HRB400级钢筋的应用及粗直径钢筋直螺纹机械连接技术

HRB400 级钢筋的应用及粗直径钢筋直螺纹机械连接技术
一、分项工程状况
T3B 工程地下二层，地上三层，建筑面积为 387057 ㎡。

根底构造为钢筋混凝土灌注桩及筏板根底，主体构造为钢筋混凝土框架构造，建筑功能主要为国际旅客的动身和到达空间和设施；连接 T3A 主楼的捷运系统车站；国际旅客的行李处理系统等。

工程主体大面积承受 HRB400 三级钢作为工程构造材料，使用约 8 万吨，直径 18mm 以上承受直螺纹机械连接，共有接头约 130 万个。

二、关键技术的施工方法及创点
1、钢筋加工工艺
钢筋加工过程中要严格按下料尺寸加工，加工完毕后由技术员、质量检查员、工长检查，合格的钢筋标识前方可使用。

成品钢筋及原材确定要分类堆放整齐，并且标识清楚，未经标识的不准使用。

1）钢筋的调直
用钢筋调直机调直钢筋，钢筋调直后应平直、无局部弯曲。

2）钢筋下料
A）下料原则：同规格钢筋依据不同长度，长短搭配，统筹配料；先断长料，后断短料，削减短头，削减损耗。

B）钢筋切断时应核对配料单，并进展钢筋试弯，检查料表尺寸与实际成型的尺寸是否相符，无误前方可大量切断成型。

C）在工作台设置把握下料长度的限位挡板，准确把握钢筋的下料长度。

D）钢筋切断时，钢筋和切断机刀口要成垂线，并严格执行操作规程，确保安全。

在切断过程中，如觉察钢筋有劈裂、缩头或严峻的弯头，必需切
除。

3）钢筋弯曲成型
钢筋弯曲前，对外形简洁的钢筋〔如弯起钢筋〕，依据钢筋料牌上标明的尺寸，用石笔在钢筋上标示出各弯曲点位置，同时留意以下三个方面：
D
d
D
d
135 弯 钩 Ⅱ 级钢 90 弯 钩
A ） 依据不同弯曲角度扣除弯曲调整值，其扣法是从相邻两段长度中各扣一
半。

B ） 钢筋端部带半圆弯钩时，该段长度划线应增加 0.5d 。

C ） 弯曲点标注工作宜从钢筋中线开头向两边进展，两边不对称的钢筋，也
可以从钢筋的一端开头划线，但要留意校核各弯曲段的定型尺寸。

D ） Ⅰ级受力钢筋末端做 180°弯钩，其弯弧内径 2.5d ，平直局部长度不小
于 3d ；Ⅱ、Ⅲ级受力钢筋末端需做 90 或 135 弯折时，弯曲直径为 4d 。

Ⅱ、Ⅲ级受力钢筋弯钩小于等于 90 度时，弯曲直径 D 不小于钢筋直径 d 的 5 倍。

钢筋直径〔mm 〕 12 14 16 18 20 22 25 28 32 40
最小弯曲直径 〔mm 〕
60
70
80
90
100 110 130 140 160
200
钢筋在弯曲机上成型时，对于Ⅰ级钢筋，心轴直径是钢筋直径的2.5 倍， 成型轴宜加偏心轴套，以便适应不同直径的钢筋弯曲需要。

同时，为使弯弧一侧的钢筋保持平直，挡铁轴宜做成可变挡架或固定挡架〔加角钢调整〕。

箍筋成型时应先做样品。

钢筋弯钩的平直段长度为箍筋直径的 10d ，弯钩形式为 135°且两端弯钩成等号平行，长度误差不得超过 5mm 。

2、 钢筋直螺纹连接施工施工工艺
1） 工艺流程
检查设备→钢筋端头制备→钢筋丝头加工→确定直螺纹连接位置→安放钢筋→作试件→直螺纹施工→质量检查 2） 钢筋丝头加工
钢筋端面平头→滚压螺纹→丝头质量检验→戴帽保护→丝头质量抽验→
存放待用
A）钢筋端平头
平头的目的是让钢筋端面与母材轴线方向垂直，宜用砂轮切割机或其它专用切断设备，严禁气割。

B）套丝
依据钢筋规格所对应的位置调整好剥肋刀具的位置以及调整剥肋挡块及滚轧行程开关位置。

设备运行后扳动进给手柄，将减带机向前移动，将待加工钢筋调直放入台钳口内，将挡铁放在剥肋局部的正中心，钢筋与其拧紧，然后转动台钳手柄紧固钢筋，使钢筋的纵肋置入钳口中间的凹槽内，然后撤掉挡铁。

扳动给进手柄，使剥肋刀片与钢筋端头接触，然后平衡向前用力，当工作到调定长度时，涨刀滑块会推动涨刀柱，涨刀柱弹出，碰击涨刀圈，使滑行套向后滑动，四个刀架自动涨开，停顿剥肋。

加工丝头时，应承受水溶性切削液，当气温低于 0 氏度时，应掺入 15－20％亚硝酸钠。

严禁用机油作切削液或不加切削液加工丝头。

丝头加工长度为标准型套筒长度的 1/2，其公差为＋2P〔P 为螺距〕。

每种直径钢筋加工丝头尺寸
规格18 20 22 25 28 32 40 丝头长度25 28 30 34 37 41 50 完整丝扣
≥7≥9≥9≥9≥9≥11≥14数
3）丝头质量检验
操作工人应按要求检查丝头的加工质量，每加工 1 个丝头用通、止环规检查一次。

4）经自检合格的丝头，应由质检员随机抽样进展检验，以一个工作班内生产的丝头为一个验收批，随机抽检 10％，且不得少于 10 个，并填写钢筋丝头检验记录表。

当合格率小于 95％时，应加倍抽检，复检总合格率仍小于95％时，应对全部钢筋丝头逐个进展检验，切去不合格丝头，查明缘由并解决后重加工螺纹。

5）检验合格的丝头应加以保护，在其端头加带保护帽或用套筒拧紧，按规格分类堆放整齐。

6）钢筋直螺纹连接
钢筋直径 20mm 以上〔含〕为直螺纹连接，直径 20mm 以下承受绑扎。

钢筋就位→拧下钢筋保护帽和套筒保护盖→接头拧紧→作标记→施工检
查
A）钢筋就位
连接钢筋时，钢筋规格和套筒的规格必需全都，钢筋和套筒的丝扣应干净、完好无损。

搬运待连接处。

B）承受预埋接头时，连接套筒的位置、规格和数量应符合设计要求。

带连接套筒的钢筋应固定牢，连接套筒的外露端应有保护盖。

C）作标记
经拧紧后的直螺纹接头应用油漆作出标记，与未拧紧的接头区分开。

单边外露完整丝扣长度不应超过 1 扣。

D）施工检查
对施工完的接头进展质量检查。

3、钢筋绑扎
1）本工程钢筋绑扎及节点做法必需满足 03G101-1、03G329-1 及图纸、标准要求。

2）钢筋工程绑扎前应先生疏施工图及标准，核对钢筋配料表和料牌。

3）绑扎根底底板钢筋时，应先争论逐根钢筋的穿插就位挨次，削减绑扎困难，避开返工，加快进度。

钢筋承受火烧丝绑扎。

4）底板钢筋
A）底板钢筋的弯钩：下排均朝上，上排均朝下。

B）钢筋网的绑扎：全部钢筋穿插点均绑扎，且必需结实。

同一水平直线上相邻绑扣呈“八”字型，朝向混凝土体内部。

C）根底底板的下层钢筋绑扎完毕后进展专业管线、铁件、预留洞口的安装，安装完毕后开头绑扎上铁下排筋。

D）根底底板的下铁钢筋绑扎完毕后，按 1m 左右的距离摆放钢筋马凳或钢筋支架，在马凳上依据已弹好的位置线摆放上铁纵、横两个方向的钢筋，
然后进展绑扎，钢筋上下次序及绑扣方法同下铁钢筋的施工工艺。

E）根底底板钢筋绑扎完毕后，依据弹好的墙、柱位置线将墙、柱伸入根底底板的插筋绑扎结实。

甩出的钢筋头长度为水平施工缝上 40d 和75d，
在距底板上皮 200mm 和1000mm 处应绑扎钢筋支撑，保证甩筋的垂直、不歪斜、不位移。

5）柱钢筋:
A）在进展柱筋施工时，先绑扎芯柱主筋及箍筋，再绑扎外围钢筋。

柱主筋承受机械连接，箍筋承受搭接或 10d 单面焊接。

箍筋绑扎前应用粉笔在同一主筋上划出箍筋间距线。

箍筋绑扎承受兜扣绑扎，使主筋与箍筋紧贴，保证柱截面尺寸，箍筋绑扎时要留意把握保护层。

B）柱直螺纹接头的位置：依据设计要求，框架柱的最下面的接头应错开框架柱钢筋加密区，两个接头中心距离错开 35d〔Φ40=1400 mm〕，50%的错开接头。

6）墙钢筋:
A）先绑扎墙体暗柱钢筋，再绑扎墙体钢筋，暗柱绑扎时先在距地 50 ㎜开头在柱四角划点绑扎箍筋，箍筋四角要绑扎到位，绑扎完毕后依据位置线用线坠吊垂直。

B）墙体分布筋绑扎时，先绑扎〔连接〕竖向钢筋，距暗柱 50mm 绑第一根立筋，距地 50mm 绑第一根水平筋。

墙筋为双向受力钢筋，全部穿插点应逐点绑扎。

其搭接长度及接头位置应符合标准要求，竖筋搭接长度范围内不少于 3 道水平筋，墙内挂钩勾住水平筋，梅花形布置间距600×600。

7）框架梁、板钢筋
A）框架梁主筋承受滚压直螺纹连接，50%错开接头。

B）梁纵向受力钢筋承受双排筋时，两排钢筋之间应垫同规格直径的短钢筋棍，以保证两皮钢筋间距，箍筋开口应穿插布置在两根架立钢筋上。

箍筋距支座 50mm 起开头绑扎，框架梁箍筋加密长度为 1.5 倍梁高。

箍筋与主筋四角用双丝绑兜扣。

梁筋绑扎完毕后，应使用混凝土垫块将底铁垫起，梁钢筋的底部保护层厚度大于 50mm，应加抗裂钢筋网片。

C）框架柱梁节点处钢筋穿插格外密集时，留意梁顶主筋间的净距至少要有30mm，以利于浇筑砼。

D）楼板钢筋网绑扎时应距墙、梁边 50mm 开头依据板筋间距弹线，弹完线后防止板上部的负筋被踩下，应架设马凳铁〔绑在下层钢筋网片上〕，特别
是悬挑板，要严格把握负筋位置，有放射形负筋的，负筋最大间距不大
于规定间距，边缘部位的负筋应锚入墙或梁内 Lae。

遇楼板预留洞＞
300mm 需断铁时，应按图纸设计要求，距洞口 25 ㎜在四周绑扎附加筋，
分别出洞口满足锚固长度；楼板预留洞≤300mm 的洞口，钢筋应绕过洞
口。

E）楼板为双向板时，板下筋依据图纸要求进入支座锚固 Lae。

上铁铺设时留意接头搭接位置，上铁接头位置在跨中 1/3 处穿插搭接。

板筋依据先
铺短跨后铺长跨的原则进展。

F）剪支板的钢筋依据先铺短跨后铺长跨的原则，依据顶板模板的弹线间距，先铺短向受力钢筋，再铺长向受力钢筋和分布钢筋，楼板马凳铁每隔
1.2m 放置一个。

板下筋进墙锚固 150mm。

三、保证质量的措施
1、生产部依据实际进度打算牵头，提出合理的钢筋进场打算，尽可能做到进
场钢筋准时绑扎安装，削减现场钢筋堆放量、生锈量和占用场地量。

2、简洁的节点，按图纸要求和有关标准进展钢筋摆放放样，并对操作工人进
展具体的交底。

3、对钢筋接头的检查，专职质检员、监理公司验收后分别分区打上不同颜色
的标识〔标识所用的印记不得过大，以免影响混凝土与钢筋的握裹力〕，确保每一个接头都为合格品。

4、人员素养保证
施工前技术人员、工长、班组长必需认真生疏、消化图纸，图纸中有疑问的地方，必需在施工前明确；责任师必需对作业人员进展具体的技术交底；
特别工种，如钢筋的焊接等作业人员要持证上岗；加强对作业人员的工程质量意识教育，实行岗位责任制，认真执行质量奖罚制度。

5、材料质量把握
材料质量必需符合设计要求及国家标准，进场材料必需有质量保证书、合格证、复试报告，不合格的材料不得用于本工程。

6、机具质量把握
钢筋连接所用焊机具经检测合格前方可使用，并安排专人做周检、修理、保养，保证机具的工作质量。

四、直接经济效益和社会效益
1、HRB400 三级钢的效益
在机场工程建筑物主体构造施工中，使用三级钢比二级钢要省，板块不大的状况下，一般板都是构造配筋，这就由最小配筋率来把握，最小配筋率与钢筋等级直接相关，大家比较一下会觉察，混凝土等级全都的状况下，二级钢和三级钢相差明显。

以C40 混凝土为例：
承受二级钢时：ρmin ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.26%} ＝ 0.26%
承受三级钢时：ρmin ＝ Max{0.20%, 0.45ft/fy} ＝ Max{0.20%, 0.21%} ＝ 0.21%
板厚为 130mm 时，每米需钢筋量：二级钢 AS =1000*130*0.26%=338mm2，
三级钢 AS
Ⅱ=1000*130*0.21%=273mm2
Ⅲ
板厚为 150mm 时，每米需钢筋量：二级钢 AS =1000*150*0.27%=405mm 2，
三级钢 AS
Ⅱ=1000*150*0.21%=315mm 2
Ⅲ
比较下来，两者的差异很大，使用三级钢比二级钢用钢量大约省 20%左右，而两者单价是相差不多的。

在机场 T3B 工程中，使用 HRB400 钢材约 8 万t，比使用二级钢节约用钢量约 2 万t。

2、直螺纹机械连接的效益
T3B 构造工程Ⅱ、Ⅲ级钢筋中直径≥20 的钢筋连接承受直螺纹套筒接头，其中大直径Ⅲ级钢筋直螺纹连接大局部都是承受剥肋滚轧直螺纹连接，其余承受滚轧直螺纹连接，数量大约为 130 万个。

钢筋接头数量如此巨大，在方案选择上就得着重考虑工期和工作量这两点。

在几种常用的连接方式中冷挤压方法因其现场操作简洁很明显无法满足要求；锥螺纹机械连接和直螺纹机械连接由于现场操作简便，在工期方面都
能满足要求；但直螺纹机械连接与锥螺纹机械连接相比，具有与母材接触面大、框量小的优点，在一样条件下有更好的安全性能；目前直螺纹机械连接有剥肋滚轧直螺纹连接、滚轧直螺纹连接和镦粗螺纹连接三种，镦粗螺纹连接滚轧直螺纹机械连接优点在于工序更简便、一样条件下具有更高的抗拉强度，剥肋滚轧直螺纹机械连接优点在于钢筋加工后的丝扣外表光滑度高毛刺少、丝扣与套筒契合严密框量小。

鉴于工期和构造安全性的双重考虑，施工方案选定剥肋滚轧直螺纹机械连接和滚轧直螺纹机械连接。

所用直螺纹连接套筒材质为 45 号优质碳素构造钢，接头均为 A 级。

试验报告显示，Ⅲ级Φ 40、Φ 32、Φ 28 和Φ 25 钢筋连接所做接头试验结果全部符合 A 级接头强度要求即接头试件抗拉强度实测值大于 1.1 倍的母材抗拉强度标准值且均断于母材，全部 846 组试验中仅有 8 组作双倍复试，经复试试验强度到要求。

各项性能指标与厂家的企业标准所供数据根本吻合。

接头试验和其对应母材试验数据如下表所示：
3、总体效益
经过北京首都国际机场扩建工程的实践检验证明，HRB400 三级钢筋具有强度高，延性好，在用于现浇工程中与混凝土结合握裹力强，在同等混凝土养护条件下，混凝土裂缝小于Ⅱ级钢和小于 I 级钢筋等优点。

同时由于HRB400 三级钢材设计值为 360N/mm ，II 级设计值为 300N/mm ，I 级圆线设计值为 210N/mm 。

所以 HRB400 三级钢筋在现浇工程中，比 II 级钢可节约材料
型号〔Ⅲ级〕 Φ 40 Φ 32 Φ 28 Φ 25 代表数量(个) 105850 89651 68837 119635 试验组数 201 193 167 285
接头试件抗拉强度实 测均值〔Mpa 〕
622.9 620.7 629.8 629 母材抗拉强度标准值 〔MPa 〕
570 570 570 570 备注 全部断于母材 全部断于母材 全部断于母材 全部断于母材
20%，与 I 级线材比可节约钢材 42%以上。

具有工程质量结实、施工便利，省工高效节约本钱的优点。

本工程通过对Ⅲ级钢筋大直径直螺纹连接技术的应用，在现场钢筋接头的加工和安装速度及效率方面，比以往使用其他连接方式有着明显提高；在试验方面，由试验得出的各项数据可以充分验证此项技术在连接性能上的安全牢靠；使我们收到了社会效益和经济效益，并为以后同类工程积存了确定的阅历和量化数据等。