钢筋混凝土中常用钢材调查

佳木斯大学 第 页 佳 木 斯 大 学 学术论文 题 目 钢筋混凝土中常用钢材调查 学 院 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 赵兴川 指导教师 陈光军 完成日期 2012 年 6 月 19 日 佳木斯大学 第 I 页 摘要 钢筋混凝土 英文 Reinforced Concrete 或 Ferroconcrete 或简写为 rc 工 程上常被简称为钢筋砼 是指通过在混凝土中加入钢筋与之共同工作来改善混 凝土力学性质的一种组合材料 为加劲混凝土最常见的一种形式 目前在中国 钢筋混凝土为应用最多的一种结构形式 占总数的绝大多数 同时也是世界上 使用钢筋混凝土结构最多的地区 据发改委相关数据显示 该地区其主要原材 料水泥产量已于 2005 年达到 10 60 亿吨 占世界总产量 48 左右 而其中的钢 筋对其质量的影响显得尤为重要 质量优越的钢筋是保证高质量建筑的重要法宝 关键词关键词 钢筋混凝土 钢筋 重要 佳木斯大学 第 II 页 Abstract mechanical properties of concrete a combination of materials reinforced concrete for one of the most common form Be in China at present the application of reinforced concrete for a kind of most structure form total most also the use oReinforced Concrete English Reinforced Concrete or Ferroconcrete or abbreviations for rc engineering is often referred to as Reinforced Concrete Is through the concrete in steel bar and join in the work together to improve f reinforced concrete structures in the most According to the national development and reform commission related data show that the region its main raw material cement production has in 2005 to 1 06 billion tons about 48 of the world total And one of the reinforced its quality influence appears especially important quality excellent reinforced is to guarantee the high quality construction of important magic weapon Keywords reinforced concrete Reinforced important 佳木斯大学 第 III 页 目目 录录 序言 1 第一章 钢筋概念 2 第一章制作要求 2 第二章分类 3 3 1 按直径大小分 3 3 2 按力学性能分 3 3 3 生产工艺分 3 3 4 按在结构中的作用分 4 3 4 1 4 3 4 2 箍筋 4 3 4 3 架立筋 4 3 4 4 分布筋 4 3 4 5 其它 4 第三章型号 4 1 按轧制外形分 4 光面钢筋 4 带肋钢筋 4 钢线 4 冷轧扭钢筋 4 2 按直径大小分 4 3 按力学性能分 4 4 按生产工艺分 5 5 按在结构中的作用分 5 第四章钢筋的机械性能 5 1 屈服点 fy 5 2 抗拉强度 5 3 伸长率 6 4 冷弯性能 6 第五章钢筋力学性能及热处理 6 第六章焊接要求 8 1 概述 8 2 闪光对焊 8 3 电弧焊 9 4 电渣压力焊 9 5 电阻点焊 9 6 气压焊 10 第七章结论 12 参考文献 13 致谢 14 佳木斯大学 第 1 页 序言序言 钢筋是指钢筋混凝土用和预应力钢筋混凝土用钢材 其横截面为圆形 有时为带有 圆角的方形 包括光圆钢筋 带肋钢筋 扭转钢筋 钢筋种类很多 通常按化学成分 生产工艺 轧制外形 供应形式 直径大小 以及在结构中的用途进行分类 钢筋混凝 土用钢筋是指钢筋混凝土配筋用的直条或盘条状钢材 其外形分为光圆钢筋和变形钢筋 两种 钢筋在混凝土中主要承受拉应力 变形钢筋由于肋的作用 和混凝土有较大的粘 结能力 因而能更好地承受外力的作用 钢筋广泛用于各种建筑结构 特别是大型 重 型 轻型薄壁和高层建筑结构 钢筋在未来建筑和机械等行业的应用必将更广 佳木斯大学 第 2 页 钢筋概念钢筋概念 钢筋是指钢筋混凝土用和预应力钢筋混凝土用钢材 其横截面为圆形 有时为带有 圆角的方形 包括光圆钢筋 带肋钢筋 扭转钢筋 钢筋混凝土用钢筋是指钢筋混凝土 配筋用的直条或盘条状钢材 其外形分为光圆钢筋和变形钢筋两种 交货状态为直条和 盘圆两种 光圆钢筋实际上就是普通低碳钢的小圆钢和盘圆 变形钢筋是表面带肋的钢 筋 通常带有 2 道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋 横肋的外形为螺旋形 人字形 月牙形 3 种 用公称直径的毫米数表示 变形钢筋的公称直径相当于横截面相等的光圆 钢筋的公称直径 钢筋的公称直径为 8 50 毫米 推荐采用的直径为 8 12 16 20 25 32 40 毫米 钢种 20MnSi 20MnV 25MnSi BS20MnSi 钢筋 在混凝土中主要承受拉应力 变形钢筋由于肋的作用 和混凝土有较大的粘结能力 因 而能更好地承受外力的作用 钢筋广泛用于各种建筑结构 特别是大型 重型 轻型薄 壁和高层建筑结构 佳木斯大学 第 3 页 第一章第一章制作要求制作要求 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 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 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 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 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 佳木斯大学 第 4 页 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 佳木斯大学 第 5 页 第二章第二章分类分类 钢筋种类很多 通常按化学成分 生产工艺 轧制外形 供应形式 直径大小 以 及在结构中的用途进行分类 3 1 按直径大小分按直径大小分 钢丝 直径 3 5mm 细钢筋 直径 6 10mm 粗钢筋 直径大于 22m 3 2 按力学性能分按力学性能分 级钢筋 235 370 级 级钢筋 335 510 级 级钢筋 370 570 和 级钢筋 540 835 3 3 生产工艺分生产工艺分 热轧 冷轧 冷拉的钢筋 还有以 级钢筋经热处理而成的热处理钢筋 强度比前 者更高 3 4 按在结构中的作用分 按在结构中的作用分 受压钢筋 受拉钢筋 架立钢筋 分布钢筋 箍筋等 配置在钢筋混凝土结构中的钢筋 按其作用可分为下列几种 3 4 1 受力筋受力筋 承受拉 压应力的钢筋 3 4 2 箍筋箍筋 承受一部分斜拉应力 并固定受力筋的位置 多用于梁和柱内 3 4 3 架立筋架立筋 用以固定梁内钢箍的位置 构成梁内的钢筋骨架 3 4 4 分布筋分布筋 用于屋面板 楼板内 与板的受力筋垂直布置 将承受的重量均匀 地传给受力筋 并固定受力筋的位置 以及抵抗热胀冷缩所引起的温度变形 3 4 5 其它其它 因构件构造要求或施工安装需要而配置的构造筋 如腰筋 预埋锚固 筋 环等 佳木斯大学 第 6 页 第三章第三章型号型号 钢筋种类很多 通常按化学成分 生产工艺 轧制外形 供应形式 直径大小 以 及 在结构中的用途进行分类 1 按轧制外形分 按轧制外形分 光面钢筋光面钢筋 I 级钢筋 Q235 钢钢筋 均轧制为光面圆形截面 供应形式有盘圆 直径不大于 10mm 长度为 6m 12m 带肋钢筋带肋钢筋 有螺旋形 人字形和月牙形三种 一般 级钢筋轧制成人字形 级钢筋轧制成螺旋形及月牙形 钢线钢线 分低碳钢丝和碳素钢丝两种 及钢绞线 冷轧扭钢筋冷轧扭钢筋 经冷轧并冷扭成型 2 按直径大小分 按直径大小分 钢丝 直径 3 5mm 细钢筋 直径 6 10mm 粗钢筋 直径大于 22mm 3 按力学性能分 按力学性能分 级钢筋 235 370 级 级钢筋 335 510 级 级钢筋 370 570 和 级钢筋 540 835 4 按生产工艺分按生产工艺分 热轧 冷轧 冷拉的钢筋 还有以 级钢筋经热处理而成的热处理钢筋 强度比前者更高 5 按在结构中的作用分 按在结构中的作用分 受压钢筋 受拉钢筋 架立钢筋 分布钢筋 箍筋等 钢筋现如今被广泛应用于任何建筑上 为人类的进步取得了更好的证据 也是现如 今对钢筋的质量的考察构件按最小配筋率配筋时 按 等面积 原则代换钢筋 一般钢筋混凝土工程常用的钢筋 1 钢筋混凝土用热轧光圆钢筋 GB13013 91 佳木斯大学 第 7 页 2 钢筋混凝土用热轧带肋钢筋 GB1499 1998 3 钢筋混凝土用余热处理钢筋 GB13014 91 4 低碳钢热轧圆盘条 GB T701 1997 5 冷轧带肋钢筋 GB13788 2000 6 预应力混凝土用钢丝 GB T5223 2002 7 预应力混凝土用低合金钢丝 YB T038 93 8 预应力混凝土用钢绞线 GB T5224 2003 9 预应力混凝土用钢绞线 ASTMA416 98A 10 冷轧扭钢筋 JG3046 1998 11 冷拔螺旋钢筋 DBJ14 BG3 96 佳木斯大学 第 8 页 第四章第四章钢筋的钢筋的机械性能机械性能 通过试验来测定 测量钢筋质量标准的机械性能有屈服点 抗拉强度 伸长率 冷弯性 能等指标 1 屈服点 屈服点 fy 当钢筋的应力超过屈服点以后 拉力不增加而变形却显著增加 将产生较大的残余 变形时 以这时的拉力值除以钢筋的截面积所得到的钢筋单位面积所承担的拉力值 就 是屈服点 s 2 抗拉强度 抗拉强度 抗拉强度就是以钢筋被拉断前所能承担的最大拉力值除以钢筋截面积所得的拉力值 抗拉强度又称为极限强度 它是应力一应变曲线中最大的应力值 虽然在强度计算中没 有直接意义 但却是钢筋机械性能中必不可少的保证项目 因为 1 抗拉强度是钢筋在承受静力荷载的极限能力 可以表示钢筋在达到屈服点以后 还有多少强度储备 是抵抗塑性破坏的重要指标 2 钢筋有熔炼 轧制过程中的缺陷 以及钢筋的化学成分含量的不稳定 常常反 映到抗拉强度上 当含碳量过高 轧制终止时温度过低 抗拉强度就可能很高 当含碳 量少 钢中非金属夹杂物过多时 抗拉强度就较低 3 抗拉强度的高低 对钢筋混凝土结构抵抗反复荷载的能力有直接影响 3 伸长率 伸长率 伸长率是应力一应变曲线中试件被拉断时的最大应变值 又称延伸率 它是衡量钢 筋塑性的一个指标 与抗拉强度一样 也是钢筋机械性能中必不可少的保证项目 伸长率的计算 是钢筋在拉力作用下断裂时 被拉长的那部分长度占原长的百分比 把试件断裂的两段拼起来 可量得断裂后标距段长 L1 见图 1 6 减去标距原长 L0 就是 塑性变形值 此值与原长的比率用 表示 即 伸长率 值越大 表明钢材的塑性越好 伸长率与标距有关 对热轧钢筋的标距取 试件直径的 10 倍长度作为测量的标准 其伸长率以 10 表示 对于钢丝取标距长度为 100mm 作为测最检验的标准 以 100 表示 对于钢绞线则为 200 佳木斯大学 第 9 页 4 冷弯性能 冷弯性能 冷弯性能是指钢筋在经冷加工 即常温下加工 产生塑性变形时 对产生裂缝的抵 抗能力 冷弯试验是测定钢筋在常温下承受弯曲变形能力的试验 试验时不应考虑应力 的大小 而将直径为 d 的钢筋试件 绕直径为 D 的弯心 D 规定有 1d 3d 4d 5d 弯 成 180 或 90 见图 1 7 然后检查钢筋试样有无裂缝 鳞落 断裂等现象 以鉴别其质 量是否合乎要求 冷弯试验是一种较严格的检验 能揭示钢筋内部组织不均匀等缺陷 佳木斯大学 第 10 页 第五章第五章钢筋力学性能及热处理钢筋力学性能及热处理 钢筋混凝土当中常用的钢材有钢筋和钢丝两种 钢筋分为热轧钢筋和余热处理钢筋 热轧钢筋分为热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋的俗称是螺纹钢 热轧带肋钢筋牌号有 HRB HPB 和牌号的屈服点最小值组成 热轧带肋钢筋分为 HRB335 HRB400 HRB500 分 别以 3 4 5 表示和 HRBF335 HRBF400 HRBF500 HRBF 是代表细晶粒热轧钢筋 分别 以 C3 C4 C5 表示 六个牌号 有的钢筋牌号后缀有 A B C D E 如 HRB400E 这里有沸腾 钢 半镇定钢 镇定钢 特殊镇静钢 E 类就应该为特殊镇静钢 随着标号的增加钢材越 好 光圆钢筋的牌号为 HPB235 Q235 余热处理钢筋 RRB400 三 钢筋的各项性能指 标 1 力学性能 HRB335 HRBF335 屈服力不小于 335MPa 极限拉力不小于 455MPa 断后伸长 率不小于 17 2 HRB400 HRBF400 屈服力不小于 400MPa 极限拉力不小于 540MPa 断后伸长率不小于 16 HRB500 HRBF500 屈服力不小于 500MPa 极限拉力不小于 630MPa 断后伸长率不小 于 15 3 HPB235 屈服力不小于 235MPa 极限拉力不小于 370MPa 断后伸长率不小于 25 对于带肋钢筋生产而言 则通常采用轧后穿水冷却的方法提高强度 该方法又称轧后余 热处理或轧后余热淬火 其过程如下 终轧后处于奥氏体状态的钢筋穿过冷却水先进行 表层淬火形成马氏体 然后心部的余热再传至表层使马氏体回火转变成回火马氏体 自 回火 在随后的空冷时心部的奥氏体再降温而转变为铁素体珠光体组织 利用轧后穿水冷却的方法能显著提高钢筋的强度和韧性 同时该方法简便易行 是一种 经济的 在线性 利用余热的热处理方法 已经获得了广泛的应用 但是 在成分上必 须保证一定的碳当量以便在表层形成所需厚度的马氏体层 对于大规格的产品尤为重要 因此 20MnSi 约 0 2 C 1 5 Mn 0 6 Si 成为采用这种工艺的主要钢种 余热处理钢筋是经热轧后直接穿水 进行外部冷却 利用芯部余热进行回火处理的成品 钢筋 热轧带肋钢筋余热处理技术是利用钢筋轧制余热在线直接穿水淬火 自回火处理技术 钢筋穿水淬火时 表面形成环状马氏体层 经自回火 由表面至心部形成环状回火马氏体 或回火索氏体层 回火索氏体贝氏体层及珠光体铁素体 通过控制钢筋显微组织和表面 佳木斯大学 第 11 页 淬硬层面积所占比例 提高钢筋力学性能 热轧钢筋采用余热处理工艺 可用低碳钢或低 合金钢代替低合金钢或微合金化钢生产 级高强度钢筋 余热处理技术充分地挖掘材料 的潜力 提高钢筋的综合性能 适应不同国家标准和不同等级钢筋对钢筋性能的要求 该 技术节约能源 节约材料 降低成本 具有巨大经济效益与社会效益 是一个发展前景广 阔的实用技术 牌号公称直径 mm s 或 p0 2 Mpa b MPa 5 HRB3356 25 28 50 33549016 HRB4006 25 28 50 40047014 HRB5006 25 28 50 50063012 佳木斯大学 第 12 页 第六章第六章焊接要求焊接要求 1 概述 概述 钢筋焊接分为压焊和熔焊两种形式 压焊包括闪光对焊 电阻点焊和气压焊 熔焊 包括电弧焊和电渣压力焊 此外 钢筋与预埋件 T 形接头的焊接应采用埋弧压力焊 也 可用电弧焊或穿孔塞焊 但焊接电流不宜大 以防烧伤钢筋 2 闪光对焊 闪光对焊 闪光对焊广泛用于钢筋连接及预应力钢筋与螺丝端杆的焊接 热轧钢筋的焊接宜优 先用闪光对焊 钢筋闪光对焊 是利用对焊机使两段钢筋接触 通过低电压的强电流 待钢筋被加 热到一定温度变软后 进行轴向加压顶锻 形成对焊接头 钢筋闪光对焊工艺常用的有连续闪光焊 预热闪光焊和闪光 预热 闪光焊 钢筋 对 级钢筋有时在焊接后还进行通电热处理 3 电弧焊 电弧焊 电弧焊是利用弧焊机使焊条与焊件之间产生高温 电弧使焊条和电弧燃烧范围内的 焊件熔化 待其凝固便形成焊缝或接头 电弧焊广泛用于钢筋接头 钢筋骨架焊接 装 配式结构接头的焊接 钢筋与钢板的焊接及各种钢结构焊接 钢筋电弧焊的接头形式有 搭接焊接头 单面焊缝或双面焊缝 帮条焊接头 单面焊缝或双面焊缝 剖口焊接头 平焊或立焊 和熔槽帮条焊接头 右图 a 搭接焊 b 帮条焊 c 立焊的剖口焊 d 平焊的剖口焊 焊接接头质量检查除外观外 亦需抽样作拉伸试验 如对焊接质量有怀疑或发现异 常情况 还可进行非破损检验 X 射线 射线 超声波探伤等 佳木斯大学 第 13 页 4 电渣压力焊 电渣压力焊 电渣压力焊在施工中多用于现浇混凝土结构构件内竖向或斜向 倾斜度在 4 1 的范围 内 钢筋的焊接接长 电渣压力焊有自动和手工电渣压力焊两类 与电弧焊比较 它工 效高 成本低 可进行竖向连接 故在工程中应用较普遍 进行电渣压力焊宜用合适焊接变压器 夹具 图 3 9 需灵巧 上下钳口同心 保证 上下钢筋的轴线最大偏移不得大于 0 1d 同时也不得大于 2mm 焊接时 先将钢筋端部约 120mm 范围内的铁锈除尽 将夹具夹牢在下部钢筋上 并 将上部钢筋扶直夹牢于活动电极中 自动电渣压力焊时还在上下钢筋间放置引弧用的钢 丝圈等 再装上药盒 装满焊药 接通电路 用手柄使电弧引燃 引弧 然后稳定一定 时间 使之形成渣池并使钢筋熔化 稳弧 随着钢筋的熔化 用手柄使上部钢筋缓缓下 送 当稳弧达到规定时间后 在断电同时用手柄进行加压顶锻 顶锻 以排除夹渣和气 泡 形成接头 待冷却一定时间后 即拆除药盒 回收焊药 拆除夹具和清除焊渣 引 弧 稳弧 顶锻三个过程连续进行 5 电阻点焊 电阻点焊 电阻点焊主要用于小直径钢筋的交叉连接 如用来焊接近年来推广应用的钢筋 钢筋 网片 钢筋骨架等 它的生产效率高 节约材料 应用广泛 电阻点焊的工作原理 是 当钢筋交叉点焊时 接触点只有一点 且接触电阻较大 在接触的瞬间 电流产生 的全部热量都集中在一点上 因而使金属受热而熔化 同时在电极加压下使焊点金属得 到焊合 原理下图所示 电阻点焊不同直径钢筋时 如较小钢筋的直径小于 10mm 大小钢筋直径之比不宜大 于 3 如较小钢筋的直径为 12mm 或 14mm 时 大小钢筋直径之比则不宜大于 2 应根据 较小直径的钢筋选择焊接工艺参数 佳木斯大学 第 14 页 焊点应进行外观检查和强度试验 热轧钢筋的焊点应进行抗剪试验 冷加工钢筋的 焊点除进行抗剪试验外 还应进行拉伸试验 6 气压焊 气压焊 气压焊接钢筋是利用乙炔 氧混合气体燃烧的高温火焰对已有初始压力的两根钢筋端 面接合处加热 使钢筋端部产生塑性变形 并促使钢筋端面的金属原子互相扩散 当钢 筋加热到约 1250 135