钢材作业指导书讲解.docx
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钢材作业指导书讲解
文件编号
YCJL-GC-2016
版次
第A版第0次修订
页码
共29页
主题
钢材作业指导书
发布日期
2016年03月20日发布
钢材作业指导书
批准人：
批准日期：
2016年03月20日
受控状态：
受控
编号：
YCJL-GC-2016
持有人：
作业指导书
序号
修订章节/页
修订内容
批准人
批准日期
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17
18
19
20
第1页
钢材
4.1知识概要3
4.2钢材性能检测试验4
4.2.1钢筋拉伸性能检测4
4.2.2冷弯试验17
4.2.3重量及允许偏差20
4.3钢筋机械连接22
4.3.1术语23
4.3.2接头的设计原则和性能等级23
4.3.3施工现场接头的检验与验收25
4.3.4接头试件的试验方法（工艺检验）26
4.4钢筋焊接27
4.4.1术语27
4.4.2钢筋焊接接头抗拉强度的试验274.4.3弯曲试验29
第2页
钢材
4.1知识概要
建筑钢材的分类：
建筑钢材按照不同的分类标准可以分为不同的种类：
1按照化学成分可以分为两类：
碳素钢和合金钢。
碳素钢也可以按照碳含量的高低分为低碳钢（含碳量小于0.25%）、中碳钢（含碳量0.25%～0.6%）和高碳钢（含碳量大于0.6%，对于建筑用碳素钢材一般应小于0.8%）；合金钢按照合金元素总量分为低合金钢（合金元素总含量小于5%）、中合金钢（合金元素总含量5%～10%）和高合金钢（合金元素总含量大于10%）。
2按照有害物元素（S、P、O、N）的含量分为普通钢、优质钢和高级优质钢。
3按照脱氧程度，可以分为沸腾钢、镇静钢、半镇静钢。
4按照钢材的形貌可以分为钢筋（主要品种有钢筋混凝土用热轧光圆钢筋、钢筋混凝土用热轧带肋钢筋、冷轧带肋钢筋、预应力混凝土热处理钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线等）和型钢（主要品种有热轧型钢、冷弯薄壁型钢、钢板和压型钢板等）。
5按照加工工艺可以分为热轧、冷轧、冷拉、冷扭等钢材。
6按照冶炼方式分为氧气转炉、平炉或电炉冶炼。
注:
关于批准发布GB1499.1-2008《钢筋混凝土用钢第1部分：
热轧光圆钢筋》国家标准第1号修改单的公告国家标准化管理委员会批准GB1499.1-2008
《钢筋混凝土用钢第1部分：
热轧光圆钢筋》国家标准第1号修改单，自2013年1月1日起实施，现予以公布。
GB1499.1-2008《钢筋混凝土用钢第1部分：
热轧光圆钢筋》国家标准第1
号修改单1将表1中有关HPB235的内容删除，修改为：
表1
产品名称
牌号
牌号构成
英文字母含义
热轧光圆
HPB300
由HPB+屈服强度特
HPB—热轧光圆钢筋的英文
第3页
钢筋征值构成（HotrolledPlainBars）缩写。
2将表5中有关HPB235的内容删除，修改为：
表5
牌号
化学成分（质量分数），%不大于
C
Si
Mn
P
S
HPB300
0.25
0.55
1.50
0.045
0.050
3将表6中有关HPB235的内容删除，修改为：
表6
牌号
ReL
MPa
Rm
MPa
A
%
Agt
％
冷弯试验180°d-弯芯直径
a-钢筋公称直径
不小于
HPB300
300
420
25.0
10.0
d=a
4将4.1条修改为“钢筋屈服强度特征值为300级”。
4.2钢材性能检测试验
4.2.1钢筋拉伸性能检测
GB/T228.1—2010《金属材料拉伸试验第1部分：
室温试验方法》1原理：
试验系用拉力拉伸试样，一般拉至断裂，测定GB/T228.1—2010中第3章定义的一项或几项力学性能。
除非另有规定，试验一般在室温10℃～35℃范围内进行。
对室温要求严格的实验，试验温度应为23±5℃。
2定义：
（1）标距：
测量伸长用的试样圆柱或棱柱部分的长度。
（2）原始标距（L0）：
室温下施力前的试样标距。
（3）断后标距（Lu）：
在室温下将断后的两部分试样紧密地对接在一起，保证两部分的轴线位于同一直线上，测量试样断裂后的标距。
（4）平行长度（Lc）：
试件平行缩减部分的长度。
注：
对于未经机加工的试样，平行长度的概念被两夹头之间的距离取代。
（5）伸长：
试验期间任一时刻原始标距的增量。
（6）伸长率：
原始标距的伸长与原始标距L0之比的百分率。
第4页
（7）断后伸长率（A）：
断后标距的残余伸长（Lu—L0）与原始标距（L0）之比
的百分率。
对于比例试样，若原始标距不为5.65
S0（S0为平行长度的原始横截面积），
符号A应附以下脚注说明所使用的比例系数，例如A11.3表示原始标距（L0）为
11.3
S0的断后伸长率。
对于非比例试样，符号A应附以下脚注说明所使用的
原始标距，以毫米（mm）表示，例如，A80mm表示原始标距（L0）为80mm的断
后伸长率。
（8）引伸计标距（Le）：
用引伸计测量试样延伸时所使用引伸计起始标距长度。
注：
对于测定屈服强度和规定强度性能，建议Le应尽可能跨越试样平行长
度。
理想的Le应大于L0/2但小于越0.9Lc。
这将保证引伸计检测到发生在试样上的全部屈服。
最大力时或在最大力之后的性能，推荐Le等于L0或近似等于L0，但测定断后伸长率时Le应等于L0。
（9）延伸：
试验期间任一给定时刻原始引伸计标距Le的增量。
（10）延伸率：
用引伸计标距Le表示的延伸百分率。
（11）最大力总延伸率（Agt）：
最大力时原始标距的总延伸（弹性延伸加塑性
延伸）与引伸计标距Le之比的百分率。
见图4-1。
（12）最大力塑性延伸率（At）：
最大力时原始标距的塑性延伸与引伸计标距
Le之比的百分率。
见图4-1。
（13）断裂总延伸率：
断裂时刻原始标距的总延伸与引伸计标距Le之比的百分
率。
见图4-1。
（14）应变速率（∙）：
用引伸计标距L测量时单位时间的单位应变增加值。
eLee
e
（15）平行长度应变速率的估计值（∙）：
根据横梁位移速率和试样平行长度
Lc
Lc计算的试样平行长度的应变单位时间内的增加值。
（16）横梁位移速率Vc：
单位时间的横梁位移。
∙
（17）应力速率R：
单位时间应力的增加。
应力速度只适用于GB/T228.1—2010中方法B的弹性阶段。
第5页
（18）最大力Fm：
注对于显示无明显屈服的材料，如果没有加工硬化作用，在本部分就不定义Fm（见图4-2c脚注）。
对于无明显屈服（不连续屈服）的金属材料，为试验期间的最大力；对于有不连续屈服的金属材料，在加工硬化开始之后，试样所承受的最大力（见图4-2a、b）
第6页
（19）应力：
试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积（S0）之商。
本部分中的应力是工程应力。
（20）抗拉强度（Rm）：
相应最大力（Fm）对应的应力。
（21）屈服强度：
当金属材料呈屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而
力不增加的应力点，应区分为上屈服强度和下屈服强度。
（22）上屈服强度（Reh）：
试样发生屈服而力首次下降前的最高应力。
见图4-3。
（23）下屈服强度（Rel）：
在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力。
见
图4-3。
第7页
3试样：
（1）形状和尺寸：
（a）一般要求
试样的形状与尺寸取决于要被试验的金属产品的形状与尺寸。
通常从产品、压制坯或铸件切取样坯经机加工制成试样。
但具有恒定横截面积的产品（型材、棒材、线材等）和铸造试样（铸铁和铸造非铁合金）可以不经机加工而进行试验。
试样横截面可以为圆形、矩形、多边形、环形，特殊情况下可以为某些其他形状。
试样原始标距与原始横截面积有LO=k
S0关系者称为比例试样。
国际上使
用的比例系数k的值为5.65。
原始标距应不小于15mm。
当试样横截面积太小，
以致采用比例系数为k=5.65的值不能符合这一最小标距要求时，可以采用较高
第8页
的值（优先采用11.3的值）或采用非比例试样。
非比例试样其原始标距（L0）
与其原始横截面积（S0）无关。
试样的尺寸公差应符合GB/T228.1中附录B～附录E的相应规定。
（b）机加工的试样如试样的夹持端与平行长度的尺寸不相同，他们之间应以过渡弧连接。
此弧
的过渡半径的尺寸可能很重要，如相应的附录中对过渡半径未作规定时，建议应在相关产品标准中规定。
试样夹持端的形状应适合试验机的夹头。
试样轴线应与力的作用线重合。
试样平行长度（Lc）或试样不具有过渡弧时夹头间的自由长度应大于原始标距（L0）。
（c）不经机加工的试样如试样为未经机加工的产品或试棒的一段长度，两夹头间的长度应足够，以
使原始标距的标记与夹头有合理的距离（见GB/T228.1—2010中附录B～附录E）。
铸造试样应在其夹持端和平行长度之间以过渡弧连接。
此弧的过渡半径的尺
寸可能很重要，建议相关产品标准中规定。
试样夹持端的形状应适合于试验机的夹头。
平行长度（Lc）应大于原始标距（L0）。
（2）试样的类型
GB/T228.1—2010附录B～附录E按产品的形状规定了试样的主要类型，见表4-1.相关产品标准也可规定其他试样类型。
（单位mm）表4-1
第9页
（3）试样的制备
应按照相关产品标准或GB/T2975的要求切取样坯和制备试样。
4原始横截面积的测定宜在试样平行长度中心区域以足够的点数测量试样的相关尺寸。
原始横截面积（S0）是平均横截面积，应根据测量的尺寸计算。
原始横截面积的计算准确度依赖于试样本身特性与类型。
GB/T228.1—2010中附录B～附录E给出了不同类型试样原始横截面积（S0）的评估方法，并提供了测量准确度的详细说明。
5原始标距的标记应用小标记、细划线或细墨线标记原始标距，但不得用引起过早断裂的缺口
作标记。
对于比例试样，如果原始标距的计算值与其标记值之差小于10%L0，可将原始标距的计算值按GB/T8170修约至最接近5mm的倍数。
原始标距的标记应准确到±1%。
如平行长度（Lc）比原始标距长许多，例如不经机加工的试样，可以标记一系列套叠的原始标距，有时，可以在试样表面划一条平行于试样纵轴的线，并在此线上标记原始标距。
6试验设备的准确度
试验机的测力系统应按照GB/T16825.1进行校准，并且其准确度应为1级或优于1级。
引伸计的准确度级别应符合GB/T12160的要求。
测定上屈服强度、下屈服强度、屈服点延伸率、规定非比例延伸强度、规定总延伸强度、规定残余延伸强度，以及规定残余延伸强度的验证试验，应使用不劣于1级准确度的引伸计；测定其他具有较大延伸率的性能，例如抗拉强度、最大力总延伸率和最大力非比例延伸率、断裂总伸长率、以及断后伸长率，应使用不劣于2级准确度的引伸计。
计算机控制拉伸试验机应满足GB/T22066并参见GB/T228.1—2010附录A。
7试验要求
（1）设定试验机零点在试验加载链装配完成后，试样两端被夹持之前，应设定力测量系统的零点。
第10页
一旦设定了力值零点，在试验期间力测量系统不能再发生变化。
注：
上述方法一方面是为了确保夹持系统的重量在测力时得到补偿，另一方面是为了保证夹持过程中产生的力不影响力值的测量。
（2）夹持方法应使用例如楔形夹头、螺纹夹头、套环夹具等合适的夹具夹持试样。
应尽最大努力确保夹持的试样受轴向拉力的作用。
尽量减小弯曲。
这对试验
脆性材料或测定规定塑性延伸强度、规定总延伸强度、规定残余延伸强度或屈服强度时尤为重要。
为了得到直的试样和确保试样与夹头对中，可以施加不超过规定强度或预期屈服强度的5%相应的预拉力。
宜对预拉力的延伸影响进行修正。
（3）应变应变速率控制的试验速率（方法A）
（a）总则
方法A是为了减小测定应变速率敏感参数（性能）时的试验速率变化和试验结果的测量不确定度。
本部分阐述了两种不同类型的应变速率控制模式。
第一种应
e
变速率∙是基于引伸计的反馈而得到。
第二种是根据平行长度估计的应变速率
Le
e
∙，即通过控制平行长度与需要的应变速率相乘得到的横梁位移速率来实现。
Lc
e
如果材料显示出均匀变形能力，力值能保持名义的恒定，应变速率∙和根据平
Le
e
行长度估计的应变速率∙大致相等。
如果材料展示出不连续屈服或锯齿状屈服
Lc
或发生缩颈时，两种速率之间会存在不同。
随着力值的增加，试验机的柔度可能会导致实际的应变速率明显低于应变速率的设定值。
试验速率应满足下列要求：
e
①在直至测定Reh、Rp或Rt的范围，应按照规定的应变速率∙。
这一范围
Le
e
需要在试样上装夹引伸计，消除拉伸试验机柔度的影响，以准确控制应变速率（对于不能进行应变速率控制的试验机，根据平行长度部分估计的应变速率∙也可
Lc
用）；
e
②对于不连续屈服的材料，应选用根据平行长度部分估计的应变速率∙，
Lc
这种情况下是不可能用装夹在试样上的引伸计来控制应变速率的，因为局部的塑
第11页
性变形可能发生在引伸计标距以外。
在平行长度范围利用恒定的横梁位移速率Vc
根据式4-1计算得到的应变速率具有足够的准确度。
∙
Vc=Lc⨯eLc
（4-1）
③在测定Rp、Rt或屈服结束之后，应该使用∙或∙。
为了避免由于缩颈
eLe
eLc
e
发生在引伸计以外控制出现问题，推荐使用∙。
Lc
在测定相关材料性能时，应保持GB/T228.1中10.3.2至10.3.4规定的应变速率。
在进行应变速率和控制模式转换时，不应在力—延伸率曲线上引入不连续性，而歪曲Rm、Ag或Agt值。
这种不连续效应可以通过降低转换速率得以减轻。
应力—延伸率曲线在加工硬化阶段的形状可能受应变速率的影响。
采用的试验速率应通过文件来规定。
（b）上屈服强度（Reh）或规定延伸强度Rp、Rt和Rr的测定
e
在测定Reh、Rp、Rt和Rr时，应变速率∙应尽可能保持恒定。
在测定这些性能
Le
e
时，∙应选用下面两个范围之一：
Le
e
——范围1：
∙=0.00007s-1，相对误差±20%；
Le
e
——范围2：
∙=0.00025s-1，相对误差±20%（如果没有其他规定，推荐
Le
选取该速率）。
e
如果试验机不能直接进行应变速率控制，应该采用用通过平行长度估计的应变速率∙即恒定的横梁位移速率，该速率应用式（4-1）进行计算。
如考虑试验机系
Lc
统的柔度，参见GB/T228.1附录F。
（c）下屈服强度（Rel）和屈服点延伸率（Ae）的测定
上屈服强度之后，在测定下屈服强度和屈服点延伸率时，应当保持下列两种范围
e
之一的平行长度估计的应变速率∙，只到不连续屈服结束。
Lc
e
——范围2：
∙=0.00025s-1，相对误差±20%（测定Rel时推荐该速率）；
Lc
e
——范围3：
∙=0.002s-1，相对误差±20%。
Lc
（d）抗拉强度（Rm），断后伸长率（A），最大力下的总延伸率（Agt），最大
第12页
力下的塑性延伸率（Ag）和断面收缩率Z的测定
e
在屈服强度或塑性延伸强度测定后，根据试样平均长度估计的应变速率∙应转
Lc
变成下述规定范围之一的应变速率：
e
——范围2：
∙=0.00025s-1，相对误差±20%；
Lc
e
——范围3：
∙=0.002s-1，相对误差±20%；
Lc
e
——范围4：
∙=0.0067s-1，相对误差±20%（0.4min-1，相对误差±20%）
Lc
（如果没有其他规定，推荐选取该速率）。
如果拉伸试验仅仅是为了测定抗拉强度，根据范围3或范围4得到的平行
长度估计的应变速率适用于整个试验。
（4）应力速率控制的试验速率（方法B）（a）总则
试验速率应符合材料特性并应符合下列要求。
如果没有其他规定，在应力达到规定屈服强度的一半之前，可以采用任意的试验速率。
超过这点以后的速率应满足下述规定。
（b）测定屈服强度和规定强度的试验速率
①上屈服强度（Reh）在弹性范围和直至上屈服强度，试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定并在表4-2规定的应力速率范围内。
表4-2
材料弹性模量E/（MPa）
应力速率/（MPa·s-1）
最小
最大
＜150000
2
20
≥150000
6
60
注：
弹性模量小于150000MPa的典型材料包括锰、铝合金、铜和钛。
弹性模量大于150000MPa
的典型材料包括铁、钢、钨和镍基合金。
②下屈服强度（Rel）若仅测定下屈服强度，在试样平行长度的屈服期间应变速率应为0.00025/s～
0.0025/s。
平行长度内的应变速率应尽可能保持恒定。
如不能直接调节这一应变速率，应通过调节屈服即将开始前的应力速率来调整，在屈服完成之前不再调节试验机的控制。
第13页
任何情况下，弹性范围内的应力速率不得超过表4-2规定的最大速率。
③上屈服强度和下屈服强度（Reh和Rel）如在同一试验中测定上屈服强度和下屈服强度，测定下屈服强度的条件应符
合b）下屈服强度的要求。
④规定塑性延伸强度Rp、规定总延伸强度Rt和规定残余延伸强度Rr
在弹性范围试验机的横梁位移速率应在表4-2规定的速率范围内，并尽可能保持恒定。
在塑性范围和直至规定强度（规定塑性延伸强度Rp、规定总延伸强度Rt和规定残余延伸强度Rr）应变速率不应超过0.0025s-1。
⑤横梁位移速率
如试验机无能力测量或控制应变速率，应采用等效于表4-2规定的应力速率的试验机横梁位移速率，直至屈服完成。
⑥抗拉强度（Rm），断后伸长率（A），最大力下的总延伸率（Agt），最大力下的塑性延伸率（Ag）和断面收缩率Z的测定
测定屈服强度或塑性延伸强度后，试验速率可以增加到不大于0.008/s-1的应变速率（或等效的横梁分离速率）如果仅仅需要测定材料的抗拉强度，在整个试验过程中可以选取不超过0.008/s-1的单一试验速率。
（5）试验方法和速率的选择
除非另有规定，只要能满足GB/T228.1—2010中相应的要求，实验室可以自行选择方法A或方法B的试验速率。
8上屈服强度的测定上屈服强度（Reh）可以从力——延伸曲线图或峰值力显示器上测得，定义
为首次下降前的最大力值对应的应力（见图4-1）。
9下屈服强度的测定
下屈服强度（Rel）可以从力——延伸曲线上测得，定义为不计初始瞬时效应时屈服强度中最小力所对应的应力（见图4-1）。
对于上、下屈服强度位置判定的基本原则如下：
（1）屈服前得第1个峰值应力（第1个极大值应力）判为上屈服强度，不管其后的峰值应力比它大或比它小；
第14页
（2）屈服阶段中如出现两个或两个以上的谷值应力，舍去第1个谷值应力（第
1个极小值应力）不计，取其余谷值应力中之最小者判为下屈服强度。
如只呈现一个下降谷，此谷值应力判为下屈服强度；
（3）屈服阶段中呈现屈服平台，平台应力判为下屈服强度；如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台，判第1个平台应力为下屈服强度；
（4）正确的判定结果应是下屈服强度一定低于上屈服强度。
为提高试验效率，可以报告在上屈服强度之后延伸率为0.25%范围以内的最低应力为下屈服强度，不考虑任何初始瞬时效应。
用此方法测定下屈服强度后，试验速率可以按照GB/T228.1中10.3.4增加。
试验报告中应注明使用了此简捷方法。
10最大力总延伸率的测定在用引伸计得到的力——延伸曲线上测定最大力总延伸。
最大力总延伸率Agt按照式4-2计算：
A=∆Lm⨯100
（4-1）
L
gt
e
式中：
Le——引伸计标距；
∆Lm——最大力下的延伸。
注：
有些材料在最大力时呈现一平台。
当出现这种情况，取平台中点的最大力对应的总延伸率，见4-1。
11断裂总延伸率（At）的测定
在用引伸计得到的力——延伸曲线图上测定断裂总延伸，断裂总延伸（At）按式4-2计算：
A=∆Lf
⨯100
（4-2）
L
t
e
式中：
Le——引伸计标距；
∆Lf——断裂总延伸。
12断后伸长率（A）
（1）应按照断后伸长率的定义来测。
为了测定断后伸长率，应将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一
第15页
直线上，并采用特别措施确保试样断裂部分适当接触后测量试样断后标距。
这对
横截面积试样和低伸长率试样尤为重要。
按式4-3计算断后伸长率A：
A=Lu-L0⨯100
L0
（4-3）
式中：
L0——原始标距；
Lu——断后延伸
应使用分辨力足够的量具或测量装置测定断后伸长量（Lu-L0），并精确到
±0.25mm。
如规定的最小断后伸长率小于5%，建议采用特殊方法进行测定（GB/T228.1附录G）。
原则上只有断裂处与最接近的标距标记的距离不小于原始标距的三分之一情况方为有效。
但断后伸长率大于或等于规定值，不管断裂位置处于何处测量均为有效。
如断裂处与最接近的标距标记小于原始标距的三分之一时，可采用GB/T228.1附录H规定的移位法测定断后伸长率。
（2）能用引伸计测定断裂延伸的试验机，引伸计标距（Le）应等于试样原始标距（L0），无需标出试样原始标距的标记。
以断裂时的总延伸作为伸长测量时，为了得到断后伸长率，应从总延伸中扣除弹性延伸部分。
原则上，断裂发生在引伸计标距以内方为有效，但断后伸长率等于或大于规定值，不管断裂位置处于何处测量均为有效。
如产品标准规定用一固定标距测定断后伸长率，引伸计标距应等于这一标距。
（3）试验前通过协议，可以在一固定标距上测定断后伸长率，然后使用换算公式或换算表将其换算成比例标距的断后伸长率（例如可以用GB
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