高强钢筋应用技术培训讲义资料

第一部分
一、高强钢筋推广综述
高强钢筋为400MPa、500MPa级热轧带肋钢筋：
400MPa级钢筋屈服强度400N/mm2 极限强度540N/mm2
500MPa级钢筋屈服强度400N/mm2 极限强度630N/mm2
目前存在的一个普遍问题是我国应用的钢筋强度等级偏低，除了
应用高强钢筋较好的北京、上海、河北、山东、江苏、浙江、广东、云南省市推广应用较好其他各省除了省会城市以外，大部分中小城市建筑工地应用的还以335MPa级钢筋为主，全国400MPa级以上高强钢筋用量仅为35%左右，因此很有必要适当提高钢筋强度等级。
1、推广应用高强钢筋的目的意义和作用
应用高强钢筋的效益
400MPa、500MPa钢筋设计强度比335MPa钢筋高1.2与1.45倍
价格分别为335MPa钢筋的1.02倍与1.05倍，性能价格比分别
为1.17与1.38倍
应用高强钢筋的效益
..通过高强钢筋在混凝土结构中的应用，可以在确保与提高结
构安全性能的同时，可有效减少单位建筑面积钢筋用量
..通过推广应用高强钢筋，在考虑构造等因素后平均可减少单
位建筑面积钢筋用量约为12～18％左右
..按钢筋工程节约的钢筋用量考虑，土建工程每平方米可节约
25元～38元因此，推广与应用高强钢筋其经济利益十分巨大。
提高结构的配筋效率
.. 按承载能力控制时
充分发挥高强钢筋的效率，在确保安全性能的同时减少构件配
筋率，减少原大型构件多排钢筋密集配筋时的钢筋排数，提高
钢筋效率，对于大型公建，对于高层建筑的柱，大柱网的梁采
用高强钢筋效果很好
..按构造配筋时
大量构件为构造配筋（如抗震构造要求、构件基本构造要求），
按构造配筋时，由于采用高强钢筋，则增加了结构的安全储备
对结构性能的影响
采用高强钢筋后对结构延性与裂缝宽度有一定影响
..高强钢筋其强度高，但延性也相应降低
..构件的配筋面积减少、构件中钢筋应力水平高
..构件在地震荷载作用下，其结构的变形性能将有所降低
..在正常使用极限状态下，受弯构件的裂缝要予以重视
..结构在间接作用下（温度应力、混凝土收缩等）的裂缝要重
视
（四）应用高强钢筋对于提高混凝土施工技术水平的作用
有利于保证钢筋绑扎质量与混凝土浇筑质量
..有利于混凝土浇筑，保证混凝土施工质量（目前大量梁柱节
点由于采用的钢筋强度等级低，造成节点钢筋密集，钢筋绑扎
困难，混凝土浇筑无法下振捣棒，导致混凝土浇筑不密实，影
响工程质量）
（四）施工验收规范中有关钢筋的内容
一.原材料
1 .钢筋进场检验
（1）数量：入场批次、牌号、现格、数量，按验收批检查。
（2）内容：产品合格证、出厂检验报告、进场复验报告。
（3）项目：力学性能、重量偏差等符合有关标准要求。
2 .抗震钢筋检验
（1）范围：设计要求或抗震杆件配筋，带后缀-E的牌号。
（2）延性指标：最大力下总伸长率（均匀伸长率）9％； 实测强
屈比1.25；实测超强1.30。
3 .钢筋管理
（1）存放：分类存放，不得混料错批、污染锈蚀、弯折受损。
（2）外观质量：平直、无损伤：无裂纹、油污、片状老锈。
五.钢筋的隐蔽工程验收
（1）检查时间：浇筑混凝土前：
（2）数量方法：全数观察检查，辅以量测；
（3）检查内容：受力钢筋的品种、级别、规格、数量。
（4）变更处理：应根据书面的设计变更文件。
..介绍钢筋工程施工中的技术内容
..重点介绍《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011
..并介绍《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2002局部修订（2011版）、《钢筋机械连接技术规程》JGJ 107-2010、《钢筋焊
接及验收规程》JGJ 18-2012的部分内容根据建筑业发展需要和《工程建设标准体系》要求，住房和城乡建设部先后立项编制了混凝土结构、钢结构、砌体结构、地基基础等施工规范规范概况
.. 《混凝土结构工程施工规范》编制历程：
— 自2012年8月1日起实施，GB 50666-2011《规范》是我国混凝土结构施工的通用性技术标准，适用于建筑工程混凝土结构的施工
适用范围施工，应遵照专业规范执行，也可参照《规范》的相关规定执行《规范》章节设置基本上沿袭了GB 50204的构架
，包括11章及6个附录。
.. 《规范》首次系统提出了高温施工和雨期施工的
技术要求将传统“冬期施工”章节扩展为“冬期、高温和雨期施工”
.. 为减少施工过程对环境的污染和影响，体现节约资源、保护环境、以人为本的建设理念，《规范》增设了“环境保护”一章
5.1 一般规定
.. 钢筋代换
【5.1.3】当需要进行钢筋代换时，应办理设计变更文件。
.. 当施工中因钢筋采购或局部钢筋绑扎、混凝土浇筑困难等原因需要进行钢筋代换时，应经设计单位确认并办理相关手续钢筋代换涉及结构安全，故规范予以强制
.. 钢筋代换应考虑构件承载力、正常使用（裂缝宽度、挠度控制）及配筋构造等方面的要求，不宜用光圆钢筋代换带肋钢筋
.. 应按代换后的钢筋品种和规格执行《规范》对钢筋加工、钢筋连接等的技术要求。
.. 也可采用并筋代换形式。当采用并筋作为纵向钢筋或箍筋时，可按面积相等的原则等效为单根钢筋。
5.2 材料
.. 抗震设防结构对钢筋的要求
【5.2.2】对有抗震设防要求的结构，其纵向受力钢筋的性能应满足设计要求；当设计无具体要求时，对按一、二、三级抗震等级设计的框架和斜撑构件（含梯段）中的纵向受力普通钢筋应采用HRB335E、
HRB400E HRB500E HRBF335E HRBF400E或HRBF500E钢筋，其强度和最大力下总伸长率的实测值应符合下列规定：
强屈比：1 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；
超强比：2 钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大
于1.30；
均匀伸长率： 3 钢筋的最大力下总伸长率不应小于9 %。
本条涉及结构安全，为强制性条文，应严格执行。
5.2 材料
.. 抗震设防结构对钢筋的要求
.. 要求采用牌号带E的“抗震钢筋”，是为了避免因钢筋进
场检验不符合三个指标造成损失，也为了防止不合格钢筋
抽检合格造成的错用
.. 使用“抗震钢筋”，进场要检验三个“指标”
.. 工程中可将牌号带E的钢筋作为普通热轧钢筋采用，但不
允许普通钢筋按常规方法检验后当作“抗震钢筋”使用
5.2 材料
.. 抗震设防结构对钢筋的要求
.. 框架包括各类混凝土结构中的框架梁、框架柱、框支梁、
框支柱及板柱-抗震墙的柱等，其抗震等级应根据国家现
行相关标准由设计确定；斜撑构件包括伸臂桁架的斜撑、
楼梯的梯段
.. 由于相关标准中未规定斜撑构件的抗震等级，可将规范条
文理解为“包含一、二、三级抗震等级框架的建筑中的斜
撑构件”，即：建筑中有其他构件需要应用牌号带E的钢
筋时，此房屋中的斜撑构件就需要应用牌号带E的钢筋；
如房屋中没有一、二、三级抗震等级的框架，则此房屋中
的斜撑构件也不需要应用该钢筋
.. 施工过程中，要能够区分不同强度等级和牌号的钢筋，避
免混用
.. 带肋钢筋表面每隔1m左右的间距均轧有钢筋标志
.. 由于光圆钢筋没有轧制标志，光圆钢筋仅能够通过盘卷标
牌来区分，故在工程中应用要特别注意，特别是建筑工程
中用HPB300钢筋替代HPB235钢筋的过渡时期
5.3 钢筋加工
.. 钢筋调直
.. 钢筋宜采用机械设备进行调直，也可采用冷拉方法调直，
冷拉调直应按GB 50204局部修订的规定二次检验
.. 当采用机械设备调直时，调直设备不应具有延伸功能，否
则相当于冷拉调直要二次检验
 当采用冷拉方法调直时，HPB300光圆钢筋的冷拉率不宜
大于4%；HRB335、HRB400、HRB500、HRBF335、
HRBF400、HRBF500及RRB400带肋钢筋的冷拉率不宜
大于1%
.. 钢筋调直过程中不应损伤带肋钢筋的横肋。调直后的钢筋
应平直，不应有局部弯折
5.4 钢筋连接与安装
.. 纵筋位置【5.4.8】
.. 主次梁连接处，当主次梁底部标高相同时，次梁下部钢筋应放在主梁下部钢筋之上；当主次梁顶部标高相同时，次梁上部钢筋放在主
梁上部钢筋之上
.. 剪力墙水平分布钢筋为主要受力钢筋宜尽量放在竖向分布钢筋外
侧，并宜在墙边弯折锚固，此时的水平分布钢筋进入边缘构件后应
与边缘构件箍筋布置在一个平面内
以上为原则性规定。工程如设计提出详细的规定，应按设计规
定执行。考虑到目前平法作图居多，构件交接处钢筋躲避大多需要
施工与设计单位进一步协商后确定
5.4 钢筋连接与安装
.. 纵筋位置【5.4.8】
.. 当因钢筋躲避造成钢筋移位时
.. 在进入构件交接处前按不大于1:6的倾斜度弯折钢筋，保证在交接处之外钢筋符合设计要求
.. 移位钢筋直线布置如因钢筋移位造成钢筋有效高度（h ）与设计相h0）差较大，应经设计核算或确认；如因钢筋移位造成混凝土保护层厚度较大，还应按国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010的下述规定在混凝土保护层内设置构造钢筋
.. 移位钢筋直线布置，保护层厚度不变，适当改变构件截面尺寸
后两种均需通过设计确认
5.5 质量检查
.. 钢筋进场质量检查【5.5.1】
.. 检查钢筋出厂的产品合格证和出厂检验报告等质量证明文件
.. 按国家现行有关标准的规定抽样检验屈服强度、抗拉强度、伸长率、弯曲性能及单位长度重量偏差
.. 对于每批钢筋的检验数量，应按相关产品标准执行
..热轧钢筋和余热处理钢筋要求每批抽取5个试件，先进行重量偏差检验，再取其中2个试件进行拉伸试验和弯曲
..冷轧带肋钢筋和冷轧扭钢筋要求每批抽取3个试件，先进行重量偏差检验，再取其中2个试件进行拉伸试验和弯曲
..重量偏差检验也可以复检，二次加倍抽样即可
二、高强钢筋机械连接工艺与设备
目前我国钢筋机械连接主要有：套筒冷挤压连接（径向和轴向挤压连接）、锥螺纹连接、镦粗直螺纹连接、直接滚轧直螺纹连接、剥肋滚轧直螺纹连接、分体套筒连接、焊接套筒连接、灌浆套筒连接等形式。
各种钢筋机械连接技术工艺路线是不同的，质量稳定性、强度高低、操作简便性、施工方便性、接头经济性、钢筋适用性的不同表现出各种钢筋机械连接技术的不同特点。其共同工艺路线是钢筋原材进厂检验、接头工艺试验、钢筋切断、端部加工（镦粗、螺纹加工）、螺纹加工质量检验、合格丝头保护、钢筋全接头或半接头预制、现场套筒连接、接头连接外观检查或旋拧力矩检查、检验合格完成。原材检验工艺试验端部加工螺纹检查丝头保护合格完成拉伸试验外观检查套筒连接接头预制钢筋机械连接设备主要有钢筋下料设备、钢筋端部
强化设备、螺纹加工设备、连接施工设备和连接检测工具。
4、接头根据抗拉强度、残余变形以及高应力和大变形条件下反复拉压性能的差异，分为三个性能等级：
Ⅰ级接头抗拉强度等于被连接钢筋的实际拉断强度或不小于1.10
倍钢筋抗拉强度标准值，残余变形小并具有高延性及反复拉压性能。
Ⅱ级接头抗拉强度不小于被连接钢筋抗拉强度标准值，残余变形
较小并具有高延性及反复拉压性能。
Ⅲ级接头抗拉强度不小于被连接钢筋屈服强度标准值的1.25倍，
残余变形较小并具有一定的延性及反复拉压性能。
钢筋机械连接接头性能要求
2、Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级接头应能经受规定的高应力和大变形反复拉
压循环,且在经历拉压循环后,其抗拉强度仍应符合本表的规定。
钢筋机械连接接头性能要求
1、Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级接头的变形性能应符合下表的规定。
四.高强钢筋机械连接质量控制与验收
2、对直接承受动力荷载的结构构件，应由设计单位根据钢筋应力变
化幅度提出接头的抗疲劳性能要求。
钢筋机械连接接头的应用
1、混凝土结构中要求充分发挥钢筋强度或对延性要求高的部位应优先选用Ⅱ级接头；当在同一连接区段内必须实施100%钢筋接头的连接时，应采用Ⅰ级接头；钢筋应力较高但对延性要求不高的部位可采用Ⅲ级接头。
2、接头宜设置在结构构件受拉钢筋应力较小部位，当需要在高应力部位
四.高强钢筋机械连接质量控制与验收
设置接头时，在同一连接区段内Ⅲ级接头的接头百分率不应大于25%；Ⅱ级接头的接头百分率不应大于50%；Ⅰ级接头的接头百分率除有抗震设防要求的框架的梁端、柱端箍筋加密区外可不受限制。
3、接头宜避开有抗震设防要求的框架的梁端、柱端箍筋加密区；当无法避开时，应采用Ⅱ级接头或Ⅰ级接头，且接头百分率不应大于50%；受拉钢筋应力较小部位或纵向受压钢筋,接头百分率可不受限制；对直接承受动力荷载的结构构件，接头百分率不应大于50%。
4、当对具有钢筋接头的构件进行试验并取得可靠数据时，接头的应用范围可根据工程实际情况进行调整。
钢筋机械连接接头施工现场的加工与安装
1、加工钢筋接头的操作工人应经专业技术人员培训合格后才能上岗，
人员应相对稳定；钢筋接头的加工应经工艺检验合格后方可进行。
2、直螺纹接头的钢筋端部应切平或镦平后加工螺纹；镦粗头不得有与钢筋轴线相垂直的横向裂纹；钢筋丝头长度应满足企业标准中产品设计要求
四.高强钢筋机械连接质量控制与验收
钢筋机械连接接头型式检验
1、在下列情况时应进行型式检验：
1 ） 确定接头性能等级时；
2 ） 材料、工艺、规格进行改动时；
3 ） 型式检验报告超过4年时。
2、对每种型式、级别、规格、材料、工艺的钢筋机械连接接头，型式检验试件不应少于9个：单向拉伸试件不应少于3个，高应力反复拉压试件不应少于3个，大变形反复拉压试件不应少于3个。同时应另取3根钢筋试件做抗拉强度试验。全部试件均应在同一根钢筋上截取。
3、用于型式检验的直螺纹或锥螺纹接头试件应散件送达检验单位，由型式检验单位或在其监督下由接头技术提供单位按JGJ107-2010规定的拧紧扭矩进行装配，拧紧扭矩值应记录在检验报告中，型式检验试件必须采用未经过预拉的试件。
钢筋机械连接接头施工检验要求
1、工程中应用钢筋机械接头时，应由该技术提供单位提交有
效的型式检验报告。
2、钢筋连接工程开始前，应对不同钢筋生产厂的进场钢筋进
行接头工艺检验；施工过程中，更换钢筋生产厂时，应补充进行工
艺检验。工艺检验应符合下列规定：
1 ） 每种规格钢筋的接头试件不应少于3根；
2 ） 每根试件的抗拉强度和3根接头试件的残余变形的平均
值均应符合JGJ107-2010规定；
3、现场检验应按JGJ107-2010规定进行接头的抗拉强度试验，
加工和安装质量检验；对接头有特殊要求的结构，应在设计图纸中
另行注明相应的检验项目。
钢筋机械连接接头施工检验要求
4、接头的现场检验应按验收批进行。同一施工条件下采用同
一批材料的同等级、同型式、同规格接头，应以500个为一个验收
批进行检验与验收，不足500个也应作为一个验收批。
5、螺纹接头安装后应按本规程第7.0.5条的验收批，抽取其
中10%的接头进行拧紧扭矩校核，拧紧扭矩值不合格数超过被校核
接头数的5%时，应重新拧紧全部接头，直到合格为止。
6、对接头的每一验收批，必须在工程结构中随机截取3个接
头试件作抗拉强度试验，按设计要求的接头等级进行评定。当3个
接头试件的抗拉强度均符合本规程表3.0.5中相应等级的强度要求
时，该验收批应评为合格。如有1个试件的抗拉强度不符合要求，
应再取6个试件进行复检。复检中如仍有1个试件的抗拉强度不符
合要求， 则该验收批应评为不合格。
钢筋机械连接接头施工检验要求
7、现场检验连续10个验收批抽样试件抗拉强度试验一次合格率
为100%时，验收批接头数量可扩大1倍。
8、现场截取抽样试件后，原接头位置的钢筋可采用同等规格
的钢筋进行搭接连接,或采用焊接及机械连接方法补接。
9、对抽检不合格的接头验收批，应由建设方会同设计等有关
方面研究后提出处理方案。
五. 连接套筒加工与质量控制
连接套筒是钢筋机械连接接头的关键连接件，根据.钢筋机械
连接技术规程.规定：接头的设计应满足强度及变形性能的要求，
接头连接件的屈服承载力和抗拉承载力的标准值应不小于被连接钢
筋的屈服承载力和抗拉承载力标准值的1.10倍。目前我国钢筋机械
连接套筒主要有：冷挤压连接套筒、锥螺纹连接套筒、滚轧直螺纹
连接套筒、剥肋滚轧直螺纹套筒、镦粗直螺纹连接套筒、分体套筒
和灌浆连接套筒。按照同、异径连接方式分为同径连接套筒、异径
连接套筒和复合连接套筒，按照套筒长短分为短套筒、标准套筒和
加长套筒。
五. 连接套筒加工与质量控制
连接套筒材料：
1、挤压套筒套筒的材料应根据被连接钢筋的强度级别选用
适合压延加工的钢材，宜选用牌号为10号、20号的优质碳素结构
钢或牌号为Q235、Q275的碳素结构钢。
2、挤压套筒材料性能
挤压套筒原材料的力学性能
项目性能指标
屈服强度MPa 225 ～ 350
抗拉强度MPa 375 ～ 500
延伸率% ≥ 20
硬度HRB 60～80或HB 102～133
五. 连接套筒加工与质量控制
连接套筒材料：
1、螺纹套筒套筒原材料宜采用牌号为45号的圆钢或无缝钢管，
其力学性能应符合GB/T 699、GB/T 8162的规定。套筒原材料可选用
其它经型式检验验证可满足接头性能要求的钢材，钢材延伸率不宜小
于6%；套筒原材料选用冷拔或冷轧精密无缝钢管时，除应符合产品标准《冷拔或冷轧精密无缝钢管》GB-T3639相关要求外，钢管的交货强度不应超过800Mpa，延伸率不宜小于6%；需要与结构中型钢等钢材焊接的套筒，其材料尚应满足可焊性要求。
2、螺纹套筒原材料为冷拔或冷轧精密无缝钢管制作的套筒不宜用
于套筒受力时周围环境温度低于-20 0C的寒冷地区。
连接套筒材料：
1、灌浆套筒套筒采用铸造工艺制造时宜选用球墨铸铁，采
用机械加工工艺制造时宜选用优质碳素结构钢、低合金高强度结构
钢、合金结构钢或其它经过型式检验确定符合要求的钢材。
2、灌浆套筒材料性能
球墨铸铁套筒
项目性能指标
抗拉强度，MPa ≥550
延伸率， % ≥ 5
球化率， % ≥ 90
硬度，HBW 180～250
五. 连接套筒加工与质量控制
连接套筒材料：
2、灌浆套筒材料性能
钢制套筒
项目性能指标
屈服强度MP ≥ 355MPa 抗拉强度MPa ≥ 600延伸率≥ 16%
五. 连接套筒加工与质量控制
2、套筒的抗拉强度检验可采用带内螺纹的高强度工具杆与套筒旋合
后进行抗拉强度检验。以连续生产的同原材料、同类型、同规格、同批号的1000个或少于1000个套筒为一个验收批，每批随机抽取2个套筒进行抗拉强度检验。当2个试件均满足上述要求时，该验收批应评为合格，当有1个试件不满足上述要求时，应随机再抽取3个试件进行抗拉强度试验，当加倍抽检的试验全部合格时，可评定该验收批为合格。
五. 连接套筒加工与质量控制
连接套筒质量检验：
3、外观、标识、尺寸、公差和螺纹检验，以连续生产的同原材料、
同类型、同规格、同批号的1000个或少于1000个套筒为一个验收批，随机抽取10%进行检验；套筒尺寸、螺纹、公差应满足“钢筋机械连接用直螺纹套筒最小尺寸参数表”和企业标准中的相关规定。合格率不低于95%时，应评为该验收批合格；当合格率低于95%时，应另取双倍数量重做检验，当加倍抽检后的合格率不低于95%时，应评定该验收批合格，若仍小于95%时，该验收批应逐个检验，合格者方可出厂。当连续十个验收批一次抽检均合格时，验收批抽检比例可由原10%减为5%。