钢筋工程诸葛时鹏.doc

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常州工程职业技术学院

4.1钢筋工程

概述

　　钢筋工程是结构施工中的一个重要的分项工程，在地基与基础和主体结构分部工程中都有钢筋分项工程。

在这一方面，我们需要具备组织钢筋工程施工的能力、具备现场施工员的工作能力、能够监督检查钢筋工程的施工、具备旁站监理员的工作能力。

首先我们知道钢筋工程施工的工作流程：

　　　施工准备→钢筋配料→钢筋的检验、堆放、保管→钢筋的调直、除锈、切断→钢筋的弯曲→钢筋的连接、绑扎→钢筋的安装→质量验收。

钢筋的种类和规格

钢筋混凝土结构中常用的钢材有钢筋和钢丝两类。

钢筋分为热轧钢筋和余热处理钢筋。

热轧钢筋分为热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋。

光圆钢筋的牌号为HPB300。

热轧带肋钢筋的牌号由HRB和屈服点最小值构成，分为HRB335、HRB400、HRB500三个牌号。

余热处理钢筋的牌号为RRB400。

直径大于12mm粗钢筋一般轧成长度为6～12m一根；钢丝及直径为6～12mm细钢筋，一般卷成圆盘。

钢筋的外形

热轧钢筋

热轧钢筋的抗拉强度设计值

普通钢筋图例

4.1.1钢筋的验收和存放

钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋应按下列规定选用：

普通钢筋即用于钢筋混凝土结构中的钢筋及预应力混凝土结构中的非预应力钢筋，宜采用HRB400、HRB500，也可采用HPB235、HRB335和RRB400钢筋；

梁、柱纵向受力普通钢筋应采用HRB400、HRB500钢筋；

预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝和预应力螺纹钢筋。

钢筋混凝土工程中所用的钢筋均应进行现场检查验收，合格后方能入库存放、待用。

（1）钢筋的验收

钢筋进场时，应按现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB1499）等的规定抽取试件做力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定。

验收内容：

查对标牌，检查外观，并按有关标准的规定抽取试样进行力学性能试验。

钢筋的外观检查包括：

钢筋应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状锈蚀。

钢筋表面凸块不允许超过螺纹的高度；钢筋的外形尺寸应符合有关规定。

力学性能试验时，从每批中任意抽出两根钢筋，每根钢筋上取两个试样分别进行拉力试验（测定其屈服点、抗拉强度、伸长率）和冷弯试验。

（2）钢筋的存放

钢筋运至现场后，必须严格按批分等级、牌号、直径、长度等挂牌存放，并注明数量，不得混淆。

应堆放整齐，避免锈蚀和污染，堆放钢筋的下面要加垫木，离地一定距离；有条件时，尽量堆入仓库或料棚内。



钢筋半成品标识与堆放

4.1.2钢筋的冷加工

1、钢筋冷拉：

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。

（1）冷拉原理

钢筋冷拉原理如图4.14所示。

冷拉后钢筋有内应力存在，内应力会促进钢筋内的晶体组织调整，使屈服强度进一步提高。

该晶体组织调整过程称为“时效”。

（2）冷拉控制

钢筋冷拉控制可以用控制冷拉应力或冷拉率的方法。

冷拉控制应力值如表4.3所示。

冷拉后检查钢筋的冷拉率，如超过表中规定的数值，则应进行钢筋力学性能试验。

表4.3　冷拉控制应力及最大冷拉率

用做预应力混凝土结构的预应力筋，宜采用冷拉应力来控制。

对同炉批钢筋，试件不宜少于4个，每个试件都按表4.4规定的冷拉应力值在万能试验机上测定相应的冷拉率，取平均值作为该炉批钢筋的实际冷拉率。

不同炉批的钢筋，不宜用控制冷拉率的方法进行钢筋冷拉。

表4.4测定冷拉率时钢筋的冷拉应力

（3）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，如图4.15所示。

（4）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冷拉力Ncon计算　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=ASσcon

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=Lδ

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

2、钢筋冷拔：

冷拔是使Ø6～Ø8的HRB235级钢筋通过钨合金拔丝模孔（图4.18）进行强力拉拔，使钢筋产生塑性变形，其轴向被拉伸、径向被压缩，内部晶格变形，因而抗拉强度提高（提高50％～90％），塑性降低，并呈硬钢特性。

4.1.3钢筋配料

钢筋配料：

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，填写配料单，申请加工。

4.1.3.1钢筋配料单的编制

①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。



②计算钢筋的下料长度。

③填写和编写钢筋配料单，根据钢筋下料长度，汇总编制钢筋配料单。

在配料单中，要反映出工程名称，钢筋编号，钢筋简图和尺寸，钢筋直径、数量、下料长度、质量等。

④填写钢筋料牌。

根据钢筋配料单，将每一编号的钢筋制作一块料牌，作为钢筋加工的依据，见图4.16所示。

施工图纸上的钢筋设计长度等同于钢筋配料单上的钢筋下料长度吗？

4.1.3.2　钢筋下料长度的计算原则及规定

（1）钢筋长度

　　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。



（2）混凝土保护层厚度

　　混凝土保护层是指受力钢筋外缘至混凝土构件表面的距离，其作用是保护钢筋在混凝土结构中不受锈蚀。

无设计要求时应符合表4.5规定。

　　混凝土的保护层厚度，一般用水泥砂浆垫块或塑料卡垫在钢筋与模板之间来控制。

塑料卡的形状有塑料垫块和塑料环圈两种。

塑料垫块用于水平构件，塑料环圈用于垂直构件。

表4.5　纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm）

（3）弯曲量度差值

钢筋长度的度量方法系指外包尺寸，因此钢筋弯曲以后，存在一个量度差值，在计算下料长度时必须加以扣除。

根据理论推理和实践经验，列于表4.6。

表4.6　钢筋弯曲量度差值

钢筋弯起角度

30°

45°

60°

90°

135°

钢筋弯曲调整值

0.3d

0.5d

1d

2d

3d

（4）钢筋弯钩增加值

弯钩形式最常用的是半圆弯钩，即180°弯钩，其弯心直径D=2.5d，平直长度为3d，其弯钩增加长度为6.25d。

受力钢筋的弯钩和弯折应符合下列要求：

①光圆钢筋末端应作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需作135°弯钩时，HRB335、HRB400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为钢筋直径的5倍。



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4倍。

钢筋弯钩增加

除焊接封闭环式箍筋外，箍筋的末端应作弯钩，弯钩形式应符合设计要求，当无具体要求时，应符合下列要求：

①箍筋弯钩的弯弧内直径除应满足上述要求外，尚应不小于受力钢筋直径。

②箍筋弯钩的弯折角度：

对一般结构不应小于90°；对于有抗震等要求的结构应为135°。



③箍筋弯后平直部分长度：

对一般结构不宜小于箍筋直径的5倍；对于有抗震要求的结构，不应小于箍筋直径的10倍。



（5）箍筋调整值

　　为了箍筋计算方便，一般将箍筋弯钩增长值和量度差值两项合并成一项为箍筋调整值，见表4.7。

计算时，将箍筋外包尺寸或内皮尺寸加上箍筋调整值即为箍筋下料长度。

表4.7箍筋调整值

（6）钢筋下料长度计算

直钢筋下料长度=直构件长度-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-弯折量度差值+弯钩增加长度

箍筋下料长度=直段长度+弯钩增加长度-弯折量度差值

或箍筋下料长度=箍筋周长+箍筋调整值

4.1.3.3钢筋下料计算注意事项

（1）在设计图纸中，钢筋配置的细节问题没有注明时，一般按构造要求处理。



（2）配料计算时，要考虑钢筋的形状和尺寸，在满足设计要求的前提下，要有利于加工。



（3）配料时，还要考虑施工需要的附加钢筋。

4.1.3.4钢筋配料计算实例

【例4.1】某建筑物简支梁配筋如图4.17所示，试计算钢筋下料长度。

钢筋保护层取25mm。

（梁编号为L1共10根）

【解】1.　绘出各种钢筋简图（见表4.8）。

表4.8　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）×1.414=636（mm）

中间直段长度＝6240-2×（240+50+500+500-2×25）

＝3760（mm）

下料长度＝（765+636）×2+3760-4×0.5×25+2×6.25×25

＝6824（mm）

④号钢筋下料长度计算为6824mm。



⑤号箍筋下料长度

宽度200-2×25+2×6=162（mm）

高度500-2×25+2×6=462（mm）

下料长度为（162+462）×2+50=1298（mm）

箍筋数量＝（6240－2×25）/200＋1≈32（根）

4.2.4钢筋代换

4.1.4.1代换原则及方法

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”。

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，则应使：

（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”。

代换时应满足下式要求：

（3）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。

例：

某墙体设计配筋为φ14@200，施工现场现无此钢筋，拟用φ12的钢筋代换，试计算代换后每米几根。

【解】：

强度相同，等面积代换。

4.1.4.2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）重要受力构件（如吊车梁、薄腹梁、桁架下弦等）不宜用HPB235钢筋代换变形钢筋，以免裂缝开展过大。



（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）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，尚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HPB235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。

4.2.5钢筋的绑扎与机械连接

钢筋的连接方式可分为两类：

绑扎连接、焊接或机械连接。

纵向受力钢筋的连接方式应符合设计要求。

机械连接接头和焊接连接接头的类型及质量应符合国家现行标准的规定。

4.1.5.1钢筋绑扎连接

4.1.5.1.1准备工作

1）现场弹线，并剔凿、清理接头处表面混凝土浮浆、松动石子、混凝土块等，清理接头处钢筋。

2）校对需绑扎钢筋的规格、直径、形状、尺寸和数量等是否与料单、料牌和图纸相符。

3）准备绑扎用的铁丝、绑扎工具（如钢筋钩、带扳口的小撬棍）、绑扎架等。

钢筋绑扎用的铁丝，一般采用20～22号铁丝（火烧丝）或镀锌铁丝（铅丝），其中22号铁丝只用于绑扎直径12mm以下的钢筋。

4）准备控制混凝土保护层用的水泥砂浆垫块或塑料卡。

水泥砂浆垫块的厚度应等于保护层的厚度。

当保护层厚度等于或小于20mm时，垫块的平面尺寸：

30mm×30mm；大于20mm时，垫块的平面尺寸：

50mm×50mm。

塑料卡有两种：

塑料垫块和塑料环圈。

塑料垫块用于水平构件（如梁、板）；塑料环圈用于垂直构件（如柱、墙）。

5）划出钢筋位置线。

平板或墙板的钢筋，在模板上划线；柱的箍筋，在两根对角线主筋上划点；梁的箍筋，则在架立筋上划点；基础的钢筋，在两向各取一根钢筋划点或在垫层上划线。

钢筋接头的位置，应根据来料规格，按规范对有关接头位置、数量的规定，使其错开，在模板上划线。

6）绑扎形式复杂的结构部位钢筋时，应先研究逐根钢筋穿插就位的顺序。

（1）钢筋绑扎要求

钢筋的交叉点应用铁丝扎牢。

柱、梁的箍筋，除设计有特殊要求外，应与受力钢筋垂直；箍筋弯钩叠合处，应沿受力钢筋方向错开设置。

板、次梁与主梁交叉处，板的钢筋在上，次梁的钢筋居中，主梁的钢筋在下；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。

（2）钢筋绑扎接头

　　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，如图4.18所示。

梁钢筋绑扎

底板钢筋

梁柱接头钢筋

4.1.5.2钢筋机械连接

（1）套筒挤压连接

套筒挤压连接是把两根待接钢筋的端头先插入一个优质钢套管，

然后用挤压机在侧向加压数道，套筒塑性变形后即与带肋钢筋紧密咬

合达到连接的目的。

（2）锥螺纹连接

锥螺纹连接是用锥形纹套筒将两根钢筋端头对接在一起，利用螺纹的机械咬合力传递拉力或压力。

所用的设备主要是套丝机，通常安放在现场对钢筋端头进行套丝。

（3）直螺纹连接

　　直螺纹连接是近年来开发的一种新的螺纹连接方式。

它先把钢筋端部镦粗，然后再切削直螺纹，最后用套筒实行钢筋对接。

梁钢筋

④钢筋机械连接接头质量检查与验收

工程中应用钢筋机械连接时，应由该技术提供单位提交有效的检验报告。

钢筋连接工程开始前及施工过程中，应对每批进场钢筋进行接头工艺检验，工艺检验应符合设计图纸或规范要求。

现场检验应进行外观质量检查和单向拉伸试验。

接头的现场检验按验收批进行。

对接头的每一验收批，必须在工程结构中随机截取3个试件作单向拉伸试验，按设计要求的接头性能等级进行检验与评定。

在现场连续检验10个验收批。

外观质量检验的质量要求、抽样数量、检验方法及合格标准由各类型接头的技术规程确定。

4.1.6钢筋的焊接

钢筋常用的焊接方法有闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、埋弧压力焊和气压焊等。

钢筋焊接接头质量检查与验收应满足下列规定：

（1）钢筋焊接接头或焊接制品（焊接骨架、焊接网）应按JGJ18—2003的规定进行质量检查与验收。



（2）钢筋焊接接头或焊接制品应分批进行质量检查与验收。

质量检查应包括外观检查和力学性能试验。

（3）外观检查首先应由焊工对所焊接头或制品进行自检，然后再由质量检查人员进行检验。

（4）力学性能试验应在外观检查合格后随机抽取试件进行试验。

（5）钢筋焊接接头或焊接制品质量检验报告单中应包括下列内容：



　　①工程名称、取样部位；②批号、批量；③钢筋级别、规格；④力学性能试验结果；⑤施工单位。

4.1.6.1闪光对焊

闪光对焊的原理如图4.19所示。

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

　　连续闪光焊的工艺过程包括连续闪光和顶锻过程。

施焊时，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；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。

　　连续闪光焊宜用于焊接直径25mm以内的HPB235、HRB335和HRB400钢筋。

（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。

　　预热闪光焊适宜焊接直径大于25mm且端部较平坦的钢筋。



（3）闪光-预热-闪光焊

　　即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。

它适宜焊接直径大于25mm，且端部不平整的钢筋。

（4）闪光对焊接头的质量检验，应分批进行外观检查和力学性能试验，并应按下列规定抽取试件。



①在同一台班内，由同一焊工完成的300个同级别、同直径钢筋焊接接头应作为一批。

当同一台班内焊接的接头数量较少，可在一周之内累计计算；累计仍不足300个接头，应按一批计算。



②外观检查的接头数量，应从每批中抽查10%，且不得少于10个。



③力学性能试验时，应从每批接头中随机切取6个试件，其中3个做拉伸试验，3个做弯曲验。



④焊接等长的预应力钢筋（包括螺丝端杆与钢筋）时，可按生产时同等条件制作模拟试件。



⑤螺丝端杆接头可只做拉伸试验。



（5）闪光对焊接头外观检查结果，应符合下列要求：



①接头处不得有横向裂纹；

②与电接触处的钢筋表面，HPB235、HRB335和HRB400钢筋焊接时不得有明显烧伤；RRB400钢筋焊接时不得有烧伤；

③接头处的弯折角不得大于4°；

④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。

（6）闪光对焊接头拉伸试验结果应符合下列要求：



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规定的抗拉强度；余热处理RRB400钢筋接头试件的抗拉强度均不得小于热轧HRB400钢筋规定的抗拉强度570MPa。

应至少有2个试件断于焊缝之外，并呈延性断裂。

（7）预应力钢筋与螺丝端杆闪光对焊接头拉伸试验结果，3个试件应全部断于焊缝之外，呈延性断裂。

（8）模拟试件的试验结果不符合要求时，应从成品中再切取试件进行复验，其数量和要求应与初始试验时相同。



（9）闪光对焊接头弯曲试验时，应将受压面的金属毛刺和镦粗变形部分消除，且与母材的外表齐平。

4.1.6.2电弧焊

电弧焊是利用弧焊机使焊条与焊件之间产生高温电弧，使焊条和电弧燃烧范围内的焊件熔化，待其凝固便形成焊缝或接头。

电弧焊广泛用于钢筋接头与钢筋骨架焊接、装配式结构接头焊接、钢筋与钢板焊接及各种钢结构焊接。



弧焊机有直流与交流之分，常用的是交流弧焊机。

焊条的种类很多，根据钢材等级和焊接接头形式选择焊条，如结420、结500等。

焊接电流和焊条直径应根据钢筋级别、直径、接头形式和焊接位置进行选择。



钢筋电弧焊的接头形式有三种：

搭接接头、帮条接头及坡口接头，如图4.20所示。



搭接接头的长度、帮条的长度、焊缝的宽度和高度，均应符合规范的规定。

（1）电弧焊接头外观检查时，应在清渣后逐个进行目测或量测。

（2）钢筋电弧焊接头外观检查结果，应符合下列要求：

焊缝表面应平整，不得有凹陷或焊瘤；

焊接接头区域不得有裂纹；

咬边深度、气孔、夹渣等缺陷允许值及接头尺寸的允许偏差，应符合规定；

坡口焊、熔槽帮条焊和窄间隙焊接头的焊缝余高不得大于3mm。

　（3）钢筋电弧焊接头拉伸试验结果应符合下列要求：



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规定的抗拉强度；

3个接头试件均应断于焊缝之外，并应至少有2个试件呈延性断裂。

4.1.6.3电阻点焊

主要用于钢筋的交叉连接，如焊接钢筋网片、钢筋骨架。

它生产效率高，节约材料，应用广泛。

常用点焊机：

①单点点焊机

②多头点焊机

③悬挂式点焊机

④手提式点焊机

4.1.6.4电渣压力焊

电渣压力焊是利用电流通过渣池产生的电阻热将钢筋端部熔化，然后施加压力使钢筋焊合。

钢筋电渣压力焊分手工操作和自动控制两种。

采用自动电渣压力焊时，主要设备是自动电渣焊机，电渣焊构造如图4.21所示。

电渣压力焊的焊接参数为焊接电流、渣池电压和通电时间等，可根据钢筋直径选择。

电渣压力焊的接头应按规范规定的方法检查外观质量和进行试样拉伸试验。

（1）电渣压力焊接头应逐个进行外观检查。

（2）电渣压力焊接头外观检查结果应符合下列要求：

四周焊包凸出钢筋表面的高度应大于或等于4mm；

钢筋与