6.4.1 钢 筋
钢筋混凝土结构中使用的钢筋种类很多，通常按生产工艺、力学性能等分成不同的品种。钢筋按生产工艺可分为：热轧钢筋、冷拉钢筋、冷拔钢丝、热处理钢筋、碳素钢丝和钢绞线等。其中后三种用于预应力混凝土结构。
钢筋按化学成分分为：碳素钢钢筋和普通低合金钢钢筋。碳素钢钢筋按含碳量多少，可分为：低碳钢钢筋（含碳量低于0.25%，如3号钢）、中碳钢钢筋（含碳量0.25%～0.7%）和高碳钢钢筋（含碳量0.7%～1.4%）普通低碳钢钢筋是在低碳钢和中碳钢的成分中加入少量合金元素，获得强度高和综合性能好的钢种，其主要品种有20锰硅、40硅2锰钒、45硅2锰钛等。
钢筋按力学性能分为：I级钢筋（235/370级，即屈服点为235 N/mm2；抗拉强度为370 N/mm2）。Ⅱ级钢筋（335/510级）、Ⅲ级钢筋（370/570级）和Ⅳ级钢筋（540/835级）等。此外，钢筋还可按轧制外形分为：光圆钢筋和变形：钢筋（月牙形、螺旋形、人字形钢筋）；按供应形式分为：盘圆钢筋（直径不大于10 mm）和直条钢筋（长度为6～12 m）；钢筋按直径大小可分为：钢丝：（直径3～5 mm）、细钢筋（直径6～12 mm）、中粗钢筋（直径12～20 mm）和粗钢筋（直4径大于20mm）。[HPB235（Ⅰ级），为热轧普通钢筋；HRB335（Ⅱ级），为热轧带肋钢筋；HRB400（Ⅲ级），为热轧带肋钢筋；RRB400（余热处理Ⅲ级），为余热处理带肋钢筋]。钢筋出厂应有出厂证明书或试验报告单。钢筋运到工地后，应根据品种按批分别堆存，不得混杂，并应按施工规范要求对钢筋进行机械性能检验，不符合规定时，应重新分级。钢筋在使用中如发现脆断、焊接性能不良或机械性能显著不正常时，还应检验其化学成分，检验有害成分硫，磷、砷的含量是否超过允许范围。
钢筋工程主要包括：钢筋的加工、钢筋的制备及钢筋的安装成型等。其中钢筋加工一般又包括钢筋的冷处理（现在基本不用）、调直、剪切、弯曲、绑扎及焊接等工序。
随着建筑施工预制装配化和生产工厂化的日益发展，钢筋加工一般都先集中在车间采用流水作业，以便于合理组织生产工艺和釆用新技术，实现钢筋加工的联动化和自动化。
钢筋的加工包括冷拉、冷拔、调直、除锈、切断、弯曲成型、焊接、绑扎等。钢筋加工过程：钢筋的冷加工，有冷拉、冷拔和冷轧，用以提高钢筋强度设计值（表6.8），能节约钢材，满足预应力钢筋的需要。
表6.8 钢筋品种及机械性能
1.钢筋的冷拔，冷拉
钢筋冷拔是用强力将直径为6～8 mm的Ⅰ级光圆钢筋在常温下通过特制的钨合金拔丝模，多次拉拔成比原钢筋直径小的钢丝，使其发生塑形变形。冷拉是纯拉伸的线应力，而冷拔是拉伸和压缩兼有的立体应力。钢筋经过冷拔后，横向压缩、纵向拉伸，钢筋内部晶格产生滑移，抗拉强度标准值可提高50%～90%。但塑性降低，硬度提高。这种经冷拔加工的钢筋称为冷拔低碳钢丝。冷拔低碳钢丝分为甲、乙级，甲级钢丝主要用作预应力混凝土构件的预应力筋，乙级钢丝用于焊接网片和焊接骨架、架立筋、箍筋和构造钢筋。
钢筋的冷拉是在常温下对钢筋进行强力拉伸，拉应力超过钢筋的屈服强度，使钢筋产生塑性变形，以达到调直钢筋适用于混凝土结构中的受拉钢筋：冷拉HRB335、HRB400、RRB400级钢筋适用于预应力混凝土结构中的预应力筋。
冷拉后钢筋有内应力存在，内应力会促进钢筋内的晶体组织调整，经过调整，屈服强度又进一步提高。该晶体组织调整过程称为“时效”。HPB235、HRB335钢筋的时效过程在常温下需15～20 d（称自然时效），但温度在100 °C时只需2 h即完成，因而为加速时效可利用蒸汽、电热等手段进行人工时效。HRB400、RRB400钢筋在自然条件下一般达不到时效的效果，宜用人工时效。一般通电加热至150～200 °C，保持20 min左右即可。
不同炉批的钢筋，不宜用控制冷拉率的方法进行冷拉。多根连接的钢筋，用控制应力的方法进行冷拉时，其控制应力和每根的冷拉率均应符合规定；当用控制冷拉率方法进行冷拉时，实际冷拉率按总长计.钢筋冷拉速度不宜过快，一般以每秒拉长5 mm或每秒增加5 N/mm2拉应力为宜。当拉至控制值时，停车2～3 min后，再行放松，使钢筋晶体组织变形较为完全，以减少钢筋的弹性回缩。预应力钢筋由几段对焊而成时，应在焊接后再进行冷拉，以免因焊接而降低冷拉所获得的强度。
冷拉设备：冷拉设备由拉力设备、承力结构、测量设备和钢筋夹具等部分组成，拉力设备可采用卷扬机或长行程液压千斤顶；承力结构可采用地锚；测力装置可采用弹簧测力计、电子秤或附带油表的液压千斤顶。
式中 Q——冷拉设备能力（kN）；
T——卷扬机能力（kN）；
K'——滑轮组省力系数；
F——冷拉小车与地面的阻力，可实测（kN）。
K'可按下式计算：
式中 f——单个滑车的阻力系数，对青铜轴套的滑车f=1.04；
n——滑车组的工作线数。
2.钢筋接头连接
钢筋接头连接方法有：绑扎连接、焊接连接和机械连接。绑扎连接由于需要较长的搭接长度，浪费钢筋，且连接不可靠，故宜限制使用。焊接连接的方法较多，成本较低，质量可靠，宜优先选用。机械连接无明火作业，设备简单，节约能源，不受气候条件影响，可全天候施工，连接可靠，技术易于掌握，适用范围广，尤其适用于现场焊接有困难的场合。
3.绑扎连接
钢筋搭接处，应在中心及两端用20～22号铁丝扎牢。受拉钢筋绑扎连接的搭接长度，应符合表的规定。
各受力钢筋之间采用绑扎接头时，绑扎接头位置应相互错开。从任一绑扎接头中心至搭接长度l1的1～3倍区段范围内，有绑扎接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积百分率，应符合下列规定：①受拉区不得超过25%；②受压区不得超过50%。绑扎接头中钢筋的横向净距s不应小于钢筋直径d且不应小25 mm。采用绑扎骨架的现浇柱，在柱中及柱与基础交接处，其接头面积允许百分率，经设计单位同意，可适当放宽。绑扎接头区段的长度l范围内，当接头受力钢筋面积百分率超过规定时，应采取专门措施。
表6.9 钢筋绑扎接头长度
