混凝土结构工程-钢筋工程.ppt

土木工程施工,授课教师：赵全斌山东建筑大学土木工程学院2010.03,2,2010,3,土木工程施工赵全斌,第四章混凝土结构工程,概述钢筋工程模板工程混凝土工程,3,2010,3,土木工程施工赵全斌,4-1概述,水泥、砂石、水、外加剂,配制、搅拌,钢筋加工、安装,模板制作、安装,浇筑砼,养护,拆模,清理,4,2010,3,土木工程施工赵全斌,4-2钢筋工程,4.2.1钢筋的检验4.2.1.1钢筋的分类1)圆钢(钢号Q235)级钢,即普通碳素钢,10为盘圆，2)螺纹钢等级钢,长度612m;如：、等。3）化学成分低碳钢：C0.25中碳钢：C0.250.6以上两种为普通碳素钢。普通低合金钢：合金元素0.3（钛，钒，锰）等,5,2010,3,土木工程施工赵全斌,4）加工方法热轧钢筋大部分钢筋都是热轧钢筋；冷拉钢筋是一种现场的钢筋加工方法；冷拔钢筋加工厂对钢丝的一种加工方法，预应力钢丝基本上都要进行冷拔。,4-2钢筋工程,6,2010,3,土木工程施工赵全斌,HRB400级之所以称之为新级钢筋，是因历史上曾经有过级钢筋。当时的牌号是25MnSi，其碳当量偏高且可焊性较差，强度也较低（370Mpa）。HRB400级是一种低合金热轧钢筋，低合金钢筋是在碳素钢基础上，在冶炼时根据钢筋性能要求和生产条件加入适量合金元素，可使含碳量较低钢筋的获得较高强度，并能保证足够的塑性和良好的焊接性能。建设部把推广HRB400级作为十大新技术之一。,附：HRB400（新级）钢筋,4-2钢筋工程,7,2010,3,土木工程施工赵全斌,HRB400级是指屈服强度为400Mpa（抗拉强度为570Mpa）的钢筋。它可应用于非抗震和抗震设防地区的工业与民用建筑和一般构筑物，可适用于做纵向受力钢筋和箍筋、构造钢筋，以及预应力混凝土结构中的非预应力筋。HRB400级钢筋的主要力学性能HRB400级钢筋与目前普遍应用的级钢(335Mpa）相比具有以下优点：(1)强度高性能稳定并具有优良的工艺性,4-2钢筋工程,8,2010,3,土木工程施工赵全斌,能，可适用各种施工工艺。(2)碳当量低焊接方便，焊接性能好。由于强度设计值提高，在一般钢筋混凝土结构中可节约钢材12%14%。主要指标化学成分HRB400级中化学元素C、P、S含量分别不大于0.25%、0.050%、0.050%；HRB400级钢筋的主要化学成分,4-2钢筋工程,9,2010,3,土木工程施工赵全斌,4.2.1.2钢筋的检验1）原因*钢材进货来源渠道多；出厂的标牌容易丢失；对工程质量负责。*钢筋到现场必须有出厂质量证明书2)检查项目*常进行机械性能检查，拉力试验屈服强度,抗拉强度,伸长率冷弯试验注意弯心直径3)检查方法:一批(60吨)取2根,一根做拉力试验,一根做冷弯试验。,4-2钢筋工程,10,2010,3,土木工程施工赵全斌,判断：若有一项试验不合格,则取双倍试样再做.若仍有不合格?检验合格的钢筋应分别堆放,不得混放。4.2.2钢筋翻样和配料加工顺序：冷拉调直切断焊接弯曲成型绑扎4.2.2.1钢筋翻样1)将混凝土结构分解成柱、梁、墙、板和楼梯等构件，以一种构件为主，画出其各种配筋。应注明钢筋的编号、数量、强度等级、直径、间距、锚固长度及搭接长度和接头位置等。2)对形状复杂和结构接点密度大的钢筋绘出细部大样图(加工和安装图)。,4-2钢筋工程,11,2010,3,土木工程施工赵全斌,4.2.2.2钢筋配料单1）根据结构构件混凝土保护层、钢筋弯曲和弯钩等计算下料长度，编制配料单。2）钢筋应按图施工或按有关构造要求配料，如遇钢筋规格不全时应按下列规定代换：（1）按强度控制的截面或构件按钢筋等强代换；（2）按最小配筋率控制的截面或构件按钢筋的最小配筋率代换。4.2.2.3量度差值-钢筋外包尺寸与轴线长度的差值其值与被弯钢筋的直径和钢筋的弯心直径有关。,4-2钢筋工程,12,2010,3,土木工程施工赵全斌,4-2钢筋工程,13,2010,3,土木工程施工赵全斌,4.2.3钢筋加工主要讲冷拉，简单地讲冷拔。4.2.3.1钢筋的冷拉钢筋（级钢）在常温下（450C），强力拉伸超过钢筋的屈服点，使钢筋产生永久变形，提高钢筋屈服强度的一种钢筋的加工方法。1）冷拉过程-基本上没有改变钢材的形态，经过冷拉的钢筋（称冷拉钢筋）仍具有明显的屈服点属于软钢。2）冷拉特点一定要拉过钢筋的屈服强度！,4-2钢筋工程,14,2010,3,土木工程施工赵全斌,提高钢筋的屈服强度（2025）；塑性和弹性模量都降低;增加钢筋的长度;经时效后：屈服应力进一步提高，塑性进一步降低，弹性模量基本恢复。时效：自然时效：在常温下，停放1518天；人工时效：在100C温度下，二小时级钢自然时效无效，需通电时效。3）冷拉原理-变形硬化（1）变形，滑移钢筋拉伸时，内部晶粒在拉力的作用下产生旋转，变形，滑移，晶粒的排列的更加有序、有规则；,4-2钢筋工程,15,2010,3,土木工程施工赵全斌,（2）破碎已经变形的晶粒，随着拉力的不断增大而破碎，产生更多的晶粒。（3）晶界的特性晶粒增多，晶面（称晶界）也就增多，使钢材呈显出晶界的特性。晶界的特性强度高，塑性低。（4）经时效后破碎的晶粒在内应力的作用下，又重新得到排列。其结果是：屈服应力进一步提高，塑性进一步降低，弹性模量基本恢复。4）冷拉方法P114（1）控制应力法,4-2钢筋工程,16,2010,3,土木工程施工赵全斌,a钢筋冷拉，应有二个参数，主要控制其中一个参数，另一个作为参考。*冷拉应力*冷拉率（伸长率）b从应力应变图中可以看出：冷拉钢筋未经时效时的屈服点=钢筋的冷拉应力；冷拉钢筋经过时效时的屈服点钢筋的冷拉应力；（此时的强度提高值一般不利用，趋于安全）;c为保证冷拉钢筋的设计强度（屈服应力），则：,4-2钢筋工程,17,2010,3,土木工程施工赵全斌,钢筋的冷拉应力=冷拉钢筋的屈服强度；即：d也就是说：保证了钢筋的冷拉应力也就保证冷拉钢筋的设计强度；控制冷拉力法的保证率是比较高的！e注意几个问题*钢筋的冷拉应力越高，即冷拉钢筋的屈服强度越高？-屈强比的问题！所谓屈强比,4-2钢筋工程,18,2010,3,土木工程施工赵全斌,为了使冷拉钢筋具有一定的强度储备且满足一定的塑性要求，即保证结构和构件的使用安全，冷拉钢筋的屈强比不能太小（1.07），即冷拉应力不能取得太大。如：冷拉级钢：冷拉级钢：*如果钢筋冷拉后，冷拉应力已经达到，但伸长太大该冷拉钢筋是否合格？（不合格！）*最大冷拉率在保证屈强比的前提下，剔除不合格的冷拉钢筋。,4-2钢筋工程,19,2010,3,土木工程施工赵全斌,所以，采用控制应力法冷拉钢筋，并不能保证冷拉钢筋100合格，主要屈强比太低。为此，还必须控制最大冷拉率。原因：施工实践表明，钢筋在出厂时的保证率一般为95，也就是说，钢筋在出厂时就有5的钢筋强度就比较低（不合格），从表面上是发现不了的。这些钢筋冷拉后，虽然冷拉应力也能达到，钢筋也未拉断，但这些钢筋冷拉后的屈强比接近1，使用阶段不安全，必须剔除。即以最大冷拉率指标来剔除。(2）控制冷拉率法-,4-2钢筋工程,20,2010,3,土木工程施工赵全斌,a冷拉率的测定*对于同一根钢筋，应力与应变理论上应保持不变的关系，*对于同一批钢筋，应力与应变的关系必定在一定的范围内保持波动，即：有可能：*钢筋的冷拉率已经达到，但该根冷拉钢筋不一定是合格的！*钢筋的冷拉率未达到，-但该根冷拉钢筋不一定不合格！因此，为保证冷拉钢筋的合格率达95以上，测定该批钢筋冷拉率时冷拉力要适当提高！根据数理统计：,4-2钢筋工程,21,2010,3,土木工程施工赵全斌,当保证率为95以上时：式中：SN-钢材的标准离差，该值各厂不同，与钢筋的类型和生产厂的管理水平有关，一般取2050MPa，一般取30Mpa。,4-2钢筋工程,22,2010,3,土木工程施工赵全斌,（3）冷拉的质量检验和注意事项-速度不能过快(1m/min),-变形更充分；先焊后拉,对焊接接头进行考验；最多拉2次,拉断一次可以，多了不行；拉紧时量伸长不能卸力后量测。（4)注意：a冷拉钢筋在承受动力荷载的结构或构件时慎用，如吊车梁，预制构件吊钩等。b冷拉仅起调直作用时，其最大冷拉率：对于级钢为4；对于、级钢为1。4.2.3.2钢筋的冷拔,4-2钢筋工程,23,2010,3,土木工程施工赵全斌,1)冷拔原理-立体应力(拉伸与压缩)的作用下变形更充分强度增加更大，塑性降低也更多。2)总压缩率:()冷拔总压缩率越大，冷拔钢丝的强度越高，但塑性越低。一般：后道钢丝的直径约是前道钢丝直径的0.850.8。5冷拔钢丝用8盘条拔制，4和5冷拔钢丝用6.5盘条拔制。,4-2钢筋工程,24,2010,3,土木工程施工赵全斌,3)冷拔方法钢筋扎头除皮拔丝冷拔次数少-效率高,钢丝易拉断,拔丝模易坏;冷拔次数多-效率低,钢丝更脆;4.2.3.4钢筋的调直、切断和弯曲1）调直机械调直-10mm以下人工敲直-10mm以上冷拉调直-4%(级)1%2）切断和弯曲-一般用机械进行切断和弯曲,4-2钢筋工程,25,2010,3,土木工程施工赵全斌,4.2.4钢筋连接4.2.4.1绑扎连接搭接长度和位置应满足规范和有关构造要求。4.2.4.2焊接连接1）碳当量是表示钢材可焊性的一个指标，它是根据钢材的化学成分与热影响区的淬硬性之间的关系。影响钢材可焊性的因素主要是：含碳量：塑性、韧性、可焊性、强度含锰量：强度、当C0.8，可焊性合金元素（TI,V等）：强度，可焊性,4-2钢筋工程,26,2010,3,土木工程施工赵全斌,则：碳当量一般：级钢：0.21%0.33%，0.6%难焊如级钢平均含碳量为：0.18，含锰量为0.65则：,4-2钢筋工程,27,2010,3,土木工程施工赵全斌,2）闪光对焊-利用低电压强电流产生的热量进行焊接（1)连续闪光对焊-适用于25mm的级钢闪光移动钢筋顶煅钢筋闪光的作用：闪平钢筋端面、加热（2)预热闪光对焊-适用于直径较大的级钢过程：一次连续闪光暂短的闭合，少量闪光闪平断面预热,4-2钢筋工程,28,2010,3,土木工程施工赵全斌,二次连续闪光顶煅继续加热顶煅焊接适用：大直径的级钢；难焊的级钢-焊接技术相当重要（通电热处理）！（3)对焊参数:调伸长度:能均匀加热又不旁弯2535mm闪光留量(烧化):=严重压伤部分+8mm810mm预热留量(烧化):47mm顶锻留量:47mm,其中有电顶锻为1/3,无电为2/3,4-2钢筋工程,29,2010,3,土木工程施工赵全斌,其他：闪光速度、顶煅速度、顶煅压力（4)质量检查:外观检查-无裂纹,无明显烧伤,不移不偏机械性能检查-一批取2根,拉伸-强度不低于同级钢筋；弯曲-有一定的弯曲直径，弯90后不能有0.15mm的裂缝。2）电弧焊是利用电弧产生的热量进行焊接（1)搭接焊P118适用于级钢,单面焊时焊缝应达810d,双面焊时的焊缝可减少一半。,4-2钢筋工程,30,2010,3,土木工程施工赵全斌,（2)帮条焊-适用于级钢（3)坡口焊-适用于直径为1840mm的级钢（4)窄间隙焊接头-适用于直径为20mm以上的水平钢筋,4-2钢筋工程,31,2010,3,土木工程施工赵全斌,3）电渣压力焊-压焊是利用电流通过渣池产生的热量来溶化母材,达一定程度时施加压力特点:(与电弧焊比)效率高(56倍);成本低;质量好。适用:1632mm的,级钢筋的竖向或斜向钢筋的焊接。,4-2钢筋工程,32,2010,3,土木工程施工赵全斌,4）气压焊-非电焊特点:设备简单,效率高;成本低;适用:1640mm的,级钢筋的竖向或斜向钢筋的焊接,气压焊,电渣压力焊,4-2钢筋工程,33,2010,3,土木工程施工赵全斌,4.2.4.3机械连接特点:(与电焊比)效率高;连接可靠;无明火作业;设备简单;不受气候影响等1）套筒冷压接头-用外力使套筒变形,以摩擦力来传递拉力适用:1840mm的,级钢筋2）锥形螺纹钢筋接头-适用:大于20mm的变形(,)钢筋,4-2钢筋工程,4.2.4.4接头的质量检验与评定1)外观检查-按钢筋焊接及验收规程检查2)拉伸和弯曲检查,4-2钢筋工程,35,2010,3,土木工程施工赵全斌,4）内容,钢筋弯曲机,36,2010,3,土木工程施工赵全斌,4）内容,钢筋冷拉设备,37,2010,3,土木工程施工赵全斌,4）内容,钢筋点焊机,38,2010,3,土木工程施工赵全斌,柱子钢筋笼倒塌现场,4-2钢筋工程,39,2010,3,土木工程施工赵全斌,（一）钢筋的配料钢筋加工前应根据图纸按不同构件先编制配料单，然后进行备料加工。为了使工作方便和不漏配钢筋，配料应该有顺序地进行。下料长度计算是配料计算中的关键。由于结构受力上的要求，许多钢筋需在中间弯曲和两端弯成弯钩。钢筋弯曲时，其外壁伸长，内壁缩短，而中心线长度并不改变。但是简图尺寸或设计图中注明的尺寸是根据外包尺寸计算，且不包括端头弯钩长度。显然外包尺寸大于中心线长度，它们之间存在一个差值，称为“量度差值”。因此钢筋的下料长度应为：钢筋下料长度=外包尺寸+端头弯钩度-量度差值；箍筋下料长度=箍筋周长+箍筋调整值；,4-2钢筋工程,40,2010,3,土木工程施工赵全斌,当弯心的直径为2.5d（d为钢筋的直径），半圆弯钩的增加长度和各种弯曲角度的量度差值，其计算方法如下：1半圆弯钩的增加长度：在实践中由于实际弯心直径与理论直径有时不一致、钢筋粗细和机具条件不同等而影响长短，所以在实际配料时，对弯钩增加长度常根据具体条件采用经验数据，见表,4-2钢筋工程,41,2010,3,土木工程施工赵全斌,42,2010,3,土木工程施工赵全斌,43,2010,3,土木工程施工赵全斌,箍筋调整值：为弯钩增加长度与弯曲度量差值两项之和。需根据箍筋外包尺寸或内包尺寸确定,4-2钢筋工程,44,2010,3,土木工程施工赵全斌,钢筋代换,4-2钢筋工程,45,2010,3,土木工程施工赵全斌,4-2钢筋工程,46,2010,3,土木工程施工赵全斌,