钢筋工程施工工艺讲座(用于施工项目现场).ppt
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1、钢 筋 工 程 施 工 工 艺 用于施工项目现场讲座,中建三局工程总承包公司,前言钢筋和混凝土结构共同工作的前提条件 混凝土是一种脆性材料,它有较大的抗压强度,常用的强度等级从C15C80乃至更高、而抗拉强度相对较小,变动在抗压强度的1/8 1/16范围。单纯的素混凝土结构不具备抗拉、抗弯的承载能力。钢筋有大的抗拉强度;钢筋和混凝土共同工作就可以充分发挥材料的长处,钢筋混凝土结构有较好的抗压、抗拉、抗弯的承载能力。,钢筋和混凝土共同工作 在内力比较小时,构件的的拉应力小于混凝土的抗拉强度,没有荷载裂缝。当拉应力达到混凝土的抗拉强度时,结构边沿出现荷载裂缝,此时钢筋的应力并不大;随着荷载加大,裂
2、缝向上延伸,裂缝部位的混凝土退出工作,拉应力由钢筋承担。,钢筋和混凝土共同工作的前提条件 混凝土对钢筋的握裹力。 握裹力是由以下条件来保证的: 混凝土与钢筋的粘着力,钢筋表面必须清洁。 混凝土与变截面钢筋的机械嵌固。 混凝土与钢筋有相当接近的线膨胀系数,不会因温度变化而破坏。,一、常用钢材品种 级钢筋:系指现行国家标准钢筋混凝土用热轧圆钢筋(GB13013)中的HPB235( R235 )钢筋和Q235钢筋。 HPB335(20MnSi)钢筋:系指现行国家标准钢筋混凝土用热轧带肋钢筋(GB1499)中的HRB335钢筋,相当于原级别级钢筋。 HPB400钢筋: 系指现行国家标准钢筋混凝土用热轧
3、带肋钢筋(GB1499)中的HRB400钢筋, (20MnSi、20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi等)相当于原级别级钢筋。,RRB400(KL400)钢筋:系指现行国家标准钢筋混凝土用余热处理钢筋(GB1499中的RRB400钢筋, (K20MnSi)相当于原级别级钢筋。 冷拔光面钢筋:热轧圆盘条经冷拔而成的光面圆钢筋 。 冷轧带肋钢筋;热轧原盘条经冷轧减径并在其表面形成三面或两面月牙形横肋的钢筋。,二、对钢材品质的基本要求 2.1材料的延性与脆性; 1、延性断裂:伴随明显的塑性变形, 而形成延性断口(断裂面与拉应力垂直 或倾斜)断口呈杯锥状,一侧呈杯形, 一侧呈锥形。断口通常分为
4、纤维区、放 射区和剪切唇区。从安全角度考虑,希 望并要求在外力作用下结构中钢筋的焊 接接头发生延性断裂,而不发生脆性断 裂(机械接头同样有此要求)。 2、脆性断裂:几乎不伴随塑性变形而 形成脆性断口(断裂面通常于拉力垂直, 宏观上由具有光泽的亮面组成)的断裂。,2.2、钢材的可焊性与热影响区 焊接是钢材加工最常用的连接方式。所有的焊接连接都是一个冶金的过程,我们要求钢材经过焊接加工之后,仍然具有必要的延性,不发生脆性断裂钢材必须要高度注意钢材的可焊性: 1.、钢材的可焊性, 钢材中碳 、锰、硅的含量较高时,焊接时对氧化、淬火及过热反应比较敏感,焊接时在焊缝和热影响区易产生氧化缺陷、过热和淬硬脆
5、断;焊接难度很大。必须焊接时需采取相应的措施。钢材的可焊性一般以含碳量(C)和碳当量(Cegu)来表示: Cegu=C+Mn/6 +(Si+V+Ti)/15+(Cr+Cu+Nb)/30 Cegu 0.4%的钢材可焊姓较好。,2、热影响区: 焊接或切割过程中,母材因受热的影响(但未熔化),使金属组织和力学性能发生变化的区域。(根据JGJ18-2003钢筋焊接及验收规程的解释;热影响区的宽度主要决定于焊接方法其次为热输入,并提出了不同钢筋焊接接头热影响区宽度的参考数值)。 钢筋不同焊接接头热影响区宽度的产参考数值,2.3、钢筋: 1、钢筋的品种或级别、直径应符合设计(或计划)要求 。钢筋进场应有出
6、厂证明或试验报告单,钢筋应成捆、成盘进场,每捆(盘)上应有标志,标明该捆钢筋品种、直径、炉号、批号、数量,标志须与材质证明相符,经取样复验合格的材料方可使用。 2、 复验包括: 、检查外观。 、以60t为一批(不足60t按一批取样)抽取强度、弯曲试件各?一组。 、按一、二级抗震等级设计的各类框架中的纵向受力钢筋,当采用普通钢筋时,其检验所得的强度实测值应符合下列要求: a、钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25; b、钢筋屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3。 、进口钢材必须要有化学成分复验单。采用焊接连接的钢材必须具有可焊性,符合性能要求方可使用。,三、钢筋连接
7、和连接类型 3.1、连接的必然性: 由于运输的原因,除小直径钢筋、预应力钢绞线成盘供应外,大量应用的热轧钢筋都是截成一定的长度、成捆供应,一般9m定尺居多。(有一种“乱尺”钢材,一捆钢筋长度不等,是一根钢筋的末梢,材质不能保证,重要的结构构件不宜使用)。因此,混凝土结构的钢筋都要发生连接问题。 3.2 、连接类型: 1、绑扎搭接:依靠混凝土对钢筋的握裹力通过混凝土对钢筋的锚固传递钢筋内力的连接方式。在国内一般用于中等以下直径钢筋的连接,GB50010 2002的9.4.2条规定“当受拉钢筋直径d28mm 及受压钢筋直径d32mm时,不宜采用绑扎搭接接头 ”;而有些国外工程却用得很多,没有直径的
8、限制。搭接连接需要有较长的搭接长度,其接头位置、数量都受到规范的限制(GB50010 2002的9.4.39.4.6)。同时需要注意钢筋的占位和构造处理问题。,2、焊接连接:在连接部位加热使金属熔化冷却后成为一体;或加热使连接处进入塑性状态时加压顶锻,使钢筋连为一体的接头形式。常用的有手工电弧焊、钢筋接触对焊、电渣压力焊、电阻点焊、气压焊等; a 手工电弧焊的接头 适用于中等以上直径钢筋的连接,要 根据钢筋的可焊性选择焊条和焊接参 数。可焊性差的钢筋、经过冷拔、冷轧 和余热处理的钢筋不适合手工电弧焊连 接。 对可焊性不良的钢筋、直径粗大的钢 筋需要注意焊接工艺的选择,防止接头脆断。由于工效较慢
9、和粗直径钢筋焊接的难度较大,在施工现场一般只在必要的情况下采用。焊缝的长度、高度和宽度应符合设计要求,不得出现咬边、夹渣、气孔,更不允许出现焊缝裂纹、烧伤母材等情况。,b、接触对焊:钢筋通电闪光或预热闪光、顶锻连为一体。对于可焊性差的钢筋,对焊后宜采用通电热处理,以改善接头的塑性。不适用于冷拉、冷轧和余热处理的钢筋。适用于钢筋制作时的连接,d、电渣压力焊接头:将钢筋安装成竖向对接形式,利用焊接电流通过两钢筋端面间隙,在焊剂层下形成电弧过程和电渣过程,产生电弧热,融化钢筋并加压完成的一种压焊方法。适用于现场直径1440mm的HPB235、HRB335、HRB400级钢筋的竖直或倾斜度为竖向:水平
10、=4:1的连接。电渣压力焊的原理、装置、焊剂及接头如图:,e、接触点焊:用专用设备通过电极在钢筋交汇处通电、加压形成焊点,用于钢筋网片制作。,3、机械连接通过连接件与钢筋的机械咬合,传递钢筋的内力的接头形式。常用的有挤压连接、直螺纹连接等。适用于直径1640mm 的HRB335、HRB400级钢及与上述等级相当的进口钢筋的全方位连接。按高应力和大变形条件下反复拉压的性能分为级级接头。 a、带肋钢筋径向挤压连接:将两根需连接的钢筋插入钢筋套筒,利用高压油泵通过压钳沿径向压缩钢套筒,使之产生塑性变形,靠变形后的钢套筒与被连接钢筋横肋紧密咬合的连接方法。又称为“冷挤压连接”。,b、钢筋直螺纹连接:螺
11、纹加工有辊压、剥肋辊压、墩粗(冷墩)直螺纹三种。 在专用的滚丝机上,将钢筋端头加工成丝扣;并用有与丝头螺纹相对应内螺纹的成品连接套筒将钢筋连为一体的连接方式,4、连接检验 a、正式加工焊接连接接头之前必须进行的检验: 、操作人员资质检验审查: 检查操作人员上岗证,确认已经过培训考试合格,具有上岗操作的资格。 、工艺检验:开始施工之前,在现场每种规格的钢筋制作一组试件,鉴定工艺的相关参数。经工艺检验合格后方可正式施工。 对焊试件每组拉力、冷弯各2个,拉力试件以抗拉强度不小于钢筋的抗拉强度标准值,且不在焊缝和热影响区断裂为合格。冷弯试件是将接头靠弯心一侧的毛刺、凸包打磨掉,以接头位置处于弯曲中心处
12、,用万能试验机或人工按规定的指标弯曲,在接头处大 于0.5mm宽的 横向裂 纹 对焊接头的冷弯指标 或 热影响区外侧出现, 时,认为该接头钢筋已 断裂)。电渣压力焊只 取拉力试件进行工 艺检 验。,b、正式加工机械连接接头之前应进行的检验 接头的等级划分及应用范围: 型接头抗拉强度被连接钢筋抗拉强度实测值,或1.10倍钢筋抗拉强度标准值,并具有高延性及反复拉压性能。 型接头允许在结构中任何部位使用,且接头百分率不受限制(有抗震设防要求的框架梁端、柱端钢筋加密区除外)。 型接头抗拉强度被连接钢筋抗拉强度标准值,并具有高延性及反复拉压性能。 型接头允许在结构中任何部位包括框架梁、柱塑性铰区使用,控
13、制接头百分率不大于50%。 型接头抗拉强度被连接钢筋屈服强度标准值的1.35倍,并具有高延性及反复拉压性能。 、形接头都属于高质量接头,使用部位不受限制,仅在接头百分率控制有差异。但即使在接头百分率不受限制的情况下,一般规范并不提倡100%的布置接头。 型接头在混凝土结构中钢筋应力较高,但对接头的延性要求不高的部位使用;接头百分率按25%控制。,、在确定接头性能等级和材料、工艺、规格进行改动时需要进行型式检验,其目的是对各类接头按性能分级。也就是在确定企业是否具有生产能力、在产品进行技术鉴定时,须对采用的连接方式进行型式检验。 型式检验的方法和目的: 型式检验需要在同一根钢筋上截取三根母材试件
14、和单向拉伸试件、高应力反复拉压和大应变反复拉压试件各三根。 单向拉伸试件测定的强度和变形是接头的基本性能;高应力反复拉压性能反映接头在风荷载及小地震情况下承受高应力反复抗压的能力;大应变反复拉压性能是反映结构在强烈地震情况下,钢筋进入塑性变形阶段的受力性能。型式检验是结构延性得以发挥的重要保证。,型式检验应由国家或省部级行政主管部门认可的专门检测机构进行,其结论方才有效。施工现场只须进行现场检验。型式检验报告是由提供技术的单位出示;只当接头质量有严重问题且原因不明,对定性检验结论有重大怀疑时,上级主管部门和质量监督部门可以提出重新进行型式检验的要求。,c、施工开始之前的工艺检验: 在现场每种规
15、格的同一根钢筋上,截取三根母材抗拉强度试件、三个接头单向拉伸试件,检查试件的外观、接头强度,鉴定工艺的相关参数。经工艺检验合格后方可正式施工。 、焊接接头: 外观: 轴线偏移、弯折应在允许范围之内;不允许出现烧伤、未焊合等缺陷;电渣压力焊除上述要求外,还要控制焊包均匀、不允许出现咬边 。 接头强度:对焊接头需作拉伸和冷弯,应具有延性破坏的特征。 经外观和拉伸、冷弯试验合格,方可按确定的工艺参数正式施工。,、直螺纹接头: 外观:螺纹丝头目测牙形饱满、牙顶宽超过0.5mm、秃牙累计长度不超过1个螺纹周长。螺纹直径及丝头长度满足设计要求(用量规和通端螺纹环规、止端螺纹环规检查)。套筒出厂按500个为
16、验收批,抽取10%进行外观检验,检验包括外观目测无裂纹和其他肉眼可见缺陷;用量具检查长度及外径满足设计要求;用光面塞规、通端螺纹塞规和止端螺纹塞规检查螺纹直径。套筒的屈服承载能力标准值及抗拉强度标准值均应不小于被连接钢筋相应值的1.10倍。 接头强度:接头需作拉伸试验,应具有延性破坏的特征。,、带肋钢筋径向挤压接头: 外观:挤压后套筒的长度应为原长1.101.15倍,或压痕处套筒外径波动范围为原外径的0.80.9倍,接头的压痕道数应符合钢筋规格的挤压道数,(总宽),深度(最小直径),深度不够要补压,超深的要切除接头重作;接头处的弯折不得大于3;套筒表面不得有裂纹、皱折。 接头强度:对焊接头需作
17、拉伸和冷弯,应具有延性破坏的特征。,5、接头验收: 检查接头位置、外观后,随机抽样检验 、代表数量:焊接接头以300个机械连接接头以500个同品种、直径的接头为一批,房屋结构中应在不超过二层300个为一批,不足300也应作一批。在验收批中,逐个检查外观,剔除不合格接头。 、合格判定:每批随机抽取3个试件,试件抗拉强度不小于该品种钢筋的抗拉标准强度,至少2个断于焊缝之外并呈延性断裂为合格。 、不合格判定:每组试件有2个抗拉强度小于该品种钢筋的抗拉标准强度,或3个试件均在热影响区脆断时一次判不合格。,、复验:有1个试件抗拉强度小于该品种钢筋的抗拉标准强度,断于焊缝之外并呈延性断裂。或2个试件在热影
18、响区脆断,其抗拉强度均不小于钢筋抗拉标准强度的1.10倍时,应切取6个试件进行复验。 、复验不合格判定:复验仍有1个抗拉不合格或3个试件脆断于热影响区,抗拉强度小于钢筋规定的抗拉强度的1.10倍时,应判定该批接头为不合格。,四、钢筋保护层 混凝土结构中,钢筋与混凝土共同工作,有足够的、合理的配筋是保证混凝土结构承载能力的必要条件;钢筋在混凝土中良好锚固是钢筋与混凝土能共同工作的保证;而混凝土对钢筋的握裹力是保证钢筋锚固的重要条件之一。 钢筋需要除去泥土、油污、锈蚀,使与混凝土良好的结合。钢筋要有必要厚度的保护层,使被混凝土包裹能够共同工作。也保证钢筋与外界隔绝,避免受到外界不良介质的影响发生锈
19、蚀,如果钢筋锈蚀发展,生成疏松的壳锈不但会吸收水分使锈蚀继续发展,还会发生23倍的体积膨胀,混凝土出现顺钢筋的裂缝,裂缝的发展会使混凝土剥落开裂。,这种裂缝不但破坏混凝土对钢筋的握裹力、破坏钢筋的锚固,还会加速钢筋的锈蚀。锈蚀的发展不但削弱了钢筋的截面、更使钢筋因锈蚀而发脆,使结构的承载能力下降,严重地降低了结构的耐久性,甚至危及结构的安全。因此,要有必要厚度的保护层使钢筋与外界隔绝,避免受到外界不良介质的影响发生锈蚀。 4.1、规范对最小保护层厚度的相关规定 在混凝土结构设计规范(GB500102002)第9.2.1条的条文说明明确指出“保护层厚度的规定是为了满足结构构件的耐久性要求和对受力
20、钢筋有效锚固的要求。” 规范根据混凝土结构所处的环境条件、结构类型、混凝土强度等级对保护层的厚度作出不同的规定:,GB500102002表9.2.1条纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度(mm),由于对混凝土结构耐久性的考虑, GB50010- 2002规范定的要求比 GB50010-1998规范稍严, 2002规范在第3.4.3和3.4.4条还规定:“一类环境中,设计使用年限为100年的结构混凝土保护层厚度应按本规范表9.2.1的规定增加40%当采取有效的表面防护措施时,混凝土保护层厚度可适当减少”;“二类和三类环境中,设计使用年限为100年的混凝土结构,应采取专门的有效措施”,中国工程院土木
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