华工《钢筋混凝土结构》作业

《钢筋混凝土结构》本学期课程作业

题目：请介绍下钢筋混凝土结构中常见的钢筋的类型。

解答：

一、热轧钢筋

热轧钢筋是经热轧成型并自然冷却的成品钢筋，由低碳钢和普通合金钢在高温状态下压制而成，主要用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构的配筋，是土木建筑工程中使用量最大的钢材品种之一。直径6.5～9毫米的钢筋，大多数卷成盘条；直径10～40毫米的一般是 6～12米长的直条。热轧钢筋应具备一定的强度，即屈服点和抗拉强度，它是结构设计的主要依据。分为热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋两种。热轧钢筋为软刚，断裂时会产生颈缩现象，伸长率较大。热轧钢筋应具备一定的强度，即屈服点和抗拉强度，它是结构设计的主要依据。同时，为了满足结构变形、吸收地震能量以及加工成型等要求，热轧钢筋还应具有良好的塑性、韧性、可焊性和钢筋与混凝土间的粘结性能。

中国的热轧钢筋按强度分为四级:

Ⅰ级钢筋

其强度等级为24/38公斤级，是用镇静钢、半镇静钢或沸腾钢 3号普通碳素钢轧制的光圆钢筋。它属于低强度钢筋，具有塑性好、伸长率高（δ5在25%以上）、便于弯折成型、容易焊接等特点。它的使用范围很广，可用作中、小型钢筋混凝土结构的主要受力钢筋，构件的箍筋，钢、木结构的拉杆等。盘条钢筋还可作为冷拔低碳钢丝和双钢筋的原料。

Ⅱ级钢筋

Ⅱ级钢筋用低合金镇静钢或半镇静钢轧制，以硅、锰作为固溶强化元素。

Ⅱ级钢筋强度级别为34(32)/52(50)公斤级，其强度较高，塑性较好，焊接性能比较理想。钢筋表面轧有通长的纵筋和均匀分布的横肋，从而可加强钢筋与混凝土间的粘结。用Ⅱ级钢筋作为钢筋混凝土结构的受力钢筋，比使用Ⅰ级钢筋可节省钢材40～50%。因此，广泛用于大、中型钢筋混凝土结构，如桥梁、水坝、港口工程和房屋建筑结构的主筋。Ⅱ级钢筋经冷拉后，也可用作房屋建筑结构的预应力钢筋。

Ⅲ级钢筋

Ⅲ级钢筋主要性能与Ⅱ级钢筋大致相同，强度级别为38/58公斤级。Ⅲ级钢筋改称HRB400级钢筋。简单的说，这两种钢筋的相同点是：都属于普通低合金热轧钢筋；都属于带肋钢筋（即通常说的螺纹钢筋）；都可以用于普通钢筋混凝土结构工程中。

Ⅳ级钢筋

Ⅳ级钢筋其强度级别为55/85公斤级,用中碳低合金镇静钢轧制，其中除以硅、锰为主要合金元素外，还加入钒或钛作为固溶和析出强化元素，使之在提高强度的同时保证其塑性和韧性。Ⅳ级钢筋表面也轧有纵筋和横肋，它是房屋建筑工程的主要预应力钢筋。Ⅳ级钢筋在使用前应由施工单位进行冷拉处理,冷拉应力为750兆帕，以提高屈服点，发挥钢材的内在潜力，达到节约钢材的目的。

经冷拉的钢筋，其屈服点不明显，因此设计时以冷拉应力统计值（冷拉设计强度）为依据。但冷拉过的钢筋经数月自然时效或人工加温时效后，钢筋又会出现短小的屈服台阶，其值略高于冷拉应力，同时钢筋有变硬趋势，此现象称作“时效硬化”。因此，钢筋冷拉时在保证规定冷拉应力的同时，要控制冷拉伸长率不过大，以免钢筋变脆。Ⅳ级钢筋含碳量较高，对焊时一般采用闪光－预热－闪光焊或对焊后通电热处理的工艺，以保证对焊接头，包括热影响区不产生淬硬性组织，防止发生脆性断裂。Ⅳ级钢筋的直径一般为12毫米，广泛用于预应力混凝土板类构件以及成束配置用于大型预应力建筑构件（如屋架、吊车梁等）。热轧Ⅳ级钢筋作为预应力钢筋使用时，尚需冷拉、焊接,其强度还偏低,需要进一步改进。

精轧螺纹钢筋

为了解决大直径、高强度预应力钢筋的连接和锚具问题，已研制成功精轧螺纹钢筋。它是在钢筋表面直接轧出不带纵筋而横肋为梯形螺扣外形的钢筋,可用连接套筒接长,用专用螺帽作为锚具。这种钢筋已在大型预应力混凝土结构、桥梁结构等中使用，获得成功。

二、冷拉钢筋

冷拉钢筋是在常温条件下，以超过原来钢筋屈服点强度的拉应力，强行拉伸钢筋，使钢筋产生塑性变形以达到提高钢筋屈服点强度和节约钢材为目的。

1、冷拉钢筋的制作过程需要两次冷拉过程制作完成：

第一次冷拉

取一钢筋对其施加拉应力冷拉，钢筋会发生变形（并作应力——应变图）。

随着拉应力增加，钢筋内部承受的拉应力逐渐增大。当钢筋内部产生的拉应力超过钢筋具有的屈服点A，而达到C后，停止冷拉，卸去荷载。此时可以看到，钢筋已产生塑性变形，在卸荷过程中，应力——应变图有一个变化，直线O1C比直线OA要缓。

第二次冷拉

重新施加拉应力，将钢筋拉伸到破坏，应力——应变图出现新的变化，新的屈服点在C点附近，明显高于原来的屈服点A。这个变化说明，钢筋的塑性发生了变化，塑性小了，硬度大了，钢筋的强度得到提高，这一现象叫“变形硬化”。

经过以上两次过程冷拉钢筋制作完成。

2、在冷拉过程中需要注意以下几点：

1）冷拉应力的控制：

对于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋和5号钢的钢筋，在冷拉后，作预应力钢筋使用的，要用冷拉应力控制。但钢筋冷拉后经检查，最大冷拉率超过了规范规定（表3--1）值，还要再进行机械能实验。

2）冷拉率测定控制要求：

以冷拉率控制钢筋冷拉时，控制值要由试验确定。试验测定时要求：同炉同批的测定试件，不能少于4个，每个试件都要按规范规定的冷拉应力测定相应的冷拉率，并取试件的平均值作为该炉该批钢筋的实际冷拉率。如果钢筋强度偏高，，平均的冷拉率低于1%时，在钢筋冷拉时，仍要按1%的冷拉率控制。

3）不同炉批的冷拉控制：

对于混杂，分不清炉批的钢筋，冷拉时，不能用冷拉率控制，而且要冷拉多根连接的钢筋，每根的冷拉率和控制应力都要符合规范规定（表3--1）。4）冷拉速度控制：

要使钢筋充分变形，就要适当控制冷拉速度，一般以0.5--1.0为宜。同时要求，冷拉到规定的应力和冷拉率以后，随即停拉2--3以后，再放松钢筋，结束冷拉，以给钢筋充分变形的时间。

5）冷拉控制指标

冷拉时只用冷拉率或者冷拉应力控制叫单控，冷拉时冷拉率和冷拉应力同时应用，称为双控。采用单控，施工简单方便。但对于材质不均匀的钢筋，不可能逐根试验（逐根试验，费工费料，不可能这样做，有的同一根钢筋冷拉率也不一样）冷拉质量得不到保证。双控方法可以避免上述问题。冷拉时，对于控制应力已经达到，冷拉率没有超过允许值的，可以认为合格。但是，如果冷拉率已经达到，而冷拉应力还达不到控制应力，这种钢筋要降低强度使用。对于预应力钢筋必须采用双控方法。

6）冷拉和冷拔区别

冷拉和冷拔是金属冷加工的两种不同的方法，两者并非一个概念。冷拉指在金属材料的两端施加拉力，使材料产生拉伸变形的方法；冷拔是指在材料的一端施加拔力，使材料通过一个模具孔而拔出的方法，模具的孔径要较材料的直径小些。冷拔加工使材料除了有拉伸变形外还有挤压变形，冷拔加工一般要在专门的冷拔机上进行。经冷拔加工的材料要比经冷拉加工的材料性能更好些。钢筋冷拔时，钢筋同时经受张拉和挤压而发生塑性变形，拔出的钢筋截面积减小，产生冷作强化，抗拉强度可提高40～90%。

三、热处理钢筋

钢厂将热轧的带肋钢筋（中碳低含金钢）经淬火和高温回火调质处理而成的，即以热处理状态交货，成盘供应，每盘长约200m。热处理钢筋强度高，用材省，锚固性好，预应力稳定，主要用作预应力钢筋混凝土轨枕，也可以用于预应力钢

筋混凝土板、吊车梁等构件。钢筋混凝土及预应力混凝土结构中的普通钢筋，不应采用热处理钢筋。

四、冷轧钢筋（冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋）

冷轧带肋钢筋是用热轧盘条经多道冷轧减径，一道压肋并经消除内应力后形成的一种带有二面或三面月牙形的钢筋。冷轧带肋钢筋在预应力混凝土构件中，是冷拔低碳钢丝的更新换代产品，在现浇混凝土结构中，则可代换Ⅰ级钢筋，以节约钢材，是同类冷加工钢材中较好的一种。

冷轧带肋钢筋在预应力混凝土构件中，是冷拔低碳钢丝的更新换代产品，在现浇混凝土结构中，则可代换Ⅰ级钢筋，以节约钢材，是同类冷加工钢材中较好的一种。其性能及应用效果如下：

我国国家标准《冷轧带肋》GB13788─2000中LL550级的力学性能指标是参照国际标准及发达国家标准制订的，抗拉强度550Mpa，伸长率按德国标准化

δ[_10] 8%（相当于δ[_5]为12─13%），从这两项指标对照，我国冷轧带肋钢筋的标准并不比国际标准低。

冷轧带肋钢筋有如下优点：

1、钢材强度高，可节约建筑钢材和降低工程造价。LL550级冷轧带肋钢筋与热轧光圆钢筋相比，用于现浇结构（特别是楼屋盖中）可节约35%─40%的钢材。如考虑不用弯钩，钢材节约量还要多一些。根据钢材市场价格，每使用一吨冷轧带肋钢筋，可节约钢材费用800元左右。

2、冷轧带肋钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能良好。因此用于构件中，从根本上杜绝了构件锚固区开裂、钢丝滑移而破坏的现象，且提高了构件端部的承载能力和抗裂能力；在钢筋混凝土结构中，裂缝宽度也比光圆钢筋，甚至比热轧螺纹钢筋还小。

3、冷轧带肋钢筋伸长率较同类的冷加工钢材大。

五、冷拔低碳

经过拔制产生冷加工硬化的低碳钢丝。采用直径6.5或8毫米的普通碳素钢热轧盘条，在常温下通过拔丝模引拔而制成的直径3、4或 5毫米的圆钢丝。

冷拔低碳钢丝 cold drawn low carbon steel wire

经过拔制产生冷加工硬化的低碳钢丝。采用直径6.5或8毫米的普通碳素钢热轧盘条，在常温下通过拔丝模引拔而制成的直径3、4或 5毫米的圆钢丝。

建筑用冷拔低碳钢丝分为甲、乙两级。甲级钢丝主要用于小型预应力混凝土构件的预应力钢材；乙级钢丝一般用作焊接或绑扎骨架、网片或箍筋。

冷拔低碳钢丝主要用于小型预应力混凝土构件，如梁、空心楼板、小型电杆，以及农村建筑中的檩条和门框、窗框等。

钢材的位错增殖，使晶格滑移受阻，强度提高，而反映塑性性能的指标伸长率则下降较多。用作预应力混凝土构件的钢丝,应优先选用甲级3号钢或 4号钢热轧盘条进行拔制。这种钢丝的强度主要取决于原材料(热轧盘条)的强度和引拔

后的总变形量。伸长率也是评定其质量的重要指标，如伸长率太小，就可能导致用它配筋的预应力混凝土构件发生无显著变形预兆的脆性破坏，故拔制时应适当选择拔制道次，以保证钢丝的塑性。用作预应力混凝土构件的钢丝，应逐盘取样进行力学性能检验，按性能要求判定级别和组别，合理安排使用。

消除应力钢丝