我国混凝土结构规范中钢筋的优化选择

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1、我国混凝土结构规范中钢筋的优化选择——从汶川震害中钢筋的表现谈起中国建筑科学研究院徐有邻目录一、汶川震害中的钢筋的表现二、混凝土构件的破坏形态与结构安全三、混凝土结构对钢筋性能的要求四、钢筋的优化及应用五、设计规范修订对钢筋的优化选择六、结束语一、汶川震害中的钢筋的表现无约束脆性砌体结构房屋倒塌一、汶川震害中的钢筋的表现配筋圈梁-构造柱围箍约束下的砌体裂而不倒冷拨低碳钢丝圆孔板断裂-坠落一、汶川震害中的钢筋的表现冷轧带肋钢筋圆孔板断裂-悬掛冷轧扭钢筋楼梯板断裂一、汶川震害中的钢筋的表现经受了地震作用的热轧钢筋配筋楼梯板一、汶川震害

2、中的钢筋的表现塌垮结构中热轧钢筋“藕断丝连”的现象一、汶川震害中的钢筋的表现抗倒塌的配筋梁-拉结模型抗倒塌的配筋悬索-拉结模型一、汶川震害中的钢筋的表现抗倒塌的配筋悬臂-拉结模型密箍约束混凝土虽破碎仍能承载少箍约束混凝土柱的压溃一、汶川震害中的钢筋的表现底柱压溃造成楼层下挫一、汶川震害中的钢筋的表现一、汶川震害中的钢筋的表现底柱压溃引起多层框架倒塌二、混凝土构件的破坏形态与结构安全混凝土构件破坏的标志和形态1、弯曲挠度达到构件跨度的1/50延性2、受拉主筋处裂缝宽度达到1.50mm延性3、构件的受拉主筋断裂脆性4、弯曲受压区混凝土受

3、压破碎非延性5、构件腹部受剪斜裂缝宽度达到1.50mm非延性6、斜裂缝末端受压区混凝土破碎非延性7、沿构件斜截面混凝土裂缝、破碎非延性二、混凝土构件的破坏形态与结构安全混凝土构件破坏的标志和形态8、冲切侧面斜裂、顶底面环状裂缝非延性9、沿叠合面、接槎面剪切裂缝非延性10、构件腹部受扭斜裂缝宽度1.50mm延性11、受压构件侧面混凝土裂缝、破碎非延性12、局压面破碎、局压区纵向劈裂非延性13、受拉主筋端部滑脱或其它锚固失效脆性14、受拉主筋在连接处传力性能失效脆性脆性破坏：预兆不明显的突发性破环，危险，与钢筋断裂、锚固和连接失效有关；

4、非延性破坏：有一发展过程，尚无严重后果，通常表现为混凝土的破坏(裂缝、破碎)；延性破坏：表现为过大挠度和裂缝，有很长的发展过程，不危险，与钢筋的变形有关。构件破坏形态与与结构材料性能，特别是钢筋延性有关；钢筋断裂引起的构件解体、结构倒塌，足以影响到结构整体稳固性（Rubustnees），应特别注意。二、混凝土构件的破坏形态与结构安全钢筋达屈服强度fy，仍可继续受力，不致于断裂钢筋达极限（抗拉）强度ft，断裂引起构件解体，则往往导致结构倒塌钢筋最大力下总伸长率(均匀伸长率)δgt，以及强屈比ft/fy，是钢材的延性（变形能力）标志砌体

5、和混凝土是脆性材料，靠钢筋的围箍-约束才能承载受力配箍对混凝土约束造成的被动侧压大幅度提高抗压强度同时改善延性多轴强度准则：侧压为轴力的0.1时，强度将提高为1.8倍；0.2时为3倍；0.3时为5倍二、混凝土构件的破坏形态与结构安全二、混凝土构件的破坏形态与结构安全混凝土的应力状态及其强度混凝土柱中配箍围箍-约束的机理二、混凝土构件的破坏形态与结构安全约束配箍的各种形态圆形螺旋箍方-矩形螺旋箍焊接封闭箍复合连续螺旋箍内圆外方箍多螺箍用混凝土力学指导开发约束混凝土的巨大潜力对钢筋性能提出了新的要求三、混凝土结构对钢筋性能的要求强度：高

6、强钢筋有利于提高承载力，但延性降低延性：变形性能对破坏形态及安全影响；脆性危险；延性安全锚固性能：与混凝土共同受力，决于钢筋外形预应力传递性能：自锚建立起预应力的能力，预应力筋传递长度可焊性：碳当量高时不易焊，冷处理钢筋焊后损失强度机械连接适应性：冷处理表层钢筋太硬，不易加工螺纹且强度损失热稳定性：冷加工、热处理钢筋受热后（焊接、火灾）强度会降低疲劳性能：反复荷载作用强度降低；与材质及外形有关耐久性：钢筋腐蚀影响使用年限，钢筋冷加工及预应力降低耐久性冷弯性能：弯曲或反复弯曲后裂缝、折断，影响施工适应性质量稳定性：规模生产稳定；二次加

7、工匀质性差；作坊式生产最差规格-标志：工程应用中规格短缺，牌号识别困难造成施工不便供货状态：直条筋加工余料，盘卷筋须调直，定长供货减小施工量施工操作：光面筋弯钩施工不便；现场挷扎困难，预制加工便捷成品刚度：细筋施工时易变形移位；焊接网片、预制骨架形状准确经济性：强度价格比（MPa.kg/元），高强钢筋具有价格优势三、混凝土结构对钢筋性能的要求三、混凝土结构对钢筋性能的要求钢筋的强度、伸长率和断裂耗能（1）钢筋强度高承载力大，受制于裂缝-挠度有限制（2）预应力筋可通过预张拉，有条件地利用高强度。（3）断口伸长率为颈缩区残余伸长，不反映

8、钢筋的延性（4）最大力下的总伸长率δgt（均匀伸长率）是延性的真正标志（5）钢筋断裂导致构件解体结构倒塌，延性的重要性不亚于强度（6）钢筋本构关系曲线下积分面积(断裂耗能)综合反映钢筋抗力（7）断裂耗能：热轧钢筋约7000Nm/Kg；