷扬机等）调直钢筋时，HPB235级钢筋的冷拉率不宜大于4%；HRB335级、HRB400级钢筋的冷拉率不宜大于1%。
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调直机
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二、钢筋的加工
5．钢筋切断
钢筋切断可采用钢筋切断机或手动切断器。手动切断器只是用于切断直径小于12mm的钢筋，钢筋切断机可切断40mm的钢筋。当钢筋直径大于40mm时，应用氧乙炔焰或砂轮机切割。
在大中型建筑工程施工中，提倡采用钢筋切断机，它不仅生产效率高，操作方便，而且确保钢筋端面垂直钢筋轴线，不出现马蹄形或翘曲现象，便于钢筋进行焊接或机械连接。
钢筋的下料长度力求准确，其允许偏差为±10mm。
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切断机
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二、钢筋的加工
6. 钢筋弯曲成型
钢筋弯曲宜采用钢筋弯曲机或钢筋弯箍机；当钢筋直径小于25mm时，少量的钢筋弯曲，也可以采用人工扳钩弯曲。
受力钢筋的弯钩和弯折应符合下列规定：
（1）HPB235级钢筋末端应作180°弯钩，其弯弧内直径不应小于钢筋直径的2.5倍，弯钩的弯后平直部分长度不应小于钢筋直径的3倍；
（2）当设计要求钢筋末端作135°弯钩时，HRB335级、HRB400级钢筋的弯弧内直径不应小于钢筋直径的4倍，弯钩的弯后平直部分长度应符合设计要求；
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（3）钢筋作不大于90°的弯折时，弯折处的弯弧内直径不应小于钢筋直径的5倍；
（4）箍筋的末端应作弯钩（焊接封闭式箍筋除外），弯钩形式应符合设计要求；当设计无具体要求时，应符合下列规定：
1）箍筋弯钩的弯折角度：对一般结构，不应小于90°；对有抗震等要求的，应为135°；
2）箍筋弯钩的弯弧内直径：除应满足上述规定外，尚应不小于受力钢筋直径。
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弯曲机
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三、钢筋的连接
1．绑扎连接
钢筋的接长、钢筋骨架或钢筋网的成型应优先采用焊接或机械连接，如不能采用焊接或机械连接或骨架过大过重不便于运输安装时，可采用绑扎连接的方法。
钢筋绑扎一般采用20～22号铁丝，绑扎时应注意钢筋位置是否准确，绑扎是否牢固、绑扎位置及搭接长度是否符合规范要求。
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在同一构件中相邻纵向受力钢筋的绑扎搭接接头宜相互错开。钢筋搭接处，应在中心和两端用铁丝扎牢。
在受拉区域内，HPB235级钢筋绑扎接头的末端应做弯钩。绑扎搭接接头中钢筋的横向净距不应小于钢筋直径，且不应小于25mm；钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1.3(为搭接长度），凡搭接接头中点位于该连接区段长度内的搭接接头均属于同一连接区段。在同一连接区段内，纵向钢筋搭接接头面积百分率为该区段内有搭接接头的纵向受力钢筋截面面积与全部纵向受力钢筋截面面积的比值 。
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在同一连接区段 内纵向受力钢筋搭接接头面积百分率应符合设计要求；当设计无具体要求时，应符合下列规定：
1）对梁类、板类及墙类构件，不宜大于25%；
2）对柱类构件，不宜大于50%；
3）当工程中确有必要增大接头面积百分率时，对梁类构件，不应大于50%；对其他构件，可根据实际情况放宽。
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钢筋绑扎搭接长度按下列规定确定：
1)纵向受拉钢筋绑扎搭接接头面积百分率不大于25%时，其最小搭接长度应符合 规定。
2)当纵向受拉钢筋搭接接头面积百分率大于25%，但不大于50%时，其最小搭接长度应按表4-13中的数值乘以系数1.2取用；当接头面积百分率大于50%时，应按表4-13中的数值乘以系数1.35取用。
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钢筋绑扎搭接长度按下列规定确定：
3)纵向受拉钢筋的最小搭接长度根据前述1）、2)条确定后，在下列情况时还应进行修正：带肋钢筋的直径大于25mm时，其最小搭接长度应按相应数值乘以系数1.1取用；对环氧树脂涂层的带肋钢筋，其最小搭接长度应按相应数值乘以系数1.25取用；当在混凝土凝固过程中受力钢筋易受扰动时（如滑模施工），其最小搭接长度应按相应数值乘以系数1.1取用；对末端采用机械锚固措施的带肋钢筋，其最小搭接长度可按相应数值乘以系数0.7取用；当带肋钢筋的混凝土保护层厚度大于搭接钢筋直径的3倍且配有箍筋时，其最小搭接长度可按相应数值乘以系数0.8取用；对有抗震设防要求的结构构件，其受力钢筋的最小搭接长度对一二级抗震等级应按相应数值乘以系数1.15采用；对三级抗震等级应按相应数值乘以系数1.05采用。
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钢筋绑扎搭接长度按下列规定确定：
4)纵向受压钢筋搭接时，其最小搭接长度应根据1)～3)条的规定确定相应数值后，乘以系数0.7取用。
5)在任何情况下，受拉钢筋的搭接长度不应小于300mm,受压钢筋的搭接长度不应小于200mm。板和墙的钢筋网，除靠近外围两行钢筋的交叉点全部扎牢外，中间部分交叉点可间隔交错绑扎，但必须保证受力钢筋不产生位置偏移；对双向受力钢筋，必须全部绑扎牢固。
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2.焊接连接
普通混凝土中直径大于22mm的钢筋和轻骨料混凝土中直径大于20mm的HRB335级钢筋及直径大于25mm的HRB 335、HRB 400级钢筋，均宜采用焊接接头。
钢筋的焊接质量与钢材的可焊性、焊接工艺有关。
常用的钢筋焊接方法有：闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊、电阻点焊等。
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（1）闪光对焊
钢筋闪光对焊是利用钢筋对焊机，将两根钢筋安放成对接形式，压紧于两电极之间，通过低电压强电流，把电能转化为热能，使钢筋加热到一定温度后，即施以轴向压力顶锻，产生强烈飞溅，形成闪光，使两根钢筋焊合在一起 。
闪光对焊广泛用于钢筋接长及预应力钢筋与螺丝端杆的焊接。热轧钢筋的焊接宜优先用闪光对焊。
图4-19 钢筋闪光对焊原理
1-钢筋 2-固定电极 3-可动电极
4-机座 5-焊接变压器
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（1）闪光对焊
闪光对焊接头的质量检查：
外观检查：
接头表面不得有横向裂纹；与电极接触处的钢筋表面不得有明显的烧伤；接头处的弯折不得大于4°；钢筋轴线偏移不得大于0.1倍钢筋直径，且不大于2mm。
拉伸试验：
抗拉强度不得低于该级钢筋的规定抗拉强度；试样应呈塑性断裂并断于焊缝之外。
冷弯性能：
弯至90°，接头外侧不得出现宽度大于0.15mm的横向裂纹。
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(2)电弧焊
电弧焊利用弧焊机使焊条和焊件之间产生高温电弧，熔化焊条和高温电弧范围内的焊件金属，熔化的金属凝固后形成焊接接头。
电弧焊广泛用于钢筋的接长、钢筋骨架的焊接、装配式结构钢筋接头焊接及钢筋与钢板、钢板与钢板的焊接等。
钢筋电弧焊可分搭接焊、帮条焊、坡口焊和熔槽帮条焊四种接头形式。
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1）搭接焊接头
适用于焊接直径10～40mm的HPB235级、HRB335级钢筋。焊接时，宜采用双面焊 。
2）帮条焊接头
适用于焊接直径10～40mm的各级热轧钢筋。宜采用双面；不能进行双面焊时，也可采用单面焊。
3）坡口焊接头
有平焊和立焊两种。这种接头比上两种接头节约钢材，适用于在现场焊接装配整体式构件接头中最直径18～40mm的各级热轧钢筋。
4）熔槽帮条焊：
钢筋熔槽帮条焊适用于直径20mm及以上钢筋的现场安装焊接。焊接时，应加角钢作垫。
第四章 钢筋混凝土工程
图4-20
图4-21
图4-22
图4-23
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钢筋电弧焊焊接质量检查
1）外观检查
焊缝表面平整，不得有较大的凹陷、焊瘤；接头处不得有裂纹；咬边深度、气孔、夹渣等数量与大小，以及接头尺寸偏差，不得超过规定值。
2）强度检验
每一楼层中以300个同类型接头（同钢筋级别、同接头形式、同焊接位置）作为一批，每批切取三个接头进行拉伸试验。
要求：3个热轧钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于该级别钢筋的抗拉强度标准值；RRB400级钢筋接头试件，不得小于570MPa；3个接头均应断于焊缝之外，并至少有2个试件呈延性断裂。
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（3）电渣压力焊
电渣压力焊利用电流通过渣池所产生的热量来熔化母材，待到一定程度后施加压力，完成钢筋连接。
电渣压力焊可用手动电渣压力焊机或自动电渣压力焊机。手动电渣压力焊机由电源、控制箱、焊接夹具、焊药盒等组成，如图4-26所示。
图4-26 钢筋电渣压力焊示意图
a)焊接夹具外形
b)已焊好的钢筋接头
1、2-钢筋 3-固定电极 4-活动电极
5-焊剂盒 6-导电剂 7-焊剂
8-滑动架 9-操纵杆 10-标尺
11-固定架 12-变压器
第四章 钢筋混凝土工程
电渣压力焊的质量检查
1）外观检查：
要求四周焊包凸出钢筋表面的高度，应不得小于4mm；钢筋与电极接触处，应无烧伤缺陷；接头处的弯折角不得大于40°；接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径的0.1倍，且不得大于2mm。
2）拉伸试验：
电渣压焊接头进行力学性能试验时，在一般构筑物中，应以300个同级别钢筋接头作为一批；在现浇钢筋混凝土多层结构中，应以每一楼层或施工区段中300个同级别钢筋接头作为一批；不足300个接头的仍应作为一批。从每批接头中随机切取3个试件做拉伸试验，其试验结果，3个试件的抗拉强度均不得小于该级别钢筋规定的抗拉强度。当试验结果有一个试件的抗拉强度低于规定值，应再取6个试件进行复验。复验结果，当仍有1个试件的抗拉强度小于规定值，应确认该批接头为不合格品。
第四章 钢筋混凝土工程
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用电渣压力焊焊接的墙体钢筋
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（4）钢筋气压焊
钢筋气压焊是利用氧气和乙炔气，按一定比例混合燃烧的火焰对接头处加热，将被焊钢筋端部加热到塑性状态或熔化状态，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、质量优良、成本较低等优点。气压焊可用于钢筋在垂直位置、水平位置或倾斜位置的对接焊接。
图4-25 气压焊接设备
1-脚踏液压泵 2-压力计 3-液压胶管
4-活动液压泵5-夹具 6-焊枪 7-氧气瓶
8-乙炔瓶 9-接头 10-钢筋
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1）外观质量：偏心量e不得大于钢筋直径的0.15倍，且不得大于4mm ；两钢筋轴线弯折角不得大于4°；镦粗直径dc不得小于钢筋直径的1.4倍；镦粗长度LC不得小于钢筋直径的1.2倍，且凸起部分平缓圆滑；压焊面偏移db不得大于钢筋直径的0.2倍。
2）拉伸试验：同电渣压力焊。
3）弯曲试验：对梁、板的水平钢筋连接中，每批中应另切取3个接头做弯曲试验，进行弯曲试验时，应将试件受压面的凸起部分消除，并应与钢筋外表面齐平，弯心直径应符合规范规定。弯曲试验可在万能试验机、手动或电动液压弯曲试验器上进行；压焊面应处在弯曲中心点，弯至90°,3个试件均不得在压焊面发生破断。当实验结果有1个试件不符合要求时，应再切取6个试件进行复验。复验结果，当仍有1个试件不符合要求，应确认该批接头为不合格品。
钢筋气压焊焊接质量检查
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（5）电阻电焊
电阻点焊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。
电阻点焊主要用于焊接钢筋网片、钢筋骨架等（适用于直径6～14mm的HPB235级、HRB级335级钢筋和直径3～5mm的冷拔低碳钢丝）。
电阻点焊的焊点质量检查包括外观和强度检验。
外观要求:焊点无脱焊、漏焊、气孔、裂纹和明显烧伤现象，焊点压入深度应符合规定，焊点应饱满。
强度检验:抗剪能力试验，其抗剪强度应不低于其中细钢筋的抗剪强度。拉伸试验时，不能在焊点处断裂。弯角试验时，不应有裂纹。
第四章 钢筋混凝土工程
3.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。
它具有施工简便、工艺性能好，接头质量可靠、不受钢筋焊接性制约、可全天候施工、节约钢材、节省能源等优点。
是近年来大直径钢筋现场连接的主要方法。钢筋机械连接方法很多，我国推广的主要有套筒挤压连接、锥螺纹套筒连接、直螺纹套筒连接。
第四章 钢筋混凝土工程
(1)钢筋套筒挤压连接
钢筋套筒挤压连接是将两根待连接的带肋钢筋插入特制钢套筒内，利用挤压设备沿径向或轴向挤压钢套筒，使钢套筒产生塑性变形，依靠变形的钢套筒与被连接钢筋的纵、横肋产生的机械咬合而形成一个整体 。
由于在常温下挤压连接，所以也称为钢筋套筒冷压连接。它适用于竖向、横向、倾斜、高空及水下等各方位的较大直径带肋钢筋的连接。
第四章 钢筋混凝土工程
图4-27 钢筋套筒挤压连接
a)径向挤压 b)轴向挤压
1-钢筋 2-套筒 3-压模
第四章 钢筋混凝土工程
套管冷挤压连接的钢筋
第四章 钢筋混凝土工程
第四章 钢筋混凝土工程
第四章 钢筋混凝土工程
第四章 钢筋混凝土工程
（2）钢筋锥螺纹套筒连接
钢筋锥螺纹套筒连接是把钢筋的连接端加工成锥形螺纹，通过锥螺纹联接套把两根带螺纹的钢筋，按规定的力矩连接成一体。
钢筋锥螺纹套筒连接施工过程：钢筋下料、钢筋套丝、钢筋连接。
第四章 钢筋混凝土工程
（3）钢筋直螺纹套筒连接
直螺纹套筒连接是先将待连接钢筋端部镦粗，然后再加工成直螺纹，最后用带有直螺纹的套筒将两根钢筋连接起来。
钢筋直螺纹套筒连接施工过程为：钢筋镦头、螺纹加工、丝头检验、套筒检验、钢筋就位、拧下钢筋保护帽和套筒保护帽、接头拧紧、作标记、施工质量检验。
图4-29 钢筋直螺纹套筒连接
1-待接钢筋 2-套筒
第四章 钢筋混凝土工程
四、钢筋的配料与代换
1.钢筋配料
钢筋加工前应根据施工图和会审记录按不同构件进行配料计算，算出各号钢筋的下料长度、总根数及钢筋总重量，然后编制钢筋配料单作为钢筋备料、加工的依据。
钢筋在弯曲时，外皮伸长，内皮缩短而中心轴线长度不变。因此，只有按中心线长度来下料制备，才能使钢筋外包尺寸符合设计要求。
钢筋外包尺寸和中心线长度之间的差值，称作量度差值（俗称弯曲伸长值）。在计算钢筋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。即：钢筋下料长度=轴线长度=外包尺寸-量度差值+端部弯钩的增加值。
第四章 钢筋混凝土工程
（1）量度差值计算
表4-12 钢筋弯曲量度差值
钢筋弯曲角度 30o 45o 60o 90o 135o
钢筋弯曲量度差值 0.35d0 0.5d0 0.85d0 2d0 2.5d0
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（2）端部弯钩增长值计算
根据规范规定，HPB235级钢筋两端做180°弯钩，其弯曲直
径D应不小于2.5d0，平直部分不小于3d0,弯钩全长：
弯钩时外包尺寸量至
点，
每个弯钩应增加长度为
（包括量度差值在内）
第四章 钢筋混凝土工程
（3）箍筋调整值计算
在实际工程中，为了简化计算，一般先按外包或内包尺寸计算出箍筋周长，然后加上箍筋调整值（此调整值包括四个90°弯曲及两个弯钩在内）。即：箍筋下料长度=箍筋周长+箍筋调整值。
表4-13 箍筋调整值（mm）
箍筋量度
方法 箍筋直径（mm）
4～5 6 8 10～12
量外包尺寸 40 50 60 70
量内包尺寸 80 100 120 150～170
第四章 钢筋混凝土工程
2.钢筋代换
（1）钢筋代换原则
1）代换后，仍能满足各类极限状态的有关计算要求以及配筋构造规定，如：受力钢筋和箍筋的最小直筋、间距、锚固长度、配筋百分率、以及混凝土保护层厚度等。
2）梁内纵向受力钢筋与弯起钢筋应分别进行代换，以保证正截面与斜截面强度。
3）偏心受压构件或偏心受拉构件（如框架柱、承受吊车荷载的柱今屋架上弦等）钢筋代换时，应按受力方向（受压或受拉）分别代换，不得取整个截面配筋量计算。
第四章 钢筋混凝土工程
2.钢筋代换
4）吊车梁等承受反复荷载作用的构件，必要时，应在钢筋代换后进行疲劳验算。
5）同一截面内配置不同种类和直径的钢筋代换时，每根钢筋拉力差不宜过大（同类型钢筋直径差一般不大于5mm），以免构件受力不匀。
6）钢筋代换后，其用量不宜大于原设计用量的5%，也不应低于原设计用量的2%。
7）对抗裂性要求高的构件（如吊车梁，薄腹梁、屋架下弦等），不宜用HPB235级钢筋代换HRB335、HRB400级带肋钢筋，以免裂缝开展过宽。
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（2）钢筋代换方法
1）等强代换
当构件按强度控制时，可按代换前与代换后的钢筋强度相等的原则代换，称等强代换。
2）等面积代换
当构件按最小配筋率配筋时，可按钢筋面积相等的原则进行代换。
3）当构件受裂缝宽度或抗裂性要求控制时，代换后应进行裂缝或抗裂性验算。

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