600MPa級高強鋼筋設(shè)計計算實例與經(jīng)濟性分析

朱 華 （安徽省建筑科學(xué)研究設(shè)計院，安徽 合肥 230000）

1 引言

高強鋼筋的使用作為建筑業(yè)的一項新技術(shù)，在2017年被住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部列為國家重點推廣的十項新技術(shù)之一。本文從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度，通過分別建立梁、板結(jié)構(gòu)模型，用600MPa級高強鋼筋來代替400MPa級鋼筋在梁、板中的應(yīng)用，分析鋼筋用量與鋼筋強度的關(guān)系，以及600MPa級高強鋼筋的經(jīng)濟性。

2 計算模型

2.1 梁計算模型

2.1.1 結(jié)構(gòu)布置

通過建立各種跨度的一層模型來對比6m、9m、12m、15m和18m跨的梁，在分別采用HRB400和HTRB600鋼筋時，其鋼筋用量情況。為保證各種跨度梁截面的合理性和分析結(jié)果的可比性，梁高均取為梁跨的1/15，梁寬度取為梁高的1/3～1/2，混凝土強度等級均為C30。各模型平面布置圖如圖1所示，各種跨度的梁截面見表1所示。

圖1 各種跨度梁平面布置圖

2.1.2 荷載條件

梁上樓板厚度取120mm計算，樓面恒載（裝修荷載）取1.5kN/m2,樓面活載取2.0kN/m2，次梁間距均取為3m。不考慮地震和風(fēng)荷載的作用。

2.2 板計算模型

2.2.1 結(jié)構(gòu)布置

通過建立4m～9m跨的板來對比分析分別采用HRB400和HTRB600鋼筋時，板中鋼筋用量的情況。同樣，為保證數(shù)據(jù)的可比性，板厚統(tǒng)一取為板跨的1/40,混凝土強度等級均為C30。板跨與板厚的對應(yīng)關(guān)系見表2所示。各種跨度板的平面示意圖如圖2所示。

各種跨度板與板厚對應(yīng)關(guān)系 表2

2.2.2 荷載條件

板面荷載條件取兩種工況計算，工況一為樓面恒載（裝修荷載）取1.5kN/m2,樓面活載取2.0kN/m2；工況二為樓面恒載（裝修荷載）取1.5kN/m2,樓面活載取3.5kN/m2。樓板四周均按固支計算。本模型中樓板均以雙向板進行分析計算。

圖2 4m～9m板跨示意圖

3 設(shè)計計算分析

3.1 梁計算結(jié)果

本模型計算軟件采用PKPM V3.1.6版進行分析計算，PKPM軟件中可直接選取HRB400級鋼筋和HTRB600級鋼筋進行模型的配筋計算，對各種跨度梁分別計算出采用兩種不同強度等級鋼筋時，其支座和跨中的最大配筋率情況，計算結(jié)果如表3所示。

3.2 板計算結(jié)果

兩種工況下各種跨度樓板按四周固支的雙向板模型進行計算的配筋結(jié)果見表4和表5所示，其中當(dāng)板的計算配筋率不足0.2%時，則取0.2%為其構(gòu)造配筋率。

4 經(jīng)濟性分析

4.1 梁經(jīng)濟性比較

對梁中采用HRB400和HTRB600兩種級別鋼筋時，其用鋼量進行對比，對比結(jié)果見表6所示。表中鋼筋節(jié)約量計算公式如下：（HTRB600鋼筋用量-HRB400鋼筋用量）/HRB400鋼筋用量×100%。由表6中可知，與HRB400鋼筋相比，采用HTRB600鋼筋后，梁的支座鋼筋與跨中鋼筋的用鋼量均可節(jié)約30%～40%之間。

不同跨度梁分別采用兩種級別鋼筋時配筋率計算結(jié)果 表3

工況一下板配筋計算結(jié)果 表4

工況二下板配筋計算結(jié)果 表5

梁鋼筋用量對比表 表6

板鋼筋用量對比表 表7

4.2 板經(jīng)濟性比較

對于樓板的支座鋼筋而言，支座鋼筋主要為計算配筋。在工況一下，由于活載較小，部分支座處仍為構(gòu)造配筋，當(dāng)采用HTRB600級鋼筋后，板支座鋼筋用鋼量相比于HRB400級鋼筋可節(jié)約10%～30%，在工況二下，活載較大，支座處都為計算配筋，其用鋼量可節(jié)約30%以上。然而對于板底鋼筋而言，無論是采用HRB400級鋼筋還是HTRB600級鋼筋，板底鋼筋均為構(gòu)造配筋，故板底采用HTRB600級高強鋼筋并不比采用HRB400級鋼筋節(jié)省。板鋼筋用量對比見表7所示。

5 結(jié)語

本文通過建立34個模型來對比分析采用HTRB600級與HRB400級鋼筋在梁板中其用鋼量的區(qū)別。通過對比分析可知，HTRB600級高強鋼筋應(yīng)用于梁中，可比普通HRB400級鋼筋節(jié)約30%左右的用鋼量。在樓板中，用HTRB600級高強鋼筋代替普通HRB400級鋼筋，對于樓板支座處鋼筋鋼用量也可節(jié)約10%～30%，而對于樓板板底處鋼筋用量，由于板底鋼筋在采用普通HRB400級鋼筋時，一般已是構(gòu)造配筋，此時則無需再采用HTRB600級高強鋼筋來代替。