建筑鋼筋工基礎知識 §1-1鋼筋的分類(lèi)鋼筋由于品種、規格、型號的不同和在構件中所起的作用不同,在施工中常常有不同的叫法。
對一個(gè)鋼筋工來(lái)說(shuō),只有熟悉鋼筋的分類(lèi),才能比較清楚地了解鋼筋的性能和在構件中所起的作用,在鋼筋加工和安裝過(guò)程中不致發(fā)生差錯。鋼筋的分類(lèi)方法很多,主要有以下幾種:一、按鋼筋在構件中的作用分1、受力筋:是指構件中根據計算確定的主要鋼筋,包括有:受拉筋、彎起筋、受壓筋等。
2、構造鋼筋:是指構件中根據構造要求設置的鋼筋,包括有:分布筋、箍筋、架立筋、橫筋、腰筋等。二、按鋼筋的外形分1、光圓鋼筋:鋼筋表面光滑無(wú)紋路,主要用于分布筋、箍筋、墻板鋼筋等。
直徑6-10mm時(shí)一般做成盤(pán)圓,直徑12mm以上為直條。2、變形鋼筋:鋼筋表面刻有不同的紋路,增強了鋼筋與混凝土的粘結力,主要用于柱、梁等構件中的受力筋。
變形鋼筋的出廠(chǎng)長(cháng)度有9m、12m兩種規格。3、鋼絲:分冷拔低碳鋼絲和碳素高強鋼絲兩種,直徑均在5mm以下。
4、鋼絞線(xiàn):有3股和7股兩種,常用于預應力鋼筋混凝土構件中三、按鋼筋的強度分在鋼筋混凝土結構中常用的是熱軋鋼筋,熱軋鋼筋按強度可分為四級,HPB235(Ⅰ級鋼),其屈服強度標準值為235MPa;HRB335(Ⅱ級鋼),其屈服強度標準值為335MPa;HRB400(Ⅲ級鋼),其屈服強度標準值為400MPa;RRB400(Ⅳ級鋼),其屈服強度標準值為400MPa。現澆樓板的鋼筋和梁柱的箍筋多采用HPB235級鋼筋;梁柱的受力鋼筋多采用HRB335、HRB400、RRB400級鋼筋。
§1-2鋼筋混凝土結構原理混凝土和天然石材一樣,是一種脆性材料,鋼筋是一種彈性材料,如果將鋼筋放到混凝土中就可運用到工程結構上的重要部位。這種配有鋼筋的混凝土叫做鋼筋混凝土。
一、鋼筋混凝土結構的工作原理為什么要將鋼筋和混凝土這兩種材料結合在一起工作呢?其目的是為了充分利用材料的各自?xún)?yōu)點(diǎn),提高結構承載能力。因為混凝土的抗壓能力較強,而抗拉能力卻很弱。
鋼筋的抗拉和抗壓能力都很強。把這兩種材料結合在一起共同工作,充分發(fā)揮了混凝土的抗壓性能和鋼筋的抗拉性能。
我們把凡是由鋼筋和混凝土組成的結構構件統稱(chēng)為鋼筋混凝土結構。鋼筋和混凝土這兩種物理力學(xué)性能截然不同的材料為什么能夠結合在一起共同工作呢?這主要是由于(1)硬化后的混凝土與鋼筋表面有很強的粘結力;(2)鋼筋和混凝土之間有較接近的溫度膨脹系數,不會(huì )因溫度變化產(chǎn)生變形不同步,從而使鋼筋與混凝土之間產(chǎn)生錯動(dòng);(3)混凝土包裹在鋼筋表面,能防止鋼筋銹蝕,起保護作用。
混凝土本身對鋼筋無(wú)腐蝕作用,從而保證了鋼筋混凝土構件的耐久性。二、鋼筋混凝土結構的優(yōu)點(diǎn)鋼筋混凝土結構有著(zhù)許多的優(yōu)點(diǎn):(1)能充分利用材料的力學(xué)性能,提高構件的承載能力,使混凝土應用范圍得到拓寬。
(2)耐久性好,幾乎不需要維修和養護。(3)施工時(shí)能就地利用水泥、砂子、石子等地方材料,可節約鋼材。
(4)可根據設計意圖隨意造型,適應性較強。(5)具有良好的耐火性和抗震性。
鋼筋混凝土結構正是由于有著(zhù)這許多的優(yōu)點(diǎn),所以已被廣泛應用在房屋建筑、市政、道路、橋梁、隧道等許多土建工程中。§1-3鋼筋在構件中的配置在建筑施工中,用鋼筋混凝土制成的常用構件有梁、板、墻、柱等,這些構件由于在建筑中發(fā)揮的作用不同,所以在其內部配置的鋼筋也不盡相同。
(一)梁內鋼筋的配置梁在鋼筋混凝土構件中屬于受彎構件。在其內部配置的鋼筋主要有:縱向受力鋼筋、彎起鋼筋、箍筋和架立筋等。
1、縱向受力鋼筋:布置在梁的受拉區,主要作用是承受由彎矩在梁內產(chǎn)生的拉力。2、彎起鋼筋:彎起段用來(lái)承受彎矩和剪力產(chǎn)生的主拉應力,彎起后的水平段可承受支座處的負彎矩,跨中水平段用來(lái)承受彎矩產(chǎn)生的拉力。
彎起鋼筋的彎起角度有45??和60???jì)煞N。3、箍筋:主要用來(lái)承受由剪力和彎矩在梁內產(chǎn)生的主拉應力,固定縱向受力鋼筋,與其它鋼筋一起形成鋼筋骨架。
鋼箍的形式分開(kāi)口式和封閉式兩種。一般常用的是封閉式。
4、架立筋:設置在梁的受壓區外緣兩側,用來(lái)固定箍筋和形成鋼筋骨架。(二)板內鋼筋的配置板在鋼筋混凝土構件中屬于受彎構件。
板內配置有受力鋼筋和分布鋼筋兩種。1、受力鋼筋:沿板的跨度方向在受拉區配置。
單向板沿短向布置,四邊支承板,沿長(cháng)短邊方向均應布置受力筋。2、分布筋:布置在受力筋的內側,與受力筋垂直。
分布筋的作用是將板面上的荷載均勻地傳給受力鋼筋,同時(shí)在澆注混凝土時(shí)固定受力筋的位置,且能抵抗溫度應力和收縮應力。(三)柱內鋼筋的配置柱在鋼筋混凝土構件中起受壓、受彎作用。
柱根據外形不同有普通箍筋柱和螺旋箍筋柱兩種。柱內配置的鋼筋有縱向鋼筋和箍筋。
縱向鋼筋主要起承受壓力的作用,箍筋起限制橫向變形,有助抗壓強度提高,對縱向鋼筋定位并與縱筋形成鋼筋骨架的作用。柱內箍筋應采用封閉式。
(四)墻內鋼筋的配置鋼筋混凝土墻內根據需要可配置單層或雙層鋼筋網(wǎng)片,墻體鋼筋網(wǎng)片主要由豎筋和橫筋組成。豎筋的作用主要是承受水平荷載對墻體產(chǎn)生的拉應力,橫筋主要用來(lái)固定豎筋的位置并承受。
1.混凝土由水泥,粗骨料,細骨料加水攪拌而成,有特殊要求的還應加外加劑。強度由軸心抗壓強度設計值確定。
2.混凝土澆注預制柱中,對鋼筋密實(shí)處振搗原則是:a.一定要保證混凝土的密實(shí),不能欠振搗,也不可過(guò)分振搗,欠振搗會(huì )造成不密實(shí),過(guò)分振搗則可能造成混凝土分層和泌水。b.振動(dòng)棒不能觸碰到鋼筋和模版,以免造成鋼筋和模板的錯位。c.若高差較大(如柱子是豎直澆筑的)還應采用溜槽等其他措施。
3.施工縫的設計原則是盡量留在受力較小的位置。施工縫和后澆帶的區別在于施工縫是因為施工混凝土量太大了一次施工不完二不得不留的,而后澆帶則是為了減小混凝土澆筑后養護過(guò)程中干縮或者其他原因造成的混凝土拉裂而設置的。后澆帶宜在混凝土終凝后再澆筑,且該處鋼筋應連續。
4.鋼筋連接的最簡(jiǎn)單原則是接點(diǎn)出強度不能小于其他處的強度。
5.剛連接既能傳遞彎矩也能傳遞剪力,而交接則只能傳遞剪力。通常鋼結構連接采用螺栓或者焊接,鉸連接只是連接腹板,用于傳遞剪力,而剛連接則還需要連接上下側的翼緣。道理很簡(jiǎn)單,受彎構件翼緣處對中性軸的面積矩占了絕大部分,所以翼緣應力最大。
1、鋼筋制作鋼筋加工制作時(shí),要將鋼筋加工表與設計圖復核,檢查下料表是否有錯誤和遺漏,對每種鋼筋要按下料表檢查是否達到要求,經(jīng)過(guò)這兩道檢查后,再按下料表放出實(shí)樣,試制合格后方可成批制作,加工好的鋼筋要掛牌堆放整齊有序。
施工中如需要鋼筋代換時(shí),必須充分了解設計意圖和代換材料性能,嚴格遵守現行鋼筋砼設計規范的各種規定,并不得以等面積的高強度鋼筋代換低強度的鋼筋。 凡重要部位的鋼筋代換,須征得甲方、設計單位同意,并有書(shū)面通知時(shí)方可代換。
(1)鋼筋表面應潔凈,粘著(zhù)的油污、泥土、浮銹使用前必須清理干凈,可結合冷拉工藝除銹。 (2)鋼筋調直,可用機械或人工調直。
經(jīng)調直后的鋼筋不得有局部彎曲、死彎、小波浪形,其表面傷痕不應使鋼筋截面減小5%。 (3)鋼筋切斷應根據鋼筋號、直徑、長(cháng)度和數量,長(cháng)短搭配,先斷長(cháng)料后斷短料,盡量減少和縮短鋼筋短頭,以節約鋼材。
(4)鋼筋彎鉤或彎曲: ①鋼筋彎鉤。形式有三種,分別為半圓彎鉤、直彎鉤及斜彎鉤。
鋼筋彎曲后,彎曲處內皮收縮、外皮延伸、軸線(xiàn)長(cháng)度不變,彎曲處形成圓弧,彎起后尺寸不大于下料尺寸,應考慮彎曲調整值。 鋼筋彎心直徑為2。
5d,平直部分為3d。鋼筋彎鉤增加長(cháng)度的理論計算值:對轉半圓彎鉤為6。
25d,對直彎鉤為3。5d,對斜彎鉤為4。
9d 。②彎起鋼筋。
中間部位彎折處的彎曲直徑D,不小于鋼筋直徑的5倍。 ③箍筋。
箍筋的末端應作彎鉤,彎鉤形式應符合設計要求。 箍筋調整,即為彎鉤增加長(cháng)度和彎曲調整值兩項之差或和,根據箍筋量外包尺寸或內包尺寸而定。
④鋼筋下料長(cháng)度應根據構件尺寸、混凝土保護層厚度,鋼筋彎曲調整值和彎鉤增加長(cháng)度等規定綜合考慮。 a。
直鋼筋下料長(cháng)度=構件長(cháng)度—保護層厚度+彎鉤增加長(cháng)度 b。 彎起鋼筋下料長(cháng)度=直段長(cháng)度+斜彎長(cháng)度-彎曲調整值+彎鉤增加長(cháng)度 c。
箍筋下料長(cháng)度=箍筋內周長(cháng)+箍筋調整值+彎鉤增加長(cháng)度 2、鋼筋綁扎與安裝: 鋼筋綁扎前先認真熟悉圖紙,檢查配料表與圖紙、設計是否有出入,仔細檢查成品尺寸、心頭是否與下料表相符。 核對無(wú)誤后方可進(jìn)行綁扎。
采用20#鐵絲綁扎直徑12以上鋼筋,22#鐵絲綁扎直徑10以下鋼筋。 (1)墻 ①墻的鋼筋網(wǎng)綁扎同基礎。
鋼筋有90°彎鉤時(shí),彎鉤應朝向混凝土內。 ②采用雙層鋼筋網(wǎng)時(shí),在兩層鋼筋之間,應設置撐鐵(鉤)以固定鋼筋的間距。
③墻筋綁扎時(shí)應吊線(xiàn)控制垂直度,并嚴格控制主筋間距。剪力墻上下兩邊三道水平處應滿(mǎn)扎,其余可梅花點(diǎn)綁扎。
④為了保證鋼筋位置的正確,豎向受力筋外綁一道水平筋或箍筋,并將其與豎筋點(diǎn)焊,以固定墻、柱筋的位置,在點(diǎn)焊固定時(shí)要用線(xiàn)錘校正。 ⑤外墻澆筑后嚴禁開(kāi)洞,所有洞口預埋件及埋管均應預留,洞邊加筋詳見(jiàn)施工圖。
墻、柱內預留鋼筋做防雷接地引線(xiàn),應焊成通路。其位置、數量及做法詳見(jiàn)安裝施工圖,焊接工作應選派合格的焊工進(jìn)行,不得損傷結構鋼筋,水電安裝的預埋,土建必須配合,不能錯埋和漏埋。
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表示抄兩根Φ20的鋼筋,通長(cháng)布置,用于雙肢箍。⑵2Φ22+(4Φ12) 表示2Φ22為通長(cháng),4φ12架立筋,用于2113六肢箍。⑶6Φ254/2
表示上部鋼筋5261上排為4Φ25,下排為2Φ25。⑷2Φ22+2Φ22 表示只有一排鋼筋,兩根4102在角部,兩根在中部,均勻布置。三、梁腰中鋼筋表示方法:⑴G2φ12
表示梁兩側的構造鋼筋,每1653側一根φ12。⑵G4Φ14
表示梁兩側的構造鋼筋,每側兩根Φ14。⑶N2Φ22
表示梁兩側的抗扭鋼筋,每側一根Φ22。⑷N4Φ18
鋼筋種類(lèi)很多,通常按化學(xué)成分、機械性能、生產(chǎn)工藝等進(jìn)行分類(lèi)。
一、按化學(xué)成分分 碳素鋼鋼筋和普通低合金鋼筋。 碳素鋼鋼筋按碳量多少,又分為低碳鋼鋼筋(含碳量低于0.25%,如I級鋼筋),中碳鋼鋼筋(含碳量0.25%~0.7%,如IV級鋼筋),高碳鋼鋼筋(含碳量0.70%~1.4%,如碳素鋼絲),碳素鋼中除含有鐵和碳元素外,還有少量在冶煉過(guò)程中帶有的硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)。
普通低合金鋼鋼筋是在低碳鋼和中碳鋼中加入少量合金無(wú)素,獲得強度高和綜合性能好的鋼種,在鋼筋中常用的合金元素有硅、錳、釩、鈦等,普通低合金鋼鋼筋主要品種有:20MnSi、40Si2MnV、45SiMnTi等。 各種化學(xué)成分含量的多少,對鋼筋機械性能和可焊性的影響極大。
一般建筑用鋼筋在正常情況下不作化學(xué)成分的檢驗,但在選用鋼筋時(shí),仍需注意鋼筋的化學(xué)成分。下面介紹鋼筋中主要的五種元素對其性能的影響。
碳(C):碳與鐵形成化合物滲碳休(Fe3C),材性硬且脆,鋼中含碳量增加滲碳體量就大,鋼的硬度和強度也提高,而塑性和韌性則下降,材性變脆,其焊接性也隨之變差。 錳(Mn):它是煉鋼時(shí)作為脫氧劑加入鋼中的,可使鋼的塑性及韌性下降,因此含量要合適,一般含量在1.5%以下。
硅(Si):它也是作為脫氧劑加入鋼中的,可使鋼的強度和硬度增加。有時(shí)特意加入一些使其含量大于0.4%,但不能超過(guò)0.6%,因為它含量大時(shí)與碳(C)含量大時(shí)的作用一樣。
硫(S):它是一種導致鋼熱脆性、使鋼在焊接時(shí)出現熱裂紋的有害雜質(zhì)。它在鋼中的存在使鋼的塑性和韌性下降。
一般要求其含量不得超過(guò)0.045%。 磷(P):它也是一種有害物質(zhì)。
磷使鋼容易發(fā)生冷脆并惡化鋼的焊接性能,尤其在200℃時(shí),它可使鋼材或焊縫出現冷裂紋。一般要求其含量低于0.045%,即使有些低合金鋼也必須控制在0.050%~0.120%之間。
二、按機械性能分 鋼筋混凝土結構用熱軋鋼筋,過(guò)去大都采用碳鋼。隨著(zhù)普通低合金鋼的發(fā)展,現行熱軋鋼筋,除了碳鋼的3號鋼外,全為普通低合金鋼。
按機械性能把鋼筋分為四級: Ⅰ級鋼筋-235/370級 Ⅱ級鋼筋-335/510級 Ⅲ級鋼筋-370/570 Ⅳ級鋼筋-540/835級 分子是屈服強度,分母是抗拉強度,單位是MPa。 三、按生產(chǎn)工藝及軋制外形分 鋼筋混凝土用鋼筋分為熱軋帶肋鋼筋(GB1499-91)、余熱處理鋼筋(GB13014-91)、熱軋光圓鋼筋(GB13013-91)和普通低碳鋼熱軋圓盤(pán)條。
1、熱軋帶肋鋼筋 熱軋帶肋鋼筋是經(jīng)熱軋成型并自然冷卻的成品鋼筋。它的橫截面通常為圓形,且表面帶有兩條縱肋和沿長(cháng)度方向均勻分布的橫肋,當橫肋的縱截面呈月牙形,且與縱肋不相交時(shí),稱(chēng)為月牙形鋼筋;當橫肋的縱截面高度相等,且與縱肋相交時(shí),稱(chēng)為等高肋鋼筋,其形狀見(jiàn)圖1-1和圖1-2,Ⅱ、Ⅲ級帶肋鋼筋,采用月牙肋表面形狀,其尺寸及允許偏差應符合表1-1的規定。
2、余熱處理鋼筋 余熱處理鋼筋是指將鋼材熱軋成型后立即穿水,進(jìn)行表面冷卻控制,然后利用芯部余熱自身完成回火處理所得的成品鋼筋,它也是帶肋鋼筋,目前僅有月牙鋼筋,其鋼筋表面及截面形狀與熱軋帶肋鋼筋相同,余熱處理帶肋鋼筋的級別為Ⅲ級。
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