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钢筋工程
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砌筑的施工工艺?
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钢筋工程
1钢筋的种类
钢筋的种类很多,建筑工程中常用的钢筋按生产加工工艺可分为热轧钢筋、冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝、热处理钢筋、冷轧扭钢筋、精轧螺旋钢筋、刻痕钢丝及钢铰线等。
按化学成分,可分为碳素钢钢筋和普通低合金钢钢筋。
碳素钢钢筋按其含碳量多少又可分为低碳钢钢筋(含碳量小于0.25%)、中碳钢钢(0.25%~0.60%)和高碳钢钢筋(含碳量大于0.60%)。
钢筋按轧制外形可分为光面钢筋、变形钢筋(螺纹、人字纹及月牙纹)。
钢筋按强度分为HPB235,HRB335,HRB400,RRB400级,而且级别越高,其强度及硬度越高,使塑性逐级降低。
为便于识别,在不同级别的钢材端头涂有不同颜色的油漆。
按直径大小又分为钢丝(直径3~5mm)、细钢筋(直径6~10mm)、中粗钢筋(12~20mm)和粗钢筋(直径大于20mm)。
按供应方式,为便于运输,通常将直径为6~10mm的钢筋卷成圆盘,称盘圆或盘条钢筋;将直径大于12mm的钢筋轧成6~12m长一根,称直条或碾条钢筋。
此外,按钢筋在结构中的作用不同可分为受力钢筋、架立钢筋和分布钢筋。
2钢筋的性能
钢筋的性能主要有拉伸性能、冷弯性能和焊接性能。
拉伸性能可反映钢材的强度和塑性。
钢筋拉伸时的伸长率按下式进行计算
钢筋伸长率愈大,塑性性能愈好。
钢筋的焊接性能反映钢筋的可焊性,它直接影响钢筋焊接质量。
钢筋的可焊性指钢筋是否适应通常的焊接方法与工艺的性能。
建筑工程中使用的HPB235、HRB335、HRB400级钢筋的可焊接性均较好,RRB400级钢筋可焊接差。
3钢筋的冷加工
A冷拉过程中,钢筋内部结晶面滑移,晶格变化,内部组织发生变化,因而屈服强度提高,但塑性降低,弹性模量也降低。
钢筋冷拉后内应力存在,内应力会促进钢筋内晶体组织调整,经过调整,屈服强度又进一步提高,塑性进一步降低。
该晶体组织调整过程称为“时效”。
钢筋经冷拉和时效后的拉伸特性曲线即改为o1c’d’e’。
HPB235,HRB335级钢筋的自然时效在常温下需15~20d,但在100℃温度下需2h即完成,因而为加速时效可利用蒸汽、电热等手段进行人工时效。
HRB400,RRB400级钢筋在自然条件下一般达不到时效的效果,更宜用人工时效,一般通电加热150~200℃,保持20min左右即可。
钢筋冷拉,可利用冷拉应力控制法或冷拉率控制法。
B冷拔是用热轧钢筋(直径8mm以下)通过钨合金的拔丝模(图3-2-6)进行强力冷拔。
钢筋通过拔丝模时,受到轴向拉伸与径向压缩的作用如图3-2-7,使钢筋内部晶格变形而产生塑性变形,因而抗拉强度提高(可提高50%~90%),塑性降低,呈硬钢性质。
光圆钢筋经冷拔后称“冷拔低碳钢丝”。
冷拔低碳钢丝经调直机调直后,抗拉强度约降低8%~10%,塑性有所改善,使用时应注意。
4钢筋的焊接——重点
A闪光对焊
钢筋闪光对焊是利用对焊机使两段钢筋接触,通过低电压的强电流,待钢筋被加热到一定温度变软后,进行轴向加压顶锻,形成对焊接头。
闪光对焊广泛用于钢筋连接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。
钢筋闪光对焊工艺常用的有连续闪光焊、预热闪光焊和闪光—预热—闪光焊。
对Ⅳ级钢筋有时在焊接后还进行通电热处理。
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:
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;外观检查的接头数量,应从每批中抽查10%,且不得少于10个;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个做弯曲试验。
B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、钢筋骨架焊接、装配式结构接头的焊接、钢筋与钢板的焊接及各种钢结构焊接。
电弧焊的接头形式有:
帮条焊(单面焊缝或双面焊缝)、搭接焊、坡口焊(平焊或立焊)、窄间隙焊和熔槽帮条焊等。
电弧焊接头力学性能试验时,应按下列规定抽取试件:
在一般构筑物中,应从成品中每批随机切取3个接头进行拉伸试验;在工厂焊接条件下,以300个同接头形式、同钢筋级别的接头作为一批;在现场安装条件下,每一至二层中以300个同接头形式、同钢筋级别的接头作为一批,不足300个时,仍作为一批。
C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量将钢筋端部熔化,然后施加压力使上、下两段钢筋焊接为一体。
开始焊接时,先在上、下钢筋端面之间引燃电弧,使电弧周围焊剂熔化形成渣池;随后进行“电弧过程”,一方面使电弧周围的焊剂不断熔化,使渣池形成必要的深度,另一方面将钢筋端部烧平,为获得优良接头创造条件;接着将上钢筋端部埋入渣池中,电弧熄灭进行“电渣过程”,利用电阻热使钢筋全断面熔化;最后,在断电同时迅速挤压,排除熔渣和熔化金属形成焊接接头。
质量要求
对钢筋电渣压力焊接头,应进行外观检查和强度检验。
外观检查应逐根进行,并应符合下列要求:
(1)接头焊包均匀,不得有裂纹,钢筋表面无明显烧伤等缺陷;
(2)接头处钢筋轴线偏移不得超过0.1钢筋直径,同时亦不得大于2mm;
(3)接头处钢筋轴线弯折不得大于4°。
进行强度检验时,对于框架结构每一楼层中以300个同类型接头(同钢筋级别、同钢筋直径)为一批,不足300个仍作为一批,切取其中3个试件进行拉伸试验。
3个试件的抗拉强度均不得低于该级别钢筋抗拉强度标准值,如有1个试件低于上述数值,应取双倍试件进行复验,复验中如仍有1个试件不符合要求,则该批接头为不合格。
D气压焊
气压焊接钢筋是利用乙炔-氧混合气体燃烧的高温火焰对已有初始压力的两根钢筋端面接合处加热,使钢筋端部产生塑性变形,并促使钢筋端面的金属原子互相扩散,当钢筋加热到约1250~1350℃(相当于钢材熔点的0.80~0.90倍)时进行加压顶锻,使钢筋焊接在一起。
5钢筋机械连接
钢筋等强直螺纹套筒连接接头。
钢筋等强直螺纹套筒连接是通过钢筋端头螺纹与套筒内螺纹合成钢筋接头。
钢筋等强直螺纹套筒连接有两种形式:
一种是在钢筋端头先采用对辊滚压,使钢筋端头应力大增,而后采用冷压螺纹(滚丝)工艺加工成钢筋直螺纹(螺纹应力二次增强)端头,套筒采用快速成孔切削成内螺纹钢套筒,简称为滚压直螺纹接头或滚压切削直螺纹接头;另一种是在钢筋端头先采用设备顶、压增径(墩头)(影片),使钢筋端头应力大增,而后采用套丝工艺加工成等直径螺纹端头(影片),套筒采用快速成孔切削成内螺纹钢套筒,简称为墩头直螺纹接头或墩粗切削直螺纹接头。
等强直螺纹接头施工仅采用普通扳手旋紧即可,对丝扣少旋1~2扣不影响接头强度施工工艺简单,施工工效高;此外,尚有设备简单、经济合理、应用范围广等优点。
6钢筋配料——难点
(1)、什么叫钢筋配料
钢筋配料是根据构件的配筋图计算构件各钢筋的直线下料长度、根数及重量,然后编制钢筋配料单,作为钢筋备料加工的依据。
钢筋配料单的形式如下表:
表钢筋配料单
项次
构件名称
钢筋编号
简图
直径
下料长度
单位根数
合计根数
重量
(2)、为什么要进行下料长度计算
构件配筋图中注明的尺寸一般是钢筋外轮廓尺寸,即从钢筋外皮到外皮量得的尺寸,称为外包尺寸。
在钢筋加工时,一般也按外包尺寸进行验收。
钢筋加工前直线下料,如果下料长度按钢筋外包尺寸的总和来计算,则加工后的钢筋尺寸将大于设计要求的外包尺寸或者弯钩平直段太长造成材料的浪费。
这是由于钢筋弯曲时外皮伸长,内皮缩短,只有中轴线长度不变。
按外包尺寸总和下料是不准确的,只有按钢筋轴线长度尺寸下料加工,才能使加工后的钢筋形状、尺寸符合设计要求。
所以在施工现场施工时,要对钢筋进行翻样,翻样内容:
①将设计图纸上钢材明细表中的钢筋尺寸改为施工时的适用尺寸;
②根据施工图纸计算钢筋的下料长度;
③列出钢筋配料单。
(3)、计算方法
钢筋弯曲或弯折后,弯曲处外皮延伸,内皮收缩,轴线长度不变。
钢筋的外包尺寸和轴线长度之间存在一个差值,称为“量度差值”。
钢筋的直线段外包尺寸等于轴线长度,二者无量度差值;而钢筋弯曲段,外包尺寸大于轴线长度,二者间存在量度差值。
因此,钢筋下料时,其下料长度应为各段外包尺寸之和减去弯曲处的量度差值加上两端弯钩的增长值。
即:
钢筋的下料长度=各段外包尺寸之和—弯曲处的量度差值+两端弯钩的增长值。
①钢筋中部弯曲处的量度差值
钢筋中部弯曲处的量度差值与钢筋弯心直径及弯曲角度有关。
弯起钢筋中间部位弯折处的弯曲直径D不小于钢筋直径d的5倍。
钢筋弯曲的外包尺寸:
A/B/+B/C/=2A/B/=2OA/tgα/2=2(D/2+d)tgα/2=2(5d/2+d)tgα/2=7dtgα/2
钢筋弯曲处的中线长度:
ABC=πRα/180=πα/180.(D+d)/2=πα(d+5d)/360
=6dπα/360=dπα/60
则弯曲处的量度差值:
A/B/+B/C/—ABC=7dtgα—dπα/60=(7tgα-πα/60)d
当弯折300,量度差值为0.306d,取0.3d;
当弯折450,量度差值为0.543d,取0.5d;
当弯折600,量度差值为0.90d,取ld;
当弯折900,量度差值为2.29d,取2d:
当弯折1350,量度差值为3d。
②钢筋末端弯钩或弯折时增长值
HPB235级钢筋的末端需要作1800弯钩,其圆弧内弯曲直径(D),不应小于钢筋直径(d)的2.5倍;平直部分的长度不宜小于钢筋直径(d)的3倍。
当设计要求钢筋末端需作1350弯钩时,HRB335、HRB400级钢筋的弯曲直径(D)不宜小于钢筋直径(d)的4倍;弯钩的弯后平直部分长度应符合设计要求。
钢筋作不大于900弯折时,弯折处的弯弧内径不应小于钢筋直径的5倍。
A、HPB235级钢筋1800弯钩增长值(推导略)
用于普通混凝土结构时,其弯曲直径D=2.5d,平直长度为3d,每一个1800弯钩的增长值为6.25d;
B、HRB335、HRB400级钢筋弯折1350时下料长度的增长值(推导略)
当弯曲直径D=4d时,每一弯折处的增长值为2.9d十平直长度,计算时取3d+平直长度。
C、HRB335、HRB400级钢筋弯折900时下料长度的增长值(推导略)
当弯曲直径D=5d时,每一弯折处的增长值为1.21d+平直长度,计算时取1do+平直长度;
③箍筋弯钩增长值
一般结构如设计无要求时可按图4—97、98、99加工;有抗震要求的结构,应按图4—98加工。
箍筋弯钩的弯曲直径D应大于受力钢筋直径,且不小于箍筋直径的2.5倍。
弯钩平直部分,一般结构不宜小于箍筋直径的5倍;有抗震要求的结构,不小于箍筋直径的10倍。
箍筋900/900弯钩时两个弯钩增长值为:
2×(0.285D+4.785d),当取D=2.5d,平直长为5d时,两个弯钩增加值=11d。
箍筋1350/1350弯钩时两个弯钩增长值为:
2×(0.68D+5.18d),当取D=2.5d,平直长为10d时,两个弯钩增加值=19d。
箍筋900/1800弯钩时两个弯钩增长值为:
(1.07D+5.57d)+(0.285D+4.785d)=1.355D+10.355d,当取D=2.5d,平直长为5d时,两个弯钩增加值=14d。
d——箍筋直径。
4、计算示例:
某建筑物一层共有10根L梁,绘制L梁钢筋配料单。
[解]1、①号钢筋端部保护层取25毫米,
钢筋外包尺寸:
6240—2×25=6190(毫米)
下料长度:
6190+2×6.25d=6190+2×6.25×20=6440(毫米)
2、②号钢筋
外包尺寸同①号钢筋为6190(毫米)
下料长度:
6190+2×6.25×10=6315(毫米)
3、③号弯起钢筋
外包尺寸分段计算:
端部平直段长:
240+50+500—25=765(毫米)
斜段长:
(500—2×25)×1.414=636(毫米)
中间直段长:
6240—2(240+50+500+450)=3760(毫米)
③号钢筋下料长度(外包尺寸十端部弯钩一量度差值):
2(765+636)+3760+2×6.25d—4×0.5d=6562+2×6.25×20—4×0.5×20
=6562+250—40=6772(毫米)
4、④号弯起钢筋
外包尺寸分殴计算:
端部平直段长度:
240+50-25=265(毫米)斜段长同③号钢筋为636(毫米)
中间直段长:
6240--2(240+50+450)=4760(毫米)
④号钢筋下料长度:
2(265+636)+4760+2×6.25×20—4×0.5×20
=6562+250—40=6772(毫米)
5、⑤号箍筋:
外包尺寸:
宽度200—2×25+2×6=162(毫米)高度500-2×25+2×6=462(毫米)
弯钩增长值:
钢筋弯钩形式(900/900),D=25毫米,弯钩平直段取5d则:
⑤号箍筋两个弯钩的增长值为:
11d=11×6=66毫米
箍筋有三处900弯折,量度差值为3×2d=6d=6×6=36mm
⑤号箍筋的下料长度:
2×(162+462)+66—36=1278mm
(5)、弯曲调整值实用取值
在进行钢筋加工前,由于钢筋式样繁多,不可能逐根按每个弯曲点作弯曲调整值计算,而且也不必要这样做。
理论计算与实际操作的效果多少会有一些差距,主要是由于弯曲处圆弧的不准确性所引起:
计算时按“圆弧”考虑,实际上却不是纯圆弧,而是不规则的弯弧。
之所以产生这种情况,其原因与成型工具和习惯操作方法有密切关系,例如手工成型的弯弧不但与钢筋直径和要求的弯曲程度大小有关,还与扳子的尺寸以及搭扳子的位置有关系,如果扳头离扳柱的距离大,即扳距大,则弯弧长,反之,扳距小,则弯弧短;又如用机械成型时,所选用的弯曲直径并不能准确地按规定的最小D值取,有时为了减少更换,稍有偏大取值,个别情况也可能略有偏小。
因此,由于操作条件不同,成型结果也不一样,不能绝对地定出弯曲调整值是多少,而通常是要根据本施工单位的经验资料,预先确定符合自己实际需要的、实用的弯曲调整值表备用。
钢筋配料就是根据结构施工图,分别计算构件各钢筋的直线下料长度、根数及重量,编制钢筋配料单,作为备料、加工和结算的依据。
结构施工图中所指钢筋长度是钢筋外边缘至外边缘之间的长度,即外包尺寸,这是施工中度量钢筋长度的基本依据。
钢筋加工前按直线下料,经弯曲后,外边缘伸长,内边缘缩短,而中心线不变。
这样,钢筋弯曲后的外包尺寸和中心线长度之间存在一个差值,称为“量度差值”。
在计算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,再加上端部弯钩增加值。
根据规范规定,HPB235级钢筋两端应做180°弯钩,其弯心直径
,平直部分长度为3d0。
度量方法以外包尺寸度量,其每个弯钩增加长度为:
6.25d.
箍筋末端的弯钩形式。
有抗震要求和受扭的结构,应按要求形式加工。
当设计无具体要求时,用HPB235级钢筋或冷拔低碳钢丝制作的箍筋,其弯钩的弯心直径应大于受力钢筋直径,且不小于箍筋直径的2.5倍;弯钩平直部分的长度,对一般结构,不宜小于箍筋直径的5倍,对有抗震要求的结构,不应小于箍筋直径的10倍。
7钢筋代换——重点
当施工中遇有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:
等强度代换,不同种类的钢筋代换,按抗拉设计值相等原则进行代换;
等面积代换,相同种类和级别的钢筋代换,应按等面积原则进行代换。
钢筋代换时,应征得设计单位同意,并应符合下列规定:
对重要受力构件,如吊车梁、薄腹梁、桁架下弦等,不宜用HPB235级光面钢筋代换变形钢筋,以免裂缝开展过大。
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、根数等要求。
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。
梁的纵向受力钢筋与弯起钢筋应分别代换,以保证正截面强度与斜截面强度。
偏心受压构件(如框架柱、有吊车的厂房柱、桁架上弦等)或偏心受拉构件作钢筋代换时,不取整个截面配筋量计算,应按受力面(受拉或受压)分别代换。
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。
预制构件的吊环,必须采用未经冷拉的HPB235级热轧钢筋制作,严禁以其他钢筋代换。
8钢筋加工
钢筋加工包括调直、除锈、下料、接长、弯曲等工作。
随着现代施工技术的发展,钢筋加工已逐步实现机械化和联动化。
钢筋加工的形状、尺寸必须符合设计要求。
钢筋的表面应洁净、无损伤,油渍、漆污和铁锈等应在使用前清洗干净。
带有颗粒状或片状老锈的钢筋不得使用。
钢筋的调直利用冷拉进行,采用冷拉方法调直钢筋时,HPB235级钢筋的冷拉率不宜大于4%;HRN335、HRB400、RRB400级钢筋的冷拉率不宜大于1%;冷拔低碳钢丝在调直机上调直后,其表面不得有明显擦伤,抗拉强度不得低于设计要求。
粗钢筋还可采用锤直和扳直的方法调直;直径为4~14mm的钢筋可采用调直机进行调直。
钢筋弯曲(影片)
钢筋弯曲时,应按弯曲设备的特点及工地习惯进行划线,以便弯曲成所规定的(外包)尺寸。
当弯曲形状比较复杂的钢筋时,可先放出实样,再进行弯曲。
钢筋弯曲宜采用弯曲机进行。
当直径小于25mm时,现场也可采用板钩弯曲。
9钢筋的绑扎与安装
钢筋绑扎和安装之前,先熟悉施工图纸,核对成品钢筋的钢号、直径、形状、尺寸和数量是否与配料单、料牌相符,研究钢筋安装和有关工种的配合顺序,准备绑扎用的铁丝、绑扎工具、绑扎架等。
钢筋绑扎程序是:
划线—摆筋—穿箍—绑扎—安装垫块等。
划线时应注意间距、数量,标明加密箍筋位置。
板类摆筋顺序一般先排主筋后排负筋;梁类一般先排纵筋。
排放有焊接接头和绑扎接头的钢筋应符合规范规定。
有变截面的箍筋,应事先将箍筋排列清楚,然后安装纵向钢筋。
钢筋绑扎应符合下列规定:
①钢筋的交点须用铁丝扎牢。
②板和墙的钢筋网片,除靠外周两行钢筋的相交点全部扎牢外,中间部分的相交点可相隔交错扎牢,但必须保证受力钢筋不发生位移。
双向受力的钢筋网片,须全部扎牢。
③梁和柱的钢筋,除设计有特殊要求外,箍筋应与受力筋垂直设置。
箍筋弯钩叠合处,应沿受力钢筋方向错开设置。
对于梁,箍筋弯钩在梁面左右错开50%,对于柱,箍筋弯钩在柱四角相互错开。
④柱中的竖向钢筋搭接时,角部钢筋的弯钩应与模板成450(多边形柱为模板内角的平分角;圆形柱应与柱模板切线垂直);中间钢筋的弯钩应与模板成900;如采用插入式振捣器浇筑小型截面柱时,弯钩与模板的角度最小不得小于150。
⑤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,主梁的钢筋在上。
⑥钢筋接头位置要正确,在同一截面中有钢筋接头的面积占受力钢筋总面积的百分率要符合要求。
控制混凝土的保护层可用水泥砂浆垫块或塑料卡。
水泥砂浆的厚度,应等于保护层厚度。
钢筋安装完毕后,应检查下列方面:
①根据设计图纸检查钢筋的钢号、直径、形状、尺寸、根数、间距和锚固长度是否正确,特别是要注意检查负筋的位置;
②检查钢筋接头的位置及搭接长度、接头数量是否符合规定;
③检查混凝土保护层是否符合要求;
④检查钢筋绑扎是否牢固,有无松动变形现象;
⑤钢筋表面不允许有油渍、漆污和颗粒状(片状)铁锈;
⑥安装钢筋时的允许偏差,是否在规范规定范围内。
钢筋工程属于隐蔽工程,在浇筑混凝土前应对钢筋及预埋件进行验收,并作好隐蔽工程记录。
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