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1、第十届后张预应力学术交流会论文? ? ?年? ? ?级带肋钢筋强度设计取值及其应用建议白生翔?中国建筑科学研究院结构所,北京? ? ? ?提要文中综述了? ? ?级热轧带肋钢筋的性能,国外规范对这类钢筋应用的要求和规定,结合国内的实际情况,提出了钢筋强度设计值和结构中应用的具体建议,供有关标准制订的参考。关键词热轧带肋钢筋,计状况,抗拉强度,钢筋分项系数,构件延性国家标准?”对? !带肋钢筋的规定?与国际标准接轨我国国家标准?一?为了与国际标准? !# ?一? ? ?接轨,开始将? ? ?级带肋钢筋纳入标准,尽管当时国内钢厂尚未生产,但产品标准列入新的钢种是允许的,可导向性的推动钢厂按标准进行
2、研制并投入生产。在几个钢厂取得生产经验后,国家标准? ? ?一? ?正式将? ? ?带肋钢筋列入标准,供用户选用。?热轧带肋钢筋规格、工艺、化学成分和力学性能?钢筋的公称直径范围为? ? ? ? ? ? ,推荐公称直径为? ? ?、? ? ? ?、?、? ? ? ?、?、? ?。、?、? 幻 ?、?们 。?。、? ?。、?。? ? ?国家标准? ?一? ?中包含有两个钢筋牌号? ? ?称为普通热轧带肋钢筋?和? ? ?称为细 晶粒热轧带肋钢筋?。普通热轧钢筋系指?按热轧状态交货的钢筋,其金相组织主要是铁素体加珠光体,不得有影响使用性能的其他组织存在?细 晶粒热轧钢筋系指?在热轧过程中,通过控轧
3、和控冷工艺形成的细晶粒钢筋,其金相组织主要是铁素体加珠光体,不得有影响使用性能的其他组织存在,晶粒度不粗于?级。在工程设计选用钢筋时,应辨明其牌号,在使用中不要混淆。普通热轧带肋钢筋会根据不同的规格,在钢中或多或少地加入钒?、锯?从 ?、钦?不?等微合金元素来实现?而细晶粒热轧带肋钢筋原则上不掺微合金元素而只靠轧制工艺来实现。? ? ? ? ?级热轧带肋钢筋的屈服强度标准值?特征值?凡?产品标准用尺?表示?一?第十届后张预应力学术交流会论文? ?年取为? ?加助?,抗拉强度标准值几?产品标准用凡表示?取为? ?厄业?,断后伸长率?产品标准用?表示?取为巧?,对应于达到抗拉强度的均匀伸长率?产品
4、标准用心表示?取为? ? ?,上述规定值均作为交货检验的最小保证值。此外,该标准还规定?对没有明显屈服强度的钢筋,其屈服强度标准值可采用对应于残余应变? ?时的应力作为其屈服强度的取值。在产品标准中未直接规定热轧带肋钢筋的弹性模量,但在其附录?中,给出了 乓? ?,? ?,用于均匀伸长率的计算。? ? 当满足下列三个要求的钢筋,可用于较高要求的抗震结构的钢筋,其牌号可用? ? ! #表示?实测的钢筋抗拉强度与实测的屈服强度之比广? ? !?嵘?嵘?不刁、于? ?实测的钢筋屈服强度与规定的屈服强度标准值之比? , ?瓜?戳?凡?不大于?钢筋的最大均匀伸长率?今?不小于? ? !。? ?带肋钢筋应
5、在其表面作出标志,依顺序轧上经注册的厂名?或商标?和公称直径毫米数字?钢筋的牌号以阿拉伯数字或阿拉伯数字加英文字母表示,例如?曲? ?、? !? ?、? ?分别以?、?、?表示,而? ? ! ?、? ? ? ?、? 分别以?、?、?表示,厂名以汉语拼音字头表示,公称直径毫米数以阿拉伯数字表示。公称直径不大于?的钢筋,可不轧制标志,可采用挂标牌表示。?国外标准规范对普通钢筋应用的规定?对钢筋外形的规定?按传统习惯,钢筋表面按外形分为光圆钢筋和变形钢筋,变形钢筋的外形有多种型式,例如?等高肋、月牙肋、正交纵横肋、斜向纵横肋、螺旋肋等,我国普遍采用的月牙肋钢筋,它与国际标准要求基本一致,所以我国习惯
6、称为“带肋钢筋”?光圆钢筋与混凝土的粘结性能差,且钢筋本身强度较低,在国际上发达 国家有被逐渐淘 汰 的趋势。欧 洲 规 范? ?一? ? ?提出采用 的钢筋屈服 强度 特征值为? ? ? ?日? ? ? !“,该规范主要提带肋钢筋的性能应符合欧洲标准? ? ?美国规范? ?一? ? ? 规定?除去光面配筋应允许用作螺旋钢筋或预应力筋之外,配筋应为变形钢筋?也应允许配筋由起结构作用的型钢、圆钢管或非圆形截面钢管构成。在国际上,通第十届后张预应力学术交流会论文? ?年常允许采用光面钢丝或变形钢筋的焊接网。日本工业标准? ?己纳入变形钢?吞? ?作为受力钢筋之用。?普通钢筋的强度设计值? ? ?普
7、通钢筋通常是指配置在钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋。? ? ? ? ?普通钢筋的强度设计值是指承载能力极限状态设计表达式中用于计算抗力项的钢筋强度取值。由于设计表达式的形态不同,其含义略有差异,这里对欧洲规范? 一? ?、俄罗斯规范?一? ?一? ?和美国? ? ? !一? ?的规定作介绍如下? ?纵向受力的普通钢筋抗拉强度设计值欧洲规范和俄罗斯规范在抗力项表达式与我 国规范? ?一?相当,在计算中均采用材料强度标准值及其相应的分项?安全?系数的表达式,欧洲规范规定最高的强度级别为? ?,俄罗斯规定的最高强度级别为? ?厄? ?,于是,其钢筋抗拉强度设计值爪,可写为?
8、爪二瓜?乙? ?一? ?式中爪一钢筋受拉屈服强度标准值?特征值? ,通常取统计 分布的? ? ?分位值? ?一钢筋分项?安全?系数?欧洲规范取? ?俄罗斯规范将钢筋分为?类?热轧及余热处理钢筋?和?类?冷变形钢筋? ,瓜? ? ? ?的?类钢筋取?,左二? ? ?的?类钢筋取?巧,?类钢筋取?。美国? ? ?规范采用在抗力项乘以泽度?抗力?降低系数必的形式表达,为了与采用式?一? ?的形式作比较,这里近似取? ?二?必,对受拉控制的截面该规范取沪 ? ? ,相当于? ?二? ,该规范指出,在设计计算中采用纵向受力钢筋的爪不应超过? ? 万? ?在抗震设计中,主张采用瓜不超过? ? ? ?厄?
9、,以避免可能引起脆性的剪切失效或粘结失效。日本建设省从? 年开始计划用五年时间开展“采用高强混凝土和钢筋开发先进的钢筋混凝土建筑”的全 国性研究项 目,目标是生产出 ? ? ? ?高强度、高质量的混凝土和? ? ? ?! #高强度、高质量的钢筋t l l。考察了近年来的日本高层建筑,表明上述研究项目成果己付之实践。2 )纵向受力的普通钢筋抗压强度设计值欧洲规范认为,普通钢筋抗压强度设计值瓜取等于爪。俄罗斯规范认为,从可取等 119-第十届后张预应力学术交流会论文200 8年于吞,但不得大于与受压钢筋周围混凝土压应变相应的强度值,对冷变形钢筋尚应考虑工作条件系数0 . 9;例如,对于瓜50 0N
10、厄unZ的A类钢筋,取东二4 3 5N/n”nZ,但在短期荷载作用下则取从二4 1 5N/ n n n,。美国A CI31 8规范计算轴心受压构件截面抗力时取用纵向受压钢筋的抗压强度标准值从二左。3 )普通钢筋用于受剪、受扭箍筋的抗拉强度设计值普通受剪、受扭箍筋的抗拉强度设计值扬,欧洲规范似乎取为0 . 8爪:俄罗斯规范取为0 . 8儿,且不应大于30 0N /n朋2;美国A CI3 1 8规范取用的普通受剪、受扭箍筋抗拉强度标准值f y W k不应超过60000psi (415N / n n n,),对焊接变形钢丝网不应超过80000psi(5 5ON厄nnZ),作为近似估 计,可认为AC
11、I 3 1 8规范的爪恤“必东长叫刁.75x415二3zoN/n u nZ。各国规范对受剪、受扭普通箍筋抗拉强度设计值的上述限制,均是为了控制正常使用极限状态下构件的斜裂缝宽度,由于各国规范的受剪、受扭承载力计算模式及其参数取值等各不相同,由此对上述限制取值也就导致差异。4)普通钢筋用于约束箍筋的抗拉强度设计值如所周知,在达到一定体积配箍率并满足相关构造规定的条件下,由箍筋包围的混凝土强度将会得到显著的提高,当达到受压的塑性状态时,约束箍筋(包括封闭箍筋、环箍、间接钢筋网等)能充分发挥其屈服强度。日本青山博士根据试验研究后提出的建议 I l:对矩形封闭箍筋和圆形箍筋,其屈服强度标准值的上限分别
12、为70 0N厄unZ和110 0N厄nnZ;美国A cI 3 1 8对各类约束箍筋的屈服强度标准值规定不超过lo o00 0P s i (69 0N/nunZ)。因此,各国规范对约束箍筋的抗拉强度设计值可认为均取用爪。3HRBSOO级带肋钢筋强度设计值的选取及其相关问题建议的强度设计值建议的HR B50 0级带肋钢筋抗拉强度设计值列于表1。表1HRB 5 0 0级带肋钢筋抗拉强度设计值设设计状况况持久、短暂设计状况况偶然状况况抗抗拉钢筋筋纵向钢筋、约束箍筋筋受剪、受扭箍筋筋纵向钢筋、约束箍筋筋受剪、受扭箍筋筋抗抗拉拉几几500 0 0强强度度度度度度度度度度度度度度度度度度度度度度度度度度度度
13、度度度度度度度度度度度度度度f f f f f v或几几435 5 5360 0 0500 0 0360 0 0人人人1.15 5 51.39 9 91.0 0 0 01.39 9 9一 120-第十届后张预应力学术交流会论文20 08年注:表中儿、吞为规范 G B50 01 0的符号,与前文的忘、场等同。3 2建议”R B50 0带肋钢筋抗压强度设计值取用刀=几(东一爪)。3.2建议强度设计值的依据3.2.1为了论证纵向钢筋可利用最高强度设计值,在文【 幻中我们按规范G B50 0 1 0中正截面承载力计算的基本假定和相关规定,按钢筋分项安全系数入二1. 1、1.15、1.2 0作了具体的计
14、算分析后认为:不论y s取为何值,其相应的抗拉强度设计值均可充分利用;鉴于适当提高一些可靠度是国内的共识,HR B50 0带肋钢筋又是介于低强度普通钢筋(左4 0 0 N/ I I n n,凡=l . l)和预应力钢筋(瓜6 50 N/ I I n n,炜=l . 2)之间的一种钢筋,因此,取用入二L1 5是一个适中的取值,既顾及了上述的观点,且石=4 3 5N /n u n,的取值与欧洲规范和俄罗斯规范相一致。由于欧洲规范的荷载分项系数较我 国规范的规定值大,按我国规范并用上述取值设计的构件用钢量仍少于欧洲规范。3.2 .2根据文【 幻对偏心受压正截面承载力的计算分析表明,考虑了规范G BS
15、OO1 0规定的附加偏心距e a条件下,即使进入全截面受压(但不是轴心受压)情况,在截面较大受压边的纵向受压钢筋的应力值基本能达到刀=石;如果能取消该规范第7 . 3 . 1 3条的规定,即不管单向或双向偏心受压构件,均应在单向或双向考虑附加偏心距e a,在这样的前提下,似乎可不必再对轴心受压构件的正截面承载力进行计算。3.2.3如果仍需保留轴心受压构件的正截面承载力的计算,对纵向受压钢筋的抗压强度设计值除取刀=兀外,且尚应与刀=双作比较,并取其中较小值,此处,为对应 于刚到混凝土轴心抗压强度时的混凝土压应变。正如俄罗斯规范所指出的,在短期荷载作用下,取 = 0.00 2(当瓜soN厄unZ时,与我国规范一致);在长期荷载作用下,将随空气介质相对湿度 R H有关,当RH二7 5十4既时,二0 .0 0 3日0 .0 04,显然,由此计算的刀值将大于寿值。因此在保留轴心受压计算时,可否在式中刀解释中注明:当在短期荷载作用下达至 承载育。力极限状态时,应取刀=m i n式, 00
