建筑钢筋工基础知识 §1-1钢筋的分类钢筋由于品种、规格、型号的不同和在构件中所起的作用不同,在施工中常常有不同的叫法。
对一个钢筋工来说,只有熟悉钢筋的分类,才能比较清楚地了解钢筋的性能和在构件中所起的作用,在钢筋加工和安装过程中不致发生差错。钢筋的分类方法很多,主要有以下几种:一、按钢筋在构件中的作用分1、受力筋:是指构件中根据计算确定的主要钢筋,包括有:受拉筋、弯起筋、受压筋等。
2、构造钢筋:是指构件中根据构造要求设置的钢筋,包括有:分布筋、箍筋、架立筋、横筋、腰筋等。二、按钢筋的外形分1、光圆钢筋:钢筋表面光滑无纹路,主要用于分布筋、箍筋、墙板钢筋等。
直径6-10mm时一般做成盘圆,直径12mm以上为直条。2、变形钢筋:钢筋表面刻有不同的纹路,增强了钢筋与混凝土的粘结力,主要用于柱、梁等构件中的受力筋。
变形钢筋的出厂长度有9m、12m两种规格。3、钢丝:分冷拔低碳钢丝和碳素高强钢丝两种,直径均在5mm以下。
4、钢绞线:有3股和7股两种,常用于预应力钢筋混凝土构件中三、按钢筋的强度分在钢筋混凝土结构中常用的是热轧钢筋,热轧钢筋按强度可分为四级,HPB235(Ⅰ级钢),其屈服强度标准值为235MPa;HRB335(Ⅱ级钢),其屈服强度标准值为335MPa;HRB400(Ⅲ级钢),其屈服强度标准值为400MPa;RRB400(Ⅳ级钢),其屈服强度标准值为400MPa。现浇楼板的钢筋和梁柱的箍筋多采用HPB235级钢筋;梁柱的受力钢筋多采用HRB335、HRB400、RRB400级钢筋。
§1-2钢筋混凝土结构原理混凝土和天然石材一样,是一种脆性材料,钢筋是一种弹性材料,如果将钢筋放到混凝土中就可运用到工程结构上的重要部位。这种配有钢筋的混凝土叫做钢筋混凝土。
一、钢筋混凝土结构的工作原理为什么要将钢筋和混凝土这两种材料结合在一起工作呢?其目的是为了充分利用材料的各自优点,提高结构承载能力。因为混凝土的抗压能力较强,而抗拉能力却很弱。
钢筋的抗拉和抗压能力都很强。把这两种材料结合在一起共同工作,充分发挥了混凝土的抗压性能和钢筋的抗拉性能。
我们把凡是由钢筋和混凝土组成的结构构件统称为钢筋混凝土结构。钢筋和混凝土这两种物理力学性能截然不同的材料为什么能够结合在一起共同工作呢?这主要是由于(1)硬化后的混凝土与钢筋表面有很强的粘结力;(2)钢筋和混凝土之间有较接近的温度膨胀系数,不会因温度变化产生变形不同步,从而使钢筋与混凝土之间产生错动;(3)混凝土包裹在钢筋表面,能防止钢筋锈蚀,起保护作用。
混凝土本身对钢筋无腐蚀作用,从而保证了钢筋混凝土构件的耐久性。二、钢筋混凝土结构的优点钢筋混凝土结构有着许多的优点:(1)能充分利用材料的力学性能,提高构件的承载能力,使混凝土应用范围得到拓宽。
(2)耐久性好,几乎不需要维修和养护。(3)施工时能就地利用水泥、砂子、石子等地方材料,可节约钢材。
(4)可根据设计意图随意造型,适应性较强。(5)具有良好的耐火性和抗震性。
钢筋混凝土结构正是由于有着这许多的优点,所以已被广泛应用在房屋建筑、市政、道路、桥梁、隧道等许多土建工程中。§1-3钢筋在构件中的配置在建筑施工中,用钢筋混凝土制成的常用构件有梁、板、墙、柱等,这些构件由于在建筑中发挥的作用不同,所以在其内部配置的钢筋也不尽相同。
(一)梁内钢筋的配置梁在钢筋混凝土构件中属于受弯构件。在其内部配置的钢筋主要有:纵向受力钢筋、弯起钢筋、箍筋和架立筋等。
1、纵向受力钢筋:布置在梁的受拉区,主要作用是承受由弯矩在梁内产生的拉力。2、弯起钢筋:弯起段用来承受弯矩和剪力产生的主拉应力,弯起后的水平段可承受支座处的负弯矩,跨中水平段用来承受弯矩产生的拉力。
弯起钢筋的弯起角度有45??和60??两种。3、箍筋:主要用来承受由剪力和弯矩在梁内产生的主拉应力,固定纵向受力钢筋,与其它钢筋一起形成钢筋骨架。
钢箍的形式分开口式和封闭式两种。一般常用的是封闭式。
4、架立筋:设置在梁的受压区外缘两侧,用来固定箍筋和形成钢筋骨架。(二)板内钢筋的配置板在钢筋混凝土构件中属于受弯构件。
板内配置有受力钢筋和分布钢筋两种。1、受力钢筋:沿板的跨度方向在受拉区配置。
单向板沿短向布置,四边支承板,沿长短边方向均应布置受力筋。2、分布筋:布置在受力筋的内侧,与受力筋垂直。
分布筋的作用是将板面上的荷载均匀地传给受力钢筋,同时在浇注混凝土时固定受力筋的位置,且能抵抗温度应力和收缩应力。(三)柱内钢筋的配置柱在钢筋混凝土构件中起受压、受弯作用。
柱根据外形不同有普通箍筋柱和螺旋箍筋柱两种。柱内配置的钢筋有纵向钢筋和箍筋。
纵向钢筋主要起承受压力的作用,箍筋起限制横向变形,有助抗压强度提高,对纵向钢筋定位并与纵筋形成钢筋骨架的作用。柱内箍筋应采用封闭式。
(四)墙内钢筋的配置钢筋混凝土墙内根据需要可配置单层或双层钢筋网片,墙体钢筋网片主要由竖筋和横筋组成。竖筋的作用主要是承受水平荷载对墙体产生的拉应力,横筋主要用来固定竖筋的位置并承受。
1.混凝土由水泥,粗骨料,细骨料加水搅拌而成,有特殊要求的还应加外加剂。强度由轴心抗压强度设计值确定。
2.混凝土浇注预制柱中,对钢筋密实处振捣原则是:a.一定要保证混凝土的密实,不能欠振捣,也不可过分振捣,欠振捣会造成不密实,过分振捣则可能造成混凝土分层和泌水。b.振动棒不能触碰到钢筋和模版,以免造成钢筋和模板的错位。c.若高差较大(如柱子是竖直浇筑的)还应采用溜槽等其他措施。
3.施工缝的设计原则是尽量留在受力较小的位置。施工缝和后浇带的区别在于施工缝是因为施工混凝土量太大了一次施工不完二不得不留的,而后浇带则是为了减小混凝土浇筑后养护过程中干缩或者其他原因造成的混凝土拉裂而设置的。后浇带宜在混凝土终凝后再浇筑,且该处钢筋应连续。
4.钢筋连接的最简单原则是接点出强度不能小于其他处的强度。
5.刚连接既能传递弯矩也能传递剪力,而交接则只能传递剪力。通常钢结构连接采用螺栓或者焊接,铰连接只是连接腹板,用于传递剪力,而刚连接则还需要连接上下侧的翼缘。道理很简单,受弯构件翼缘处对中性轴的面积矩占了绝大部分,所以翼缘应力最大。
1、钢筋制作钢筋加工制作时,要将钢筋加工表与设计图复核,检查下料表是否有错误和遗漏,对每种钢筋要按下料表检查是否达到要求,经过这两道检查后,再按下料表放出实样,试制合格后方可成批制作,加工好的钢筋要挂牌堆放整齐有序。
施工中如需要钢筋代换时,必须充分了解设计意图和代换材料性能,严格遵守现行钢筋砼设计规范的各种规定,并不得以等面积的高强度钢筋代换低强度的钢筋。 凡重要部位的钢筋代换,须征得甲方、设计单位同意,并有书面通知时方可代换。
(1)钢筋表面应洁净,粘着的油污、泥土、浮锈使用前必须清理干净,可结合冷拉工艺除锈。 (2)钢筋调直,可用机械或人工调直。
经调直后的钢筋不得有局部弯曲、死弯、小波浪形,其表面伤痕不应使钢筋截面减小5%。 (3)钢筋切断应根据钢筋号、直径、长度和数量,长短搭配,先断长料后断短料,尽量减少和缩短钢筋短头,以节约钢材。
(4)钢筋弯钩或弯曲: ①钢筋弯钩。形式有三种,分别为半圆弯钩、直弯钩及斜弯钩。
钢筋弯曲后,弯曲处内皮收缩、外皮延伸、轴线长度不变,弯曲处形成圆弧,弯起后尺寸不大于下料尺寸,应考虑弯曲调整值。 钢筋弯心直径为2。
5d,平直部分为3d。钢筋弯钩增加长度的理论计算值:对转半圆弯钩为6。
25d,对直弯钩为3。5d,对斜弯钩为4。
9d 。②弯起钢筋。
中间部位弯折处的弯曲直径D,不小于钢筋直径的5倍。 ③箍筋。
箍筋的末端应作弯钩,弯钩形式应符合设计要求。 箍筋调整,即为弯钩增加长度和弯曲调整值两项之差或和,根据箍筋量外包尺寸或内包尺寸而定。
④钢筋下料长度应根据构件尺寸、混凝土保护层厚度,钢筋弯曲调整值和弯钩增加长度等规定综合考虑。 a。
直钢筋下料长度=构件长度—保护层厚度+弯钩增加长度 b。 弯起钢筋下料长度=直段长度+斜弯长度-弯曲调整值+弯钩增加长度 c。
箍筋下料长度=箍筋内周长+箍筋调整值+弯钩增加长度 2、钢筋绑扎与安装: 钢筋绑扎前先认真熟悉图纸,检查配料表与图纸、设计是否有出入,仔细检查成品尺寸、心头是否与下料表相符。 核对无误后方可进行绑扎。
采用20#铁丝绑扎直径12以上钢筋,22#铁丝绑扎直径10以下钢筋。 (1)墙 ①墙的钢筋网绑扎同基础。
钢筋有90°弯钩时,弯钩应朝向混凝土内。 ②采用双层钢筋网时,在两层钢筋之间,应设置撑铁(钩)以固定钢筋的间距。
③墙筋绑扎时应吊线控制垂直度,并严格控制主筋间距。剪力墙上下两边三道水平处应满扎,其余可梅花点绑扎。
④为了保证钢筋位置的正确,竖向受力筋外绑一道水平筋或箍筋,并将其与竖筋点焊,以固定墙、柱筋的位置,在点焊固定时要用线锤校正。 ⑤外墙浇筑后严禁开洞,所有洞口预埋件及埋管均应预留,洞边加筋详见施工图。
墙、柱内预留钢筋做防雷接地引线,应焊成通路。其位置、数量及做法详见安装施工图,焊接工作应选派合格的焊工进行,不得损伤结构钢筋,水电安装的预埋,土建必须配合,不能错埋和漏埋。
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表示抄两根Φ20的钢筋,通长布置,用于双肢箍。⑵2Φ22+(4Φ12) 表示2Φ22为通长,4φ12架立筋,用于2113六肢箍。⑶6Φ254/2
表示上部钢筋5261上排为4Φ25,下排为2Φ25。⑷2Φ22+2Φ22 表示只有一排钢筋,两根4102在角部,两根在中部,均匀布置。三、梁腰中钢筋表示方法:⑴G2φ12
表示梁两侧的构造钢筋,每1653侧一根φ12。⑵G4Φ14
表示梁两侧的构造钢筋,每侧两根Φ14。⑶N2Φ22
表示梁两侧的抗扭钢筋,每侧一根Φ22。⑷N4Φ18
钢筋种类很多,通常按化学成分、机械性能、生产工艺等进行分类。
一、按化学成分分 碳素钢钢筋和普通低合金钢筋。 碳素钢钢筋按碳量多少,又分为低碳钢钢筋(含碳量低于0.25%,如I级钢筋),中碳钢钢筋(含碳量0.25%~0.7%,如IV级钢筋),高碳钢钢筋(含碳量0.70%~1.4%,如碳素钢丝),碳素钢中除含有铁和碳元素外,还有少量在冶炼过程中带有的硅、锰、磷、硫等杂质。
普通低合金钢钢筋是在低碳钢和中碳钢中加入少量合金无素,获得强度高和综合性能好的钢种,在钢筋中常用的合金元素有硅、锰、钒、钛等,普通低合金钢钢筋主要品种有:20MnSi、40Si2MnV、45SiMnTi等。 各种化学成分含量的多少,对钢筋机械性能和可焊性的影响极大。
一般建筑用钢筋在正常情况下不作化学成分的检验,但在选用钢筋时,仍需注意钢筋的化学成分。下面介绍钢筋中主要的五种元素对其性能的影响。
碳(C):碳与铁形成化合物渗碳休(Fe3C),材性硬且脆,钢中含碳量增加渗碳体量就大,钢的硬度和强度也提高,而塑性和韧性则下降,材性变脆,其焊接性也随之变差。 锰(Mn):它是炼钢时作为脱氧剂加入钢中的,可使钢的塑性及韧性下降,因此含量要合适,一般含量在1.5%以下。
硅(Si):它也是作为脱氧剂加入钢中的,可使钢的强度和硬度增加。有时特意加入一些使其含量大于0.4%,但不能超过0.6%,因为它含量大时与碳(C)含量大时的作用一样。
硫(S):它是一种导致钢热脆性、使钢在焊接时出现热裂纹的有害杂质。它在钢中的存在使钢的塑性和韧性下降。
一般要求其含量不得超过0.045%。 磷(P):它也是一种有害物质。
磷使钢容易发生冷脆并恶化钢的焊接性能,尤其在200℃时,它可使钢材或焊缝出现冷裂纹。一般要求其含量低于0.045%,即使有些低合金钢也必须控制在0.050%~0.120%之间。
二、按机械性能分 钢筋混凝土结构用热轧钢筋,过去大都采用碳钢。随着普通低合金钢的发展,现行热轧钢筋,除了碳钢的3号钢外,全为普通低合金钢。
按机械性能把钢筋分为四级: Ⅰ级钢筋-235/370级 Ⅱ级钢筋-335/510级 Ⅲ级钢筋-370/570 Ⅳ级钢筋-540/835级 分子是屈服强度,分母是抗拉强度,单位是MPa。 三、按生产工艺及轧制外形分 钢筋混凝土用钢筋分为热轧带肋钢筋(GB1499-91)、余热处理钢筋(GB13014-91)、热轧光圆钢筋(GB13013-91)和普通低碳钢热轧圆盘条。
1、热轧带肋钢筋 热轧带肋钢筋是经热轧成型并自然冷却的成品钢筋。它的横截面通常为圆形,且表面带有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋,当横肋的纵截面呈月牙形,且与纵肋不相交时,称为月牙形钢筋;当横肋的纵截面高度相等,且与纵肋相交时,称为等高肋钢筋,其形状见图1-1和图1-2,Ⅱ、Ⅲ级带肋钢筋,采用月牙肋表面形状,其尺寸及允许偏差应符合表1-1的规定。
2、余热处理钢筋 余热处理钢筋是指将钢材热轧成型后立即穿水,进行表面冷却控制,然后利用芯部余热自身完成回火处理所得的成品钢筋,它也是带肋钢筋,目前仅有月牙钢筋,其钢筋表面及截面形状与热轧带肋钢筋相同,余热处理带肋钢筋的级别为Ⅲ级。
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