新修订《混凝土结构设计规范》采用HRB400级钢筋简介.doc

施工技术 2001年第10期新修订混凝土结构设计规范采用400级钢筋简介李明顺,白生翔,徐有邻(中国建筑科学研究院,北京100013)摘要对新修订的混凝土结构设计规范中,关于400级钢筋在钢筋混凝土结构中应用的有关规作了简要阐述。关键词钢筋;400级钢筋;强度;连接;规范中图分类号318+ 4;511 3文献标识码1、混凝土结构设计规范的局部修订与全面修订混凝土结构设计规范(10- 89)是建设部于1989年颁布实施的国家标准。该规范颁布后经历了两次局部修订,其中一次是1993年的局部修订,重点是完善混凝土结构构件抗震条款的内容;另一次是1996年局部修订,重点是补充400级钢筋(当时称为新级钢筋),这是为配合1995年7月原冶金工业部和建设部联合发出“关于推广应用400新级钢筋的通知”实施的配套措施。在此之前,原冶金工业部曾以行业标准形式于1993年发布了混凝土结构400级钢筋应用技术规程(9072-93)。从1997年开始对混凝土结构设计规范(10 89)进行了全面修订,并于2000年11月由建设部标准定额司组织审查通过,现正在报批。因此,如从原冶金工业部1993年行业标准算起,推广400级钢筋已经历了8年左右的时间,不能不说是一个漫长的过程。2、400级钢筋性能指标符合混凝土结构设计的基本要求400级钢筋之所以称之为新级钢筋,是因为历史上曾经有过级钢筋。当时的牌号是25,因其碳当量偏高且可焊性较差,其屈服强度也由原来400降为370。那时仅有少量实际应用,绝大多数工程仍偏爱采用性能较好的级热轧带肋钢筋。在国家标准钢筋混凝土用热轧带肋钢筋(1499 91)中正式将20、20、253个牌号以强度等级400表示为新级钢筋。这里将25钢筋提升了强度级别,且与20、20钢筋并列,在推广应用中仍然有难度。为此,在设计规范1996年的局部修订中已不再列入25这个牌号。为了与混凝土结构设计规范的修订相协调,经修订后的国家标准钢筋混凝土用热轧带肋钢筋(1499 1998)正式颁布,明确采用335、400、5003个强度级别。其中的335等同于原来335,即习称的级钢筋;增加了500钢筋,它仅是1种规划生产的钢筋。400级钢筋作为更新换代的产品,它包含有:20、20、203个牌号,由于它们的化学成分有微量的、,故称400为含微合金元素的热轧带肋钢筋。由于它们的力学性能、工艺指标均与国际标准基本接轨,其性能完全能满足钢筋混凝土结构可靠性的要求。国际上几个发达国家的混凝土结构设计规范也均采用这个强度级别的钢筋作为主要受力钢筋。3、 采用400级钢筋是适当提高混凝土结构安全储备的有力措施我国建筑结构可靠度现行水准可用20世纪90年代前的有关国家标准为尺度来衡量。由于90年代以来我国国民经济快速发展,综合国力增强,适当提高建筑结构可靠度水准不仅应该,而且完全可行。同步进行全面修订的建筑结构可靠度设计统一标准(报批稿)、建筑结构荷载规范(9 87)、混凝土结构设计规范等有关国家标准,按建设部召开的建筑结构设计可靠度研讨会精神,均作了调整与适量的提高。混凝土结构可靠度水准始终与建筑每2用钢量多少紧密相关。由于采用了400级钢筋,它将比335级钢筋少用钢筋10%15%左右;通过试设计比较,混凝土结构设计中将混凝土分项系数由1.35提高到1.40,且取消了混凝土弯曲抗压强度cm,楼面活荷载由1 5/ 2提高为2 0/ 2,可靠度指标提高了约0. 6。此时,住宅建筑平均用钢量较原规范并采用400级钢筋的条件下约增加10%左右。如果按新修订的规范而仍采用335级钢筋,则其用钢量会增加将近20%。因此,可以说采用400级钢筋是提高混凝土结构可靠度水准的一项有力措施。4、 新修订混凝土结构设计规范将400级钢筋列为主导钢筋新修订的混凝土结构设计规范为适应我国经济建设发展及促进科技进步,在钢筋的品种上作了重要调整。规范将推荐高质量的400级钢筋和高强度、低松弛的预应力钢绞线作为混凝土结构配筋的主导钢筋,同时取消了应用多年的各类冷拉钢筋;此外,对冷拔、冷轧、冷扭等冷加工钢筋,将不再列入该规范的钢筋表,而注明应另见专门规程,以示区别。在新规范中,对钢筋的选用作了如下规定:普通钢筋宜采用400级和335级钢筋,也可采用235级(原级钢筋)和400级(即余热处理钢筋)钢筋;预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝,也可采用热处理钢筋。对400级钢筋,设计强度取360;对335级钢筋,设计强度由原规范取310改为300。在抗震设防区使用,尚应满足下列要求:钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1 25;钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1 30。值得一提的是:根据国内主要几个生产400级钢筋钢厂的试验统计信息表明,它们均有较大的把握生产出符合上述抗震要求的钢筋。此外,在最大应力下相应的均匀伸长率均达到10%以上。这就是说,它已达到了欧洲规范建筑结构抗震设计规定 8中对“”类延性(高延性)设计时采用钢筋的均匀伸长率9%的附加要求。试验,得出了各种措施对缩短锚固长度的折减系数值,供选择采用。其内容是以大量试验研究成果为基础,结合工程试点应用中的经验,并遵照规范(10- 89)的编制原则和编制依据,经充分协调后确定的。其主要补充内容有:钢筋设计强度取值;钢筋混凝土受弯、偏压及偏拉构件的裂缝宽度计算;钢筋的锚固长度及减少锚固长度的机构锚固措施;钢筋的焊接方法和焊接工艺规定等。5、 小直径400级钢筋为配置箍筋提供了合适的选材条件由于过去生产的带肋钢筋多为粗直径的,因此混凝土结构中采用的箍筋主要是原级钢筋。现在热轧带肋钢筋的直径已从6、8、10、直到50,规格较为齐全。其中小直径钢筋适宜用作箍筋或墙、板类构件配筋。为此,新设计规范规定:箍筋抗拉强度设计值可取为360,废除了原规范规定取值不得大于310的规定。同时,新规范对构件受剪承载力设计公式作了相应的调整,以保证结构的可靠度要求。6、 最小配筋率的规定混凝土结构中所需配置的纵向受力钢筋和箍筋,除应符合设计计算的要求外,尚应满足规范规定的最小配筋率要求。新规范对此作了规定:对受弯构件、受拉构件的受拉钢筋最小配筋率取为0 2%和0 45 两者中的较大者;对受压构件的全部纵向钢筋最小配筋率取为0 6%和0 09/两者中的较大者;对受弯构件的箍筋最小配筋率取为0 24 等。上述新规定合理地反映了最小配筋率与钢筋和混凝土强度有关。由此看出:钢筋的强度高时,其最小配筋率会有所减小。对抗震设计,为了保证结构所需延性要求,最小配筋率要比上述静力要求有所提高。7、 钢筋连接目前国内常用的钢筋连接方式有机械连接、绑扎搭接连接及焊接连接3大类。在20世纪80年代之前,钢筋连接首推焊接连接,其成本较低。90年代以来,国外和国内机械连接方式发展迅速,其突出优点是连接质量好,而焊接连接的质量因受电流波动、工艺水平及天气影响等,其质量波动较大。绑扎搭接连接是传统的连接方式,它在符合搭接要求时,传力的性能是可以满足要求的。为此,在新规范中对连接方式的顺序作了调整,即:钢筋的接头可采用机械连接接头、绑扎搭接接头和焊接接头。同时还规定:轴心受拉及小偏心受拉杆件的受力钢筋不得采用绑扎的搭接接头;当受拉钢筋直径大于28及受压钢筋的直径大于32时,不宜采用绑扎的搭接接头。对上述3种连接方式,总的基本要求是:接头宜设置在受力较小处,且依据其连接的可靠性程度,分别规定了连接接头的设置位置及接头钢筋面积百分率的要求。对400级和335级钢筋的连接方式及要求完全相同。8、 结语综上所述,400级钢筋可应用于非抗震和抗震设防地区的工业与民用建筑和一般构筑物,可适用于作纵向受力钢筋和箍筋,也可用于各种要求的构造钢筋。通过调研、试验和工程实践,保证400级钢筋质量的基本措施是:在钢筋的化学成分中应控制掺入微合金元素、的掺量,以实现细化晶粒、提高强度、改善延性,同时碳当量不超过规定限值;对细直径钢筋,应采用高速线材轧制,以满足延性、冷弯以及加工制作的要求。新修订的设计规范就是基于400级钢筋性能的优越性,并视其为与国际接轨的产品而推荐采用的。希望各生产钢厂坚持质量第一的方针,严格执行国家标准1499 1998