第八講 混凝土結(jié)構(gòu)工程

1第四章

混凝土結(jié)構(gòu)工程目錄第一節(jié)

混凝土結(jié)構(gòu)工程施工概述

第二節(jié)

鋼筋工程

23第一節(jié)混凝土結(jié)構(gòu)工程施工概述4混凝土的定義

由膠結(jié)料(水泥)、骨料(砂、石)、水和外加劑按一定比例拌和而成的混合物，經(jīng)硬化后形成的一種人造石。鋼筋和砼共同工作的原理

砼硬化后緊緊握裹鋼筋(產(chǎn)生握裹力)，鋼筋受砼保護(hù)而不致銹蝕，鋼筋與砼的線膨脹系數(shù)相近(鋼筋為1.2×10－6，砼為1.0～1.4×10－6),不會因溫度變化引起脹縮不均而破壞兩者之間的粘結(jié)。鋼筋拔出試驗(yàn)不同強(qiáng)度砼的粘結(jié)應(yīng)力和滑移曲線5砼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)——具有耐久性、耐火性、整體性，可塑性好、節(jié)約鋼材，可就地取材。缺點(diǎn)——自重大、抗裂性差、現(xiàn)場澆筑受季節(jié)性氣候條件的限制、補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)較困難。發(fā)展前景

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新技術(shù)、新工藝、新材料的不斷出現(xiàn),上述一些缺點(diǎn)正逐步得到改善，如預(yù)應(yīng)力砼工藝、鋼—砼混合結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用，提高了砼構(gòu)件的剛度、抗裂性和耐久性，減小了構(gòu)件的截面和自重。6砼結(jié)構(gòu)工程施工工藝流程圖水泥砂/石(粗細(xì)骨料)外加劑拆模養(yǎng)護(hù)

配料拌制砼澆筑砼水鋼筋制作鋼筋安裝模板制作模板安裝模板修理7第二節(jié)鋼筋工程按化學(xué)成分可分為：碳素鋼鋼筋和普通低合金鋼鋼筋。碳按生產(chǎn)加工工藝可分為：熱軋鋼筋、冷拉鋼筋、冷拔鋼筋、冷

拔低碳鋼絲、熱處理鋼筋、冷軋扭鋼

筋、精軋螺旋鋼筋、刻痕鋼絲及鋼絞線。

按強(qiáng)度分為：HPB

235、HRB

335、HRB

400及RRB

400等，而且級別越高，其強(qiáng)度及硬度越

高，塑性逐級降低。按直徑大小分為：鋼絲、細(xì)鋼筋、中粗鋼筋和粗鋼筋。按鋼筋在結(jié)構(gòu)中的作用不同可分為：受力鋼筋、架立鋼筋和分布鋼

筋。

8一、鋼筋的種類

光面鋼筋

螺紋鋼筋

素鋼鋼鋼筋按其含碳量多少又分為低

碳鋼、中碳鋼和高碳鋼鋼筋。按軋制外形可分為：光面鋼筋、變形鋼筋（螺紋、人字紋

人字紋鋼筋

月牙紋鋼筋

及月牙紋）。9（1）冷加工鋼筋

主要有冷軋帶肋鋼筋、冷軋扭鋼筋，

其使用應(yīng)符合《冷軋帶肋鋼筋砼結(jié)構(gòu)

技術(shù)規(guī)程》和《冷軋扭鋼筋砼構(gòu)件技

術(shù)規(guī)程》。冷加工鋼筋可提高強(qiáng)度、

節(jié)約鋼材。

冷拉鋼筋和冷拔低碳鋼絲已被建

設(shè)部列為限制使用技術(shù)而淘汰。冷拔

低碳鋼絲從2005年1月1日起不得作為結(jié)構(gòu)受力鋼筋使用。冷軋扭鋼筋冷軋帶肋鋼筋10熱軋光園鋼筋熱軋帶肋鋼筋

（2）熱軋鋼筋

是最常用的鋼筋，有熱軋光圓鋼筋（HPB）、熱軋帶肋鋼筋（HRB）和余熱處理鋼筋（RRB）三種。級別強(qiáng)度等級

代號

公稱直徑d

mm屈服點(diǎn)

σ

a

(MPa)伸長率δ

(%)

抗拉強(qiáng)度σ

b

(MPa)

不小于

冷彎彎曲

彎心角度

直徑Ⅰ級Ⅱ級

HPB235

(Q235)

HRB335（20MnSi）

8～20

6～2528～50235335370490251618001800

d3d4dⅢ級HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi）

11

6～2528～504005401618004d5d熱軋鋼筋的力學(xué)性能

熱軋鋼筋中HRB400（俗稱新Ⅲ級）是國家技術(shù)政策推薦的主力鋼筋。在鋼筋砼結(jié)構(gòu)中宜采用Ⅲ級和Ⅱ級鋼筋，也可采用Ⅰ級和Ⅳ級鋼筋。

12級別Ⅰ級強(qiáng)度等級代

號

HPB235

(Q235)Ⅱ級Ⅲ級

HRB335（20MnSi）

HRB400熱軋鋼筋的符號說明HPB235生產(chǎn)工藝：

hot

rolled

表面形狀：plain鋼筋：bar

屈服強(qiáng)度符號

二、

鋼筋的驗(yàn)收

運(yùn)至現(xiàn)場的鋼筋驗(yàn)收，包括鋼筋標(biāo)牌和外觀檢查，并按

有關(guān)規(guī)定取樣進(jìn)行機(jī)械性能檢驗(yàn)。

（1）標(biāo)牌驗(yàn)收

鋼筋出廠，每捆(盤)應(yīng)掛有二個標(biāo)牌(上注廠名、生產(chǎn)日

期、鋼號、爐罐號、鋼筋級別、直徑等)，并有隨貨同行的

出廠質(zhì)量證明書或試驗(yàn)報(bào)告書。

工地按品種、批號及直徑分批驗(yàn)收，每批數(shù)量熱軋鋼筋不超過60t、冷軋帶肋鋼筋為50t、冷軋扭鋼筋為10t。

13鋼筋的出廠標(biāo)牌14（2）外觀檢查熱軋鋼筋表面不得有裂縫、結(jié)疤和折疊，外形尺寸應(yīng)符合規(guī)定；冷軋扭鋼筋要求表面光滑、無裂縫、折疊夾層，亦無深度超過0.2mm的壓痕或凹坑。從每批次鋼筋中任選兩根，每根取兩個試件分別進(jìn)行拉伸試驗(yàn)(屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度和伸長率的測定)和冷彎次數(shù)試驗(yàn)。

如有一項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果不符合規(guī)定，則應(yīng)從同一批鋼筋另取雙倍數(shù)量的試件重做各項(xiàng)試驗(yàn)，如仍有一個試件不合格，則該批鋼筋為不合格品，應(yīng)不予驗(yàn)收或降級使用。（3）取樣檢驗(yàn)15不得損壞標(biāo)志，應(yīng)根據(jù)品種、規(guī)格按批分別掛牌堆放，并標(biāo)明數(shù)量。三、鋼筋的貯存、堆放鋼筋掛牌分類堆放四、鋼筋焊接

鋼筋連接采用焊接接頭，可節(jié)約鋼材、改善結(jié)構(gòu)受力性

能、提高工效、降低成本。常用的焊接方法可分為壓焊(閃

光對焊、電阻點(diǎn)焊、氣壓焊)和熔焊(電弧焊、電渣壓力焊)。（1）焊接施工的一般規(guī)定

（a）焊工必須持證操

作，施焊前應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場條

件下的焊接工藝試驗(yàn)，試

驗(yàn)合格后,方可正式施焊。

（b）焊劑應(yīng)存放在干

燥的庫房內(nèi)，受潮時，使

用前應(yīng)經(jīng)250～3000C烘焙2h。16以及燒壞焊接設(shè)備事故的發(fā)生。

（c）在環(huán)境溫度低于-50C條件下施焊，閃光對焊宜采

用預(yù)熱閃光焊或閃光-預(yù)熱閃光焊；電弧焊宜增大焊接電流、

減低焊接速度;環(huán)境溫度低于-200C時，不宜進(jìn)行各種焊接。

（d）雨天、雪天不宜在現(xiàn)場進(jìn)行施焊，必須施焊時，應(yīng)

采取有效遮蔽措施，焊后未冷卻接頭不得碰到冰雪。

（e）

進(jìn)行閃光對焊、電阻點(diǎn)焊、電渣壓力焊、埋弧壓

力焊時，應(yīng)觀察電源電壓波動情況，當(dāng)電源電壓下降在5～8%時，應(yīng)提高焊接變壓器級數(shù)，當(dāng)大于或等于8%時，不得進(jìn)行焊接。

（f）

妥善管理氧氣、乙炔、液化石

油氣等易燃易爆品，制定并實(shí)施各項(xiàng)安全

技術(shù)措施,防止燒傷、觸電、火災(zāi)、爆炸17（2）

對焊

對焊是鋼筋接觸對焊的簡稱，

具有成本低、質(zhì)量好、工效高的優(yōu)

點(diǎn)，對焊工藝又分為連續(xù)閃光焊、

預(yù)熱閃光焊、閃光—預(yù)熱—閃光焊

三種。（a）

連續(xù)閃光焊

工藝過程包括閃光和頂鍛。施

焊時,使鋼筋兩端面輕微接觸，形成

連續(xù)閃光,閃光到預(yù)定長度(即鋼筋

端頭加熱到熔點(diǎn)時)，以一定的壓力

迅速頂鍛，焊接接頭即告完成。適

用于直徑20mm(Ⅰ和Ⅲ級)～22mm(Ⅱ

級)以內(nèi)的鋼筋。原理

鋼圖

筋

對實(shí)

焊景

18級鋼筋。鋼筋對焊進(jìn)行中（b）

預(yù)熱閃光焊

該工藝是在連續(xù)閃光焊

前增加一次預(yù)熱過程，適用

于直徑22mm以上的Ⅰ～Ⅲ級

鋼筋。

鋼筋對焊作業(yè)前

（c）

閃光-預(yù)熱-閃光焊

該工藝是在預(yù)熱閃光焊

前再增加一次閃光過程，使

預(yù)熱均勻。適用于直徑22mm

以上、且端面不平的Ⅰ～Ⅲ19（d）

對焊參數(shù)

①

調(diào)伸長度——焊接前，兩鋼筋從電極鉗口伸出的長

度。Ⅰ級鋼為0.75～1.25d，Ⅱ～Ⅲ級鋼為1.0～1.5d，直徑

小的取大值。

②

閃光留量與閃光速度——閃出金屬所消耗的鋼筋長

度。閃光留量一般為兩鋼筋切斷時嚴(yán)重壓傷部分之和另加

8～10mm；閃光速度由慢到快，開始零→約1mm/s

→終止時

1.5～2mm/s。

③

預(yù)熱留量與預(yù)熱頻率

——用以控制預(yù)熱程度。

④變壓器級次——用以調(diào)

節(jié)焊接電流的大小。對焊接頭近景20（3）點(diǎn)焊利用點(diǎn)焊機(jī)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械化、提高工效、節(jié)約勞動力和材料，保證質(zhì)量、降低成本的一種有效措施，鋼筋骨架成型應(yīng)優(yōu)先采用點(diǎn)焊。點(diǎn)焊的工作原理如圖所示，就是將已除銹的鋼筋交叉點(diǎn)放在點(diǎn)焊機(jī)的兩電極間，使鋼筋通電發(fā)熱至一定溫度后，加壓使焊點(diǎn)金屬焊合。為了保證點(diǎn)焊質(zhì)量，必須正確選擇點(diǎn)焊工藝規(guī)范，其主要參數(shù)如：電流強(qiáng)度、通電時間、電極壓力等。

21（4）

電弧焊

電弧焊是電焊機(jī)送出低壓強(qiáng)電流，使焊條與焊件之間產(chǎn)

生高溫電流，將焊條與焊件金屬熔化，凝固后形成一條焊縫。

電弧焊在現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)中的鋼筋接長、裝配式結(jié)構(gòu)中的鋼筋接頭、

鋼筋與鋼板的焊接中應(yīng)用廣泛。

接頭形式：主要有幫條焊、搭接焊、坡口焊、鋼筋與預(yù)

埋鐵件接頭等4種形式。ZX7系列直流電弧焊機(jī)DN2-5交流弧焊機(jī)BX1-315交流弧焊機(jī)22（5）氣壓焊鋼筋氣壓焊是利用氧氣和乙炔氣按一定的比例混合燃燒的火焰，將被焊鋼筋端部加熱到塑性狀態(tài)，并施一定壓力使兩根鋼筋焊合。這種焊接工藝具有設(shè)備簡單、操作方便、質(zhì)好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。適用于各種位置的φ16~φ40的HPB

235、HRB

335級鋼筋焊接；但對焊工要求嚴(yán)，焊前對鋼筋端面處理要求高。鋼筋氣壓焊設(shè)備包括氧、乙炔供氣設(shè)備、加熱器、加壓器及鋼筋卡具等。鋼筋氣壓焊的工藝包括：預(yù)壓、加熱與壓接過程。

23鋼筋電渣壓力焊設(shè)備示意圖（6）

電渣壓力焊

電渣壓力焊(簡稱豎焊)是利用電流通過渣池產(chǎn)生的電阻

熱將鋼筋端部熔化，再施加壓力使鋼筋焊合。該工藝操作簡

單、工效高、成本低、比電弧焊接頭節(jié)電80%以上，比綁扎

連接和幫條焊節(jié)約鋼筋30%。多用于施工現(xiàn)場直徑φ14～

40mm的豎向或斜向(傾斜度4:1)鋼筋的焊接接長。

HD－750電渣壓力焊機(jī)24焊的質(zhì)量控制

①

取樣數(shù)量：從同一樓層中以300個同類型接頭為一批(不足300時仍為一批)，切三個接頭進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。

②

外觀檢查：電渣壓力焊接頭應(yīng)逐個進(jìn)行，要求接頭焊包均勻、突出部分高出鋼筋表面4mm，不得有裂紋和明顯的燒傷缺陷；接頭處鋼筋軸線偏離不超過0.1d，且不大于2mm；接頭處的彎折角不得大于30。電渣壓合力格焊的接頭電渣不壓合力格接頭

25五、

鋼筋機(jī)械連接

鋼筋機(jī)械連接又稱為“冷連接”，是繼綁扎、焊接之后的第三代鋼筋接頭技術(shù)。具有接頭強(qiáng)度高于鋼筋母材、速度比電焊快5倍、無污染、節(jié)省鋼材20％等優(yōu)點(diǎn)。（1）鋼筋冷擠壓連接

鋼筋冷擠壓連接是將兩根待連接鋼筋插入一個特制鋼套管內(nèi)，采用擠壓機(jī)和壓模在常溫下對套管加壓，使兩根鋼筋緊固成一體。該工藝操作簡單、連接速度快、安全可靠、無明火作業(yè)、不污染環(huán)境，鋼筋連接質(zhì)量優(yōu)于鋼筋母材的力學(xué)性能。按擠壓方式又可分為徑向擠壓和軸向擠壓套管連接。2627徑向套筒擠壓連接軸向套筒擠壓連接

軸向擠壓連接現(xiàn)場施工不方便及接頭質(zhì)量不夠穩(wěn)定，沒有得到推廣；而徑向擠壓連接技術(shù)，連接接頭得到了大面積推廣使用?，F(xiàn)在工程中使用的套筒擠壓連接接頭，都是徑向擠壓連接。擠壓接頭試件28（2）螺紋鋼筋套筒連接原理：螺紋套筒連接是將兩根待接鋼筋的端部和套管預(yù)先加工成螺紋，然后用手和力矩扳手將兩根鋼筋端部旋入套筒形成機(jī)械式鋼筋接頭。螺紋套筒連接分錐形螺紋連接和直螺紋連接兩種。錐螺紋鋼筋連接29直螺紋鋼筋連接看懂構(gòu)件配筋圖

→繪出單根鋼筋簡圖

→編號

→計(jì)算下料長度和根數(shù)→填寫配料表

→申請加工。（1）鋼筋的配料

鋼筋因彎曲或彎鉤會使其長度變化，配料中不能直接根據(jù)圖紙尺寸下料，必須了解砼保護(hù)層、鋼筋彎曲、彎鉤等規(guī)定，再根據(jù)圖示尺寸計(jì)算其下料長度。②

計(jì)算下料長度①

配料程序六、鋼筋的配料及加工30

直鋼筋下料長度＝構(gòu)件長度－保護(hù)層厚度＋彎鉤增加長度彎起鋼筋下料長度＝直段長度＋斜段長度－彎曲調(diào)整值＋

彎鉤增加長度

箍筋下料長度＝箍筋周長＋箍筋調(diào)整值工人在控制彎起鋼筋的下料驗(yàn)收箍筋的外包尺寸31鋼筋彎曲時的量度尺寸

（a）

彎曲調(diào)整值

鋼筋彎曲后特點(diǎn)：一是外壁伸長、內(nèi)壁縮短，軸線長度不變；二是在彎曲處形成園弧。鋼筋的量度方法是沿直線量外包尺寸，因此彎起鋼筋的量度尺寸大于下料尺寸(見右圖)，兩者之間的差值稱為彎曲調(diào)

鋼筋彎曲角度鋼筋彎曲調(diào)整值

3000.35d

4500.5d

6000.85d900

2d13502.5d整值。不同彎曲角度的鋼筋調(diào)整值見下表：

鋼筋彎曲量度差值32（b）

彎鉤增加長度

鋼筋彎鉤有1800、900和1350彎鉤三種。1800彎鉤常用于

Ⅰ級鋼筋；900彎鉤常用于柱立筋的下部、附加鋼筋和無抗震

要求的箍筋中；1350彎鉤常用于Ⅱ、Ⅲ級鋼筋和有抗震要求

的箍筋中。

當(dāng)彎弧內(nèi)直徑為2.5d(Ⅱ、Ⅲ級鋼筋為4d)、平直部分為

3d時，其彎鉤增加長度的計(jì)算值為：半園彎鉤為6.25d，直

彎鉤為3.5d、斜彎鉤為4.9d。見下圖：鋼筋彎鉤計(jì)算簡圖33彎起鋼筋斜長計(jì)算簡圖

彎起角度

斜邊長度

s

底邊長度

l增加長度

s－l

a

=300

2h01.732h00.268h0a

=450

1.41h0

h0

0.41h0

a

=600

1.15h00.575h00.575h0(c)彎起鋼筋斜長

彎起鋼筋斜長系數(shù)表34(d)

箍筋調(diào)整值箍筋量度方法4～5箍筋直徑（mm）

6

810～12量外包尺寸量內(nèi)皮尺寸4080

50100

60120

70150～170

即為彎鉤增加長度和彎曲調(diào)整值兩項(xiàng)之差或和，根據(jù)箍筋量外包尺寸或內(nèi)皮尺寸而定。見右圖及下表：

箍筋調(diào)整值箍筋量度方法3536②直徑相同、設(shè)計(jì)強(qiáng)度不同的鋼筋代換：

n2≥n1fy1/fy2

（2）鋼筋代換

當(dāng)施工遇有鋼筋的品種或規(guī)格與設(shè)計(jì)要求不符時，可按

下列原則進(jìn)行鋼筋代換：（a）代換原則

●

等強(qiáng)度代換

——結(jié)構(gòu)構(gòu)件按強(qiáng)度控制時，按強(qiáng)度相等

原則進(jìn)行代換；

n2≥n1d12fy1/d22fy2

式中

d1、n1、fy1——分別為原設(shè)計(jì)鋼筋的直徑、根數(shù)和設(shè)

計(jì)強(qiáng)度；

d2、n2、fy2——分別為擬代換鋼筋的直徑、根數(shù)和設(shè)

計(jì)強(qiáng)度；

上式有兩種特例：

①設(shè)計(jì)強(qiáng)度相同、直徑不同的鋼筋代換：

n2≥n1d1/d2N2

02

1

01

(h

)

N

(h37

●

等面積代換

——結(jié)構(gòu)構(gòu)件按最小配筋率控制時，按

面積相等的原則進(jìn)行代換；即：AS1=AS2

式中

AS1——原設(shè)計(jì)鋼筋的計(jì)算面積；

AS2——擬代換鋼筋的計(jì)算面積。

●

按裂縫寬度或撓度驗(yàn)算結(jié)果代換

——結(jié)構(gòu)構(gòu)件按裂縫寬度或撓度控制時，代換需進(jìn)行裂縫寬度或撓度驗(yàn)算。)

N2

N12fcmb

2fcmb式中

N1——原設(shè)計(jì)的鋼筋拉力，即N1=

AS1fy1；

N2——代換鋼筋拉力，即N2=

AS2fy2；

h01h02——代換前后鋼筋的合力點(diǎn)至構(gòu)件截面受壓邊緣的距離；

fc——混凝土的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，C20混凝土為11N/mm2，

C30混凝土為16.5N/mm2；b——構(gòu)件截面寬度?！?/p>

對抗裂性能要求高的構(gòu)件，不宜用光面鋼筋代換變形鋼筋。●

鋼筋代換時不宜改變構(gòu)件的有效計(jì)算高度（h0，單排筋改雙排筋）?！?/p>

梁的縱向受力鋼筋與彎起鋼筋應(yīng)分別代換，以保證正截面與斜截面強(qiáng)度?！?/p>

除滿足強(qiáng)度外，還應(yīng)滿足規(guī)范規(guī)定的最小配筋率、鋼筋間距、根數(shù)、最小鋼筋直徑及錨