MPa级钢筋溷凝土构件的受力性能及工程应用a

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1、500MPa级钢筋混凝土构件的受力性能及工程应用郑州大学土木工程学院刘立新2010年8月烟台第十届全国混凝土结构教学研讨会交流资料一.概述●混凝土结构是我国工程建设中应用最广泛的结构形式之一，热轧带肋钢筋是混凝土结构中应用最广泛的受力和构造钢筋，据不完全统计，2009年我国热轧钢筋的用量已接近1亿吨。但我国混凝土结构目前所应用的钢筋和混凝土强度比西方发达国家普遍要低1-2个等级，消耗了过多的资源和能源。为尽快改变这种不合理状况，新修订的《混凝土结构设计规范》GB50010-2010列入了500MPa级钢筋。●500MPa级钢筋是我国冶金行

2、业新研制开发的用于非预应力混凝土结构的性能优良的高强度钢筋。分为添加钒、钛等低合金元素轧制的HRB500级和采用控温技术(不加或少加低合金元素)轧制的细晶粒HRBF500级。其抗拉强度标准值为500MPa，强屈比1.2-1.3，断口伸长率d10在15%以上，均匀伸长率dgt大于10%，达到了欧洲规范MC-90规定的S级(优级)延性钢筋指标的要求，也达到了欧洲规范《建筑结构抗震设计规定》ENV-8中对用于抗震结构“H”类高延性钢筋要求均匀伸长率的要求。●长期以来，我国热轧带肋钢筋的品种主要是添加钒、钛等合金元素的普通低合金钢，由于钢筋用量巨

3、大，近年来已造成钒、钛等低合金资源资紧张，价格眀显上涨，对热轧钢筋的生产和应用带来不利影响。●细晶粒热轧带肋钢筋是我国冶金行业研究开发的新型热轧钢筋，这种钢筋生产过程中不需要添加或只需添加很少的钒、钛等合金元素，而是在热轧过程中，通过控轧和控冷工艺轧制成的带肋钢筋，其金相组织主要是铁素体加珠光体，晶粒度不粗于9级。细晶粒热轧带肋钢筋的外形与普通低合金热轧带肋钢筋相同，其强度和延性完全满足混凝土结构对钢筋性能的要求。●用细晶粒热轧带肋钢筋代替我国目前大量使用的普通低合金热轧钢筋可节约国家宝贵的钒、钛等合金元素资源，降低碳当量和钢筋的价格，社

4、会效益和经济效益均十分显著。500MPa级钢筋外形及拉伸试验d=25mm500MPa钢筋d=8mm500MPa钢筋二.500MPa级钢筋用于混凝土结构的试验研究●为了尽快使500MPa级钢筋在工程中得到应用，郑州大学、首钢总公司、中国建筑科学研究院结构所和河南省第一建筑工程有限责任公司从2002年起进行了较为系统的500MPa级钢筋工程应用研究，主要研究内容有500级钢筋混凝土受弯、受剪、受压、预应力构件的受力性能的试验研究，500MPa级钢筋与混凝土粘结锚固性能的试验研究，500级钢筋焊接和机械连接性能的试验研究等，提出了500MPa级

5、钢筋在工程设计、施工中的主要技术参数，为规范修订提供依据。1.500MPa级钢筋混凝土受弯构件的受力性能●简支梁和连续梁的受弯试验表明，500MPa级钢筋混凝土受弯构件的受力性能和普通热轧带肋钢筋混凝土构件基本相同，受弯承载力可按《混凝土结构设计规范》GB50010中规定的受弯构件正截面承载力计算公式计算；取抗拉设计强度fy=435MPa，受弯承载力有足够的安全储备。●受弯构件的挠度和裂缝宽度仍可按规范规定的公式计算（裂缝计算公式适当修改），在常用配筋率情况下，采用500MPa级钢筋混凝土受弯构件在正常使用极限状态下的挠度和裂缝宽度可满足

6、现行规范规定的挠度限值。●500MPa级钢筋有很好的延性，受弯构件塑性鉸有足够的转动能力，在超静定结构中可形成破坏机构，实现完全的塑性内力重分布，可用于考虑塑性内力重分布设计的结构。2.500MPa级钢筋混凝土受剪构件的受力性能●通过7根不同剪跨比和不同配箍率受剪构件的试验表明，用500MPa级钢筋作抗剪箍筋的混凝土构件的受剪性能和普通钢筋基本相同，受剪承载力仍可按《混凝土结构设计规范》GB50010中规定的斜截面承载力计算公式计算，为控制斜裂缝的宽度，建议在受剪承载力计算中取箍筋屈服强度设计值fyv=360MPa。注：新修订规范的抗剪公

7、式进行了修改。3500MPa级钢筋混凝土受压构件的受力性能●对30根配有500MPa级纵向受力钢筋的轴心受压短柱(混凝土强度等级为C30~C80，受压钢筋配筋率(0.2%~5.2%)的试验结果表明，在配有纵筋的受压构件中，混凝土的受压的峰值应变有所提高；当轴心压力增大到破坏荷载的90%左右时，柱侧面混凝土出现纵向裂缝，此时混凝土的压应变已达到0.0025，纵向受压钢筋的应力已达到500MPa；临近破坏时，混凝土出现多条纵向裂缝，纵向受压钢筋达到屈服强度，说明在轴心受压短柱中钢筋和混凝土的强度均能得到较好发挥。●因此在配有500MPa级钢筋

8、的混凝土受压构件中，钢筋的抗压强度设计值可按我国混凝土结构设计规范的规定，取热轧钢筋的材料性能分项系数1.15，则可取500MPa级钢筋抗压强度设计值为fy’=500/1.15≌435MPa，