鋼混結(jié)構(gòu)中的鋼筋選擇

李金濤

（河海大學(xué)，江蘇 南京 210098）

1 我國鋼筋產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀

我國鋼筋的發(fā)展歷程經(jīng)歷了從建國初期低強(qiáng)度的Ⅰ級光面碳素鋼Q235，到低合金鋼種鋼筋、20MnSiⅡ級鋼筋、20MnTi 微合金化Ⅲ級鋼筋、余熱處理Ⅲ級鋼筋、V-N 微合金化HRB500高強(qiáng)鋼筋，直至21世紀(jì)初的熱軋微合金帶肋鋼筋、余熱處理帶肋鋼筋和細(xì)晶帶肋鋼筋，以及我國目前已研制出的HRB400E抗震鋼筋。我國的鋼筋產(chǎn)業(yè)得到了良好的發(fā)展，在工藝、技術(shù)和品種上取得了重大的進(jìn)步。

2 混凝土結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求

2.1 規(guī)格

鋼筋應(yīng)當(dāng)具有多樣化的規(guī)格，以滿足不同的建設(shè)施工需要。

2.2 強(qiáng)度

鋼筋的強(qiáng)度是影響鋼混結(jié)構(gòu)承載力的重要因素。一般受力鋼筋的強(qiáng)度越高，性能越好，但當(dāng)強(qiáng)度過高時高應(yīng)力將會導(dǎo)致鋼筋過大的變形和裂縫。故普通混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的設(shè)計強(qiáng)度限為360MPa。

2.3 延性

延性代表鋼筋的變形能力，影響該指標(biāo)的因素有很多，材質(zhì)是主要因素。提高碳的含量雖然可以大大提高鋼筋強(qiáng)度，但是延性會降低。熱軋低碳鋼筋強(qiáng)度很低但延性最好。冷加工和熱處理可提高鋼筋強(qiáng)度，但延性會大幅降低?？拐痄摻钜缶哂辛己玫难有裕瑥?qiáng)屈比≥1.30。

2.4 剛度

鋼筋骨架網(wǎng)鋪的剛度是影響施工的重要因素。剛度較小，施工現(xiàn)場的踩踏、振搗等擾動會引起鋼筋移位，影響鋼混結(jié)構(gòu)性能。

2.5 錨固性能

鋼筋能夠和混凝土共同受力，是因為有錨固的作用。錨固作用由咬合力、膠結(jié)力和摩擦力組成，旋扭鋼絞線和等高肋鋼筋以咬合作用為主，錨固性能高。光面鋼筋滑移較大，主要靠膠結(jié)力和摩擦力作用，錨固性能低。

2.6 耐久性

耐久性的主要表現(xiàn)是鋼筋的抗銹蝕性。要在高應(yīng)力狀態(tài)下受力的預(yù)應(yīng)力鋼筋，受到的銹蝕影響較大。直徑較細(xì)的鋼筋，易收到銹蝕影響。此外，用于水工、市政、港工及化工的鋼筋具有更高的耐久性要求。

2.7 疲勞性能

鋼筋的疲勞性能對承受動力荷載的結(jié)構(gòu)有較大影響。表面平滑的鋼筋康疲勞性較好，對于表面變化較大的鋼筋，疲勞破壞主要發(fā)生在容易集中應(yīng)力的表面突變出。

2.8 冷彎性能

冷彎性是鋼筋在加工時的一種表現(xiàn)，鋼筋在做彎鉤、彎折時，應(yīng)具有不折斷、不裂縫的性能。冷加工鋼筋的冷彎性能最差，低強(qiáng)度的熱軋鋼筋較好。

2.9 焊接性能

焊接性是影響鋼筋在應(yīng)用時的因素。鋼筋中碳含量較高時焊接性能較差，超過0.55%則不可焊接。應(yīng)當(dāng)注意的是，對于利用冷加工或熱處理強(qiáng)化過的鋼筋，焊接會導(dǎo)致焊接處強(qiáng)度降低。

2.10 經(jīng)濟(jì)性

鋼筋的綜合性能價格比、材料的價格及后期維護(hù)費用都是鋼混結(jié)構(gòu)中鋼筋經(jīng)濟(jì)性的體現(xiàn)。

3 我國鋼筋的發(fā)展趨勢

隨著我國綜合國力的日益增強(qiáng)，建筑業(yè)更加注重結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，用鋼量顯著增加。鋼混結(jié)構(gòu)對鋼筋性能的要求已由單純的追求強(qiáng)度到鋼筋的綜合性能指標(biāo)。均勻伸長率和強(qiáng)屈比已成為衡量鋼筋延性的重要指標(biāo)。

我國房地產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，直徑小于12mm的構(gòu)造筋、分布筋、墻配筋的需求將大幅增加。高層建筑、海洋平臺、水壩、橋墩等大型土建工程需要直徑40mm以上的粗鋼筋，該市場需求也將明顯增多。

現(xiàn)代鋼混結(jié)構(gòu)趨向大跨重載，高強(qiáng)鋼筋能有效節(jié)約鋼筋用量，減少鋼筋加工和物流運(yùn)輸，節(jié)約煤、水、土地等能源的消耗。2013年底，我國建筑工程中將淘汰335MPa級鋼筋，2015年底，高強(qiáng)鋼筋的使用量將大于建筑用鋼筋總量的65%。鋼筋半成品、防腐技術(shù)、鏈接技術(shù)將大大減少現(xiàn)場工作量和維護(hù)工作，擁有廣闊的市場。

4 鋼混結(jié)構(gòu)用鋼筋的合理選擇

4.1 預(yù)應(yīng)力鋼筋

在預(yù)應(yīng)力預(yù)制版類結(jié)構(gòu)始終的鋼筋中，650級冷加工鋼筋的延性和錨固性能都優(yōu)于冷拔低碳光圓鋼絲，但加工費用偏高，并且其強(qiáng)度價格比最低，因此不是最佳的選擇。冷軋帶肋鋼筋的母材為Q235盤條，很難控制質(zhì)量的穩(wěn)定性，導(dǎo)致該鋼筋的應(yīng)用受限。在選擇預(yù)應(yīng)力預(yù)制版類結(jié)構(gòu)中的鋼筋時，綜合性能和經(jīng)濟(jì)效益為考慮的主要因素，在滿足每肋至少置一根鋼筋、最小配筋率等基本設(shè)計要求的情況下，最好選擇三股鋼絞線或中、高強(qiáng)度的鋼絲。

4.2 非預(yù)應(yīng)力鋼筋

長期以來，我國不生產(chǎn)φ12 以下的Ⅱ級鋼筋，只能用配筋率較高的I 級鋼筋。550級的冷拔螺旋鋼筋和冷軋帶肋鋼筋比I 級鋼筋的強(qiáng)度大，配筋率低，強(qiáng)度價格比增加了26%，因此應(yīng)用廣泛。新Ⅲ級鋼筋的配筋率進(jìn)一步降低，較 I 級鋼筋的強(qiáng)度價格比提高了44%。從綜合指標(biāo)來看，冷加工鋼筋提高強(qiáng)度的方法是大幅度降低其延性，綜合性能不如新Ⅲ級鋼筋。綜上，鋼筋在非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，應(yīng)以新Ⅲ級鋼筋為主。

4.3 強(qiáng)錨固性鋼筋

增強(qiáng)鋼筋與混凝土結(jié)構(gòu)的錨固作用，防止混凝土的裂縫與滑脫。螺旋肋鋼筋的表面有凸起的多條螺旋肋，與混凝土以咬合作用進(jìn)行錨固，不易滑移和破裂。該鋼筋基面積削弱較少，肋面積大，并且具有較高的強(qiáng)度和剛度，延性好，在強(qiáng)拉伸時仍可承受大的載力，可用于抗震建筑。

5 結(jié)語

目前，我國建筑業(yè)正在大力發(fā)展節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈。高強(qiáng)鋼筋的推廣和鋼筋綜合指標(biāo)的追求更有助于工程建設(shè)的科學(xué)發(fā)展。

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