又可分为低碳钢 (含碳量小于0.25%)、中碳钢 (含碳量0.25%~0.60%)和高碳钢钢筋(含碳量大于0.60%)。含碳量直接影响钢筋强度和受力变形性能。含碳量增加,钢筋强度和硬度增大,但塑性和韧性降低,脆性增大,可焊性变差;普通低合金钢钢筋是在低碳钢和中碳 钢中加入含量不超过3%的某些合金元素(如钛、钒、锰等)冶炼而成;由于加入了适量合金元素,强度提高,机械性能也得到改善。
按结构构件的类型不同,钢筋分为普通钢筋(热轧钢筋)和预应力钢筋。普通钢筋是指用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。普通钢筋按强度分为HPB235、HRB335、HRB400及RRB400等四种,级别越高,强度及硬度越高,塑性则逐级降低;预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、消除应力钢丝,也可采用热处理钢筋。强度和伸长率符合要求的冷加工钢筋或其他钢筋也可用作预应力钢筋,但必须符合专门标准的规定。
其他分类方法:钢筋按直径大小可分为钢丝(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)。为便于运输,通常将直径为6~10mm的钢筋制成盘圆;直径大于12mm的钢筋截成每根长度为6~12m。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等。
2.钢筋的性能和钢筋的验收和储存
钢筋的性能包括钢筋的化学成分及力学性能(屈服点、抗拉强度、伸长率及冷弯指标)。 钢筋进场应有出厂质量证明书或实验报告单,并按照品种、批号及直径分批验收,每批热轧钢筋重量不超过600KN,钢绞线不超过200 KN。验收内容包括钢筋标牌和外观检查,并按照有关规定取样,进行机械性能试验。
外观检查要求热轧钢筋平直、无损伤,表面不得有裂纹、油渍、颗粒状或片状老锈。表面凸块不得超过横肋的最大高度,外形尺寸应符合规定;钢绞线表面不得有折断、横裂和相互交叉的钢丝,无润滑剂、油渍和锈斑。
力学性能试验时,从每批外观尺寸检查合格的钢筋中任取两根,每根取两个试件分别进行拉力试验 (包括屈服点、抗拉强度和伸长率) 和冷弯试验。如有一项试验结果不符合规定,则从同一批中另取双倍数量的试样重做各项试验,如果仍有一个试件不合格,则该批钢筋为不合格品,应不予验收或降级使用。
对有抗震设防要求的框架结构,其纵向受力钢筋的强度应满足设计要求;当设计无具体要求时,对一、二级抗震等级,检验所得的强度实测值应符合下列规定:
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; 钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值,不应大于1.3。 当发现钢筋脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常等现象时,应对该批钢筋进行化学成分检验或其他专项检验。检验有害成分如硫(S)、磷(P)、砷(As)的含量是否超过规定范围。
常用钢筋力学性能见表4.9、表4.10、表4.11、表4.12。
2
表4.9 普通钢筋强度标准值 ( N / mm) 种 类 符号 HPB235 ( Q235 ) HRB335 ( 20Mn Si ) HRB400 (20Mn Si V、20Mn Si Nb、20Mn Ti ) RRB400 (k20Mn Si ) 注:1、热轧钢筋直径d系指公称直径; 2、当采用直径大于40 mm的钢筋时,应有可靠的工程经验。
2
表4.10预应力钢筋强度标准值 ( N / mm) 种 类 符d ( m m ) 号 热 轧 钢 筋 d ( m m ) 8~20 6~50 6~50 8~40 fyk 235 335 400 400 fptk 钢 铰 线 133 137 1860、1720、1570 12.9 1720、1570 9.5、11.1、12.7 1860 15.2 1860、1720 8.6、10.8 6 7、8、9 刻痕 5、7 40Si2Mn 6 势处理48Si2Mn 8.2 1470 钢筋 45Si2Cr 10 注:1、钢绞线直径d系指钢铰线外接圆直径,即现行国家标准《预应力混凝土用钢铰线》GB/T5422中的公称直径Dg,钢丝和热处理钢筋的直径d均指公称直径;
2、消除应力光面钢丝直径d为4~9mm,消除应力螺旋肋钢丝直径d为4~8mm。
2
表4.11普通钢筋强度设计值 ( N / mm) 、种 类 符号 fy fy HPB235 ( Q235 ) 210 210 热 HRB335 ( 20Mn Si ) 300 300 轧 钢 HRB400 (20Mn Si V、20Mn Si Nb、20Mn Ti ) 360 360 筋 RRB400 (k20Mn Si ) 360 360 注:1、在钢筋混凝土结构中,轴心受拉和小偏心受拉构件的钢筋抗拉强度设计值大于300N/mm时,仍按300N/mm取用。
2
表4.12 预应力钢筋强度设计值 ( N / mm) 、种 类 符fptk fpy Fpy 号 1860 1320 133 1720 1220 390 钢 铰 线 1570 1110 1860 1320 137 390 1720 1220 1770 1250 光面 1670 1180 410 消除应力 螺旋肋 钢丝 1570 1110 刻痕 1570 1110 410 40Si 2Mn 势处理48Si 2Mn 1470 1040 400 钢筋 45Si 2Cr 注:当预应力钢铰线、钢丝的强度标准值不符合表4-9规定时,其强度设计值应进行换算。 钢筋在运输和储存时,必须保留标牌,并按批分加紧堆放整齐,避免锈蚀和污染。
消除应力钢丝 光面 螺旋肋 4、5 1770、1670、1570 1670、1570 1570 1570 4.3.2钢筋的配料与代换
1.钢筋配料
钢筋配料是钢筋工程施工中的重要一环,应由识图能力强,同时熟悉钢筋加工工艺的人员进行,钢筋加工前应根据设计图纸和会审记录按不同构件编制配料单(表4.11),然后进行备料加工。
1)钢筋长度
结构施工图中所标注的钢筋长度是钢筋外缘至外缘之间的长度,即所谓外包尺寸。外包尺寸是施工中量度钢筋长度的基本依据。 2) 混凝土保护层厚度
混凝土保护层厚度是指受力钢筋外边缘至混凝土构件表面间的距离。保护层的功能是使混凝土结构中的钢筋免于大气的锈蚀作用。如设计无要求时应符合表4.13规定。
环境类别 一 二 a ≤C25 20 - 表4.13纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度(mm) 板、墙、壳 梁 柱 ≤C25~C45 ≥C50 C25~C45 ≥C50 ≤C25 C25~C45 ≥C50 C25 15 15 20 20 30 - 25 30 25 30 30 - 30 30 30 30 b 三 - - 25 20 30 25 - - 35 40 30 35 - - 35 30 40 35 注:基础中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于40mm;当无垫层时,不应小于70mm。
3)钢筋的弯弧内直径
《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204-2002)对钢筋的弯钩和弯折所采用的弯弧内直径(即弯心直径)都分别作出相应的规定.。钢筋弯钩增加长度和弯折量度差值可根据这些规定计算出来。
4)量度差值
钢筋在弯曲时,其外边缘伸长而内边缘缩短,钢筋的中轴线则保持弯曲前的长度。但钢筋长度的度量采用的是其外包尺寸,因此弯曲后的钢筋,其外包尺寸与轴线尺寸间存在一个差值,称为量度差值。在计算钢筋下料长度时必须从外包尺寸中扣除,才能确保按钢筋的轴线实际长度准确下料。
5)钢筋下料长度计算
直钢筋下料长度=构件长度一保护层厚度+弯钩增加长度
弯起钢筋下料长度=直段长度+斜段长度一弯折量度差值+弯钩增加长度
箍筋下料长度=直段长度+弯钩增加长度一弯折量度差值 (或箍筋下料长度=箍筋周长+箍筋调整值)
上述钢筋采用绑扎接头搭接时,还应增加钢筋的搭接长度,受拉、受压钢筋的绑扎接头的搭接长度应符合结构规范(GB50010-2002)的规定。钢筋的锚固长度应符合设计要求和结构规范的规定。
(1)钢筋弯钩增加长度和弯折量度差值 ①弯钩增加长度 根据规范(GB 50204-2002)规定, HPB235级钢筋末端应作180°弯钩,其弯弧内直径不应小于钢筋直径的2.5倍,弯钩的弯后平直部分长度不应小于钢筋直径的3倍。
如图4.21(a)。分析:因为钢筋长度的度量依据是其外包尺寸,所以,180°弯钩的增加长度,实际上是在外包尺寸的基础上所增加的在轴线上的长度。其每个弯钩的增加长度。即:
180°弯钩增加长度=半园周长(取钢筋轴线上的弯弧直径)+平直段长-弯钩的弯弧外
半径。代入规范所规定的数据,可得:(3.5d
(a) 180弯钩 (b) 90弯钩
图4-21钢筋弯钩增加长度计算
0
0
π/2+3d)- 2.25d =8.5d-2.25d=6.25d。
当设计要求钢筋末端需作135°弯钩时,HRB335级、HRB400级钢筋的弯弧内直径不应小于钢筋直径的4倍,弯钩的弯后平直部分长度应符合设计要求。
②弯折的量度差值
规范规定:钢筋作不大于90°的弯折时,弯折处的弯弧内直径不应小于钢筋直径的5倍。钢筋中部弯折的量度差值与钢筋的弯心直径和弯折角度有关。
4.22 钢筋弯折处量
度差值计算简图
如图4.22所示,通过几何分析和计算,弯折的量度差值=外包尺寸-轴线尺寸,即
D??(A?B??B?C?)?ABC?2A?B??ABC?2(?d)tan??(D?d)22360
式中, α ——钢筋中部的弯折角度(按度数计)。
d0 ——钢筋的直径(mm)。
按规范取D=5d0代入上式,可求出各弯折角度时的量度差值。钢筋弯折量度差值可按表4-14取值。
表4.14钢筋弯折量度差值 钢筋弯折角度, 量度差值 30° 0.3d0 45° 0.5 d0 60° 1.0 d0 90° 2.0 d0 135° 3.0 d0 ③箍筋的下料长度 规范规定:除焊接封闭环式箍筋外,箍筋的末端应作弯钩,弯钩形式应符合设计要求;当设计无具体要求时,应符合下列规定:
箍筋弯钩的弯弧内直径,除应满足与受力钢筋的弯钩和弯折相同的规定外,尚应不小于受力钢筋直径;箍筋弯钩的弯折角度:对一般结构,不应小于90°;对有抗震等要求的结构,应为135°;箍筋弯后平直部分长度:对一般结构,不宜小于箍筋直径的5倍;对有抗震等要求的结构,不应小于箍筋直径的10倍。箍筋的下料长度可按上述公式计算。
箍筋弯钩的形式,如设计无要求时,可按图4-23(b)、(c)加工;有抗震要求的结构,应按图4-23( a);加工。为了计算方便,一般将箍筋弯钩增加长度和弯折量度差值两项合并成一项箍筋调整值,见表4.15。计算时将箍筋外包尺寸或内包尺寸加上相应的箍筋调整值即为箍筋下料长度。
(a)135/135
0
0
(b) 90/180 (c) 90/90
0000
图4-23 箍筋示意图
表4.15箍筋调整值 箍筋直径 ( m m ) 6 8 50 60 100 120
箍筋度量方法 量外包尺寸 量内包尺寸 1~5 40 80 10~12 70 150~170 【例4.2】某外廊式教学楼共有6根相同型号的钢筋混凝土外伸梁L1,梁的配筋如图4.10所示,钢筋级别为HRB235级(光圆钢筋)。求各种钢筋的下料长度并填写钢筋配料单。
【解】钢筋下料长度计算:
1、分析和计算各钢筋的外包尺寸,将数据标注在钢筋简图上。
①号受力钢筋伸入支座的锚固长度la(HRB235光圆钢筋)=15d=15325=375mm,因此需向上弯。为满足操作需要,至少上弯150mm。
②号弯起钢筋左端弯终点外的锚固长度la=20d=20322=440mm,因此需向下弯440-265=175mm。
③号架立钢筋左端锚固长度la= 25d=25312=300mm>215 mm (240-25=215),因此需要向下弯150mm。
⑥号鸭筋左端弯终点外的锚固长度la=20d=20320=400mm,右端la (按受压区)=10d=10320=200mm。
图4-24 钢筋混凝土外伸简支梁L1的配筋详图
弯起钢筋斜段长度计算:
②号筋的斜段计算:(500-253
2)31.414=635 mm
⑥号筋的斜段计算:见剖面2-2,
左端斜段在竖直方向上的外包尺寸为:
500-2532-20-25=405 mm。斜段长为:40531.414=573 mm 该根钢筋在悬挑梁端部的竖直方向上的外包尺寸: 350-2532-20-25=255 mm
按(图4.10)可准确计算出其斜段长度,
根据比例关系求得水平段长为224 mm。右端斜段长=1.4143224=316 mm 计算弯起钢筋斜段长度,也可以用几何作图的方法求得,可避繁琐的计算。 3、按照上述公式计算各根钢筋的下料长度,填入钢筋配料单。
① 号筋(φ25):(6690+15032)+236.25325-232325=7203 mm。 ② 号筋(φ22):(175+265+4810+1740+23635)+236.25322-430.5322-2322=8447 mm。
③ 号筋(φ12):(5675+150)+236.25312-2312=5951 mm。 ④ 号筋(φ20):3155+236.25320=3405 mm。 ⑤ 号筋(φ12):1960+236.25312=2110 mm。
⑥ 号筋(φ20):(400+573+340+316+200)+236.25320-430.5320=2039 mm。 ⑦ 号筋(φ6):[(500-2325+12)+( 200-2325+12)] 32+50=1298 mm。
箍筋根数:(6260-100)/200+1=32(根)。
⑧ 号筋(φ6):
因为悬挑梁底部边缘与水平面的夹角的正切值为tanα=200/1740;左边第一根箍筋(距支座边50mm)在竖直方向上的外包尺寸计算:
50
(350??200)?25?2?12?306mm 1740箍筋间距为200mm,经计算由第一根箍筋
向右每根箍筋在竖直方向上的外包尺寸依次递减23 mm;则下料长度每根依次递减233