混凝土结构设计中三级钢应用

1、浅谈混凝土结构设计中三级钢应用朱连军 （中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院 河南 郑州 450052 ）【摘 要】文章从钢筋强度对比及结合规范要求，并通过对比说明了三级钢的优越性。 【关键词】三级钢；强度；配筋率 建筑结构可靠度设计统一标准中已明确 ， 设计应符合技术先进、 经济合理、安全适用、确保质量，经济合理怎样才能做的更好呢？ 在提 倡节约型社会低 碳 社 会 的 今 天 ，建 筑 设 计 如 何 更 经 济 ，成 了 摆 在 广 大 设计人员尤其是对结构设计人员面前的一个问题 。 目前，国家正大力 推广使用 HRB400 三级钢筋，本文从设计、造价两方面进行阐述，论证 了三级钢筋推

2、广应用的巨大潜力。 通 过 近 十 年 的 推 广 应 用 ，HRB400 级 钢 筋 ( 级 钢 筋 ) 的 应 用 量 已 经占到相当的比例。 据部分工程项目统 计 表 明 ，HRB400 级 钢 筋 在 框 架结构中梁柱钢筋的使用量占到总工程的 50% ，在混凝土板中的使用 量占到总工程量的 25% 。 由此可以看出，用于混凝土板中的小直径的 钢筋使用量占总工程量份额较小，是今后的重点推广应用方向。 1、混凝土结构设计规范的修订情况 在混凝土结构设计规范(GB50010-2002)( 以下简称“规范”) 中修 订了 HRB400 级钢筋最小配筋率，使 HRB400 级钢筋的推广有更明显

3、的优势，规范规定：普通钢筋宜采用 HRB400 级和 HRB335 级钢筋，也 可 采 用 HPB235 级 钢 筋 和 RRB400 级 钢 筋 ， 提 倡 使 用 HRB400 级 钢 筋。 1.1 钢筋的强度 规范中钢筋的强度标准值及强度设计值见表 1 。 表 1 普通钢筋强度设计值（N/mm2）种类 fy 210 300 360 360 fy ' 210 300 360 360 HPB235(Q235) 热轧钢筋 HRB335 HRB 400 (20MnSiV 、20MnSiNb 、) RRB 400 (K20MnSi) 从 表 1 可 以 看 出 ，HRB400 的 强 度

4、设 计 值 比 HRB235 级 钢 筋 和 HRB335 级钢筋分别提高了 71% 和 16% 。 1.2 最小配筋率 在规 范 中 钢 筋 混 凝 土 结 构 构 件 中 纵 向 受 力 钢 筋 的 最 小 配 筋 率 (%) 见表 2 。 表2 受力类型 受压构件 全部纵向钢筋 一侧纵向钢筋 最小配筋百分率 量 ：HRB235 级 钢 筋 为 162.1kg/m3 ；HRB400 级 钢 筋 为 108.2kg/m3， HRB400 级钢筋比 HRB235 级 钢 筋 节 约 了 53.9kg/m3，占 HRB235 级 钢 筋用量的 33% ，经济效益非常可观。 从实际工程应用的统计分

5、析中发 现：HRB400 级钢筋在混凝土楼板中的应用不足 20% ， 分 析 原 因 主 要 有以下几点： HRB235 级 钢 筋 在 几 十 年 的 应 用 中 ，使 得 设 计 、施 工 及 建 设 单 位习惯认为板的配筋，就应该用 级钢 (HPB235) 。 2.2 钢筋混凝土框架结构 框 架 梁 及 次 梁 的 含 钢 量 在 工 程 中 可 占 到 总 用 钢 量 的 25% 30% 。 一般情况下，梁的纵钢筋受强度控制，钢材的强度越高，其经济 性越好， 基本上呈线性关系。 在实际工程中， 梁的纵筋一般用 HRB335 ，如采用 HRB400 级钢筋，其强度比为 360/300 。

6、 从理论上讲， 可节约用钢量的 20% 。 这也是 HRB400 级钢筋能在工程中广泛应用的 原因之一。 或者在钢筋用量不变的情况下，适当减小梁的高度，可相应 减少混凝土用量，同样可降低造价。 框架柱的纵向配筋是受最小配筋率控制的 ( 特殊情况 例 外 ：如 顶层边框架柱 ) 。 根据规范要求，当采用 HRB400 级钢筋 时 ，表 中 系 数允许减少 0.1 ， 这样， 采用 HRB400 级钢筋的框架柱， 也可比采用 HRB335 级钢筋节约 10% 。 在跨度较大的边柱及角柱以及抗震等级为 二 级 以 上 的 柱 ，柱 纵 筋 配 筋 率 往 往 大 于 构 造 配 筋 ，采 用 HRB

7、400 级 钢 较 HRB335 级钢筋节约 15% 。 在 混 凝 土 结 构 中 的 框 架 梁 、柱 的 箍 筋 ，在 框 架 结 构 中 占 有 较 高 的比例，目前工程中广泛采用 HRB335 级钢筋。 由于 HRB400 级钢筋 的优良机械性能和更高的强度，将会得到广 泛 的 应 用 。 HRB335 级 钢 筋和 HRB400 级钢筋在各抗震等级的面积配箍率见表 3 。 表 3 框架梁沿梁全长箍筋面积配筋率抗震等级 一级抗震 二级抗震 三、四级抗震 HPB235 级钢筋 1.428×10 ft -3 HRB400 级钢筋 0.833×10-3ft 0.778&

8、#215;10-3ft 0.722×10-3ft 1.333×10-3ft 1.238×10 ft -3 0.6 0.2 0.2 和 45ft/fy 中的较大值 受弯构件、偏心受拉、轴心受拉构件一侧的 注 ： 受 压 构 件 全 部 纵 向 受 力 钢 筋 最 小 配 筋 百 分 率 ， 当 采 用 HRB400 级 、 RRB400 级钢筋时，应按表中规定减小 0.1。 从 表 3 可 以 看 出 ，一 般 框 架 梁 的 面 积 配 箍 率 可 减 少 0.08% ，在 工 程中采用 8200 的配箍，其面积配箍率已达 0.26% ，由此可见，面 积 配箍率对

9、 框 架 梁 箍 筋 影 响 不 大 ， 但 其 较 高 的 强 度 会 带 来 更 高 的 安 全 性。 框架柱柱端箍筋加密区体积一级不应小于 0.8% ， 二级不应 小 于 0.6% ，三、四级不应小于 0.4% 。 根据体积配箍率计算公式 vv fc /fyv 式中 fyv 为箍筋或拉筋抗拉强度设计值， 使用三级 钢 较 一 级 钢 可 节 省 30% 。 2.3 剪力墙结构 剪力墙结构中的梁板同框架结构的梁板 。 三级剪力墙和一、二级 剪力墙非加强区的配筋受构造配筋率控制，与钢筋的强度无关。 采用 HRB400 级钢筋和采用 HPB235 级钢筋的配筋量相同， 但其安全性提 高很多。

10、只有在 一 、二 级 剪 力 墙 底 部 加 强 的 约 束 边 缘 构 件 中 ，箍 筋 的 配 置 量有所影响，两者相差 40% 左 右 ，但 该 部 分 在 整 个 工 程 中 所 占 比 例 不 大，节约钢材量很有限。 （下转第 612 页） 可见，在受压构件中，HRB400 级全部纵向配筋百分率可为 0.5% 。 2 2.1 HRB400 级钢筋在各种结构体系中的应用。 钢筋混凝土楼板的应用 从以上规范修订分析，HRB400 级钢筋 无 论 是 强 度 值 和 构 件 的 配筋率都比 HRB235 级钢筋有着绝对优势。 在一般的民用建筑中，采 用 HRB400 级钢钢筋， 基本就是混

11、凝土最小配筋率， 从理论上分析， HRB400 级钢筋的强度比 HRB235 级钢筋高 71% ，但 实 际 工 程 中 受 构 造措施的影响，不可能达到如此高的经济性，下面以实际工程为例：某 办 公 楼 双 向 板 3600×5100 ，板 厚 100m ，采 用 C30 混 凝 土 ，其 实 际 用 钢 625 2010 年 第3期 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 教学研究 科技信息 改变课堂教学方法，有效预防师生感情障碍。 传统的“师道尊严” 影响着许多教师对学生的态度。 有些老师习惯以威严的姿态出现在学 生 面 前 唯 教 师 独 尊

12、 ，这 种 情 况 会 使 学 生 对 教 师 敬 而 远 之 , 内 心 躲 避 老 师 , 易 产 生 冷 漠 沉 闷 的 课 堂 心 理 环 境 , 学 生 迫 于 教 师 的 “威 慑 ”力 量 , 只 得乖乖地坐着 , 应付性地听课。 其中“明智”的学生会“接收式”地听课 ; 有些学生可能会产生一种不安的心理 , 本能地采取防卫性的躲避态度 , 注意力难以集中在地理学习上。 因此 , 教师应改变传统的“师道尊 严 ” 观点 , 放下架子 , 与学生建立起平等的、朋友式的新型师生关系。 在课堂 组织过程中，概念提出可以由学生提出，也可以由教师提出，老师对课 堂的控制可松可 紧 ，课 堂

13、 有 时 以 学 生 之 间 的 作 用 为 主 ，有 时 以 老 师 和 学生之间的作用为主。 充分体现师生互动、平等的课堂心理环境，让学 生轻松、愉快地参与地理教学活动。 4.3 优化教学手段，引导学生积极参与。 在教学过程之中，教 师 首 先 要了解、理解、关爱、尊重、宽容学生。 了解是理解、尊重、宽容的基础。 中学生的脑细胞虽然已达到成人通常所具有的水平 , 中枢神经 系 统 的 发展发生了巨大的变化 , 大脑和神经系统发育逐渐成熟 , 但是大脑兴奋 与抑制过程仍不平衡。 16 、17 岁后 , 人体内的抑制机制发展使兴奋和抑 制能够协调一致 , 自控能力增强。 但是他们仍处于青春发育

14、期 , 体内分 泌腺相当活跃 , 分 泌 的 甲 状 腺 素 、肾 上 腺 素 水 平 较 高 , 这 些 激 素 会 促 进 脑和神经系统的兴奋 , 使神经活动的兴奋与抑制过程不大稳定 , 情绪波 动大 , 神经系统容易疲劳 , 不易将注意力长时间地集中在一个对象上 7。 知 道 了 学 生 易 兴 奋 、疲 劳 、自 控 力 差 、情 绪 不 稳 的 原 因 后 , 教 师 在 教 学 设计中就应考虑这些因素 , 不该用成人的标准去要求学生 , 遇到问题对 学生应多一些理解、宽 容 、尊 重 , 处 理 问 题 就 会 理 智 、恰 当 得 多 , 避 免 学 生对老师产生情感障碍。 理解

15、学生重在设身处地为学生着想 , 了 解 他 4.2 们的思维、情绪及 产 生 原 因 , 力 图 去 体 验 学 生 此 时 的 心 情 , 运 用 恰 当 的 手段引导学生 , 优化课堂心理环境。 例如 , 体育课后的地理课一般来说 比较难上 , 学生机体 困 乏 , 思 维 迟 钝 , 有 的 甚 至 昏 昏 欲 睡 , 课 堂 气 氛 较 沉 闷。 此时重在活跃课堂气氛 , 可采用集体朗读教材中重要的段落 , 用幽 默的语言、笑话、故事 , 用 新 颖 直 观 的 教 学 手 段 、小 游 戏 等 方 法 , 刺 激 学 生 , 使之振奋精神，恢复到以往的课堂心理环境了。 总之，提高教学

16、效率和教学质量是每一位教师教学活动中的根本 目标，有效教学是解决这一问题的重要途径 。 开展有效教学的方略很 多 ，其 中 ，营 造 良 好 课 堂 心 理 环 境 ，促 成 教 学 有 效 生 成 的 一 个 重 要 方 面。 因此，教师要充分利用学生在课堂学习中的心理因素，调动学生的 积极性，抑制和化解学生在课堂学习中的消极因素 ，把学生引入和谐、 自然、轻松、愉悦的 学 习 情 境 ，既 让 学 生 掌 握 数 学 知 识 ，又 培 养 学 生 的 学习能力，从而进一步提高课堂教学有效生成。 科 【参考文献】1 邵瑞珍，主编 学与教的心理学 M上海：华东师范大学出版社，1990 年 .

17、2 续润华 苏霍姆林斯基论学生的自我教育 J外国教育研究，2000(4). 3 学习动机理论介绍 J宁波教育网 . 4肖凌 浅议有意学习理论对中学教学的启示 J地理教育，2004(3). 5 美 布恩，等 心理学原理和应用 M知识出版社，1985. 6陈丽娟 中学回归生活地理教学策略研究 J天津师范大学硕士论文，2008,6. 7张德琇 教育心理研究 M教育科学出版社，1981. 8陈澄 , 林培英 , 袁孝亭 , 等 .地理教学论 M. 上海 :上海教育出版社 . 9黄希庭 .心理学导论 M. 北京 :人民教育出版社 . 责任编辑：翟成梁 （上接第 582 页）像，要让他们明白在当今的 网

18、球 比 赛 对 抗 中 ，运 动 员 坚强的意志力，是 赢 得 比 赛 胜 利 的 关 键 因 素 之 一 ，从 而 在 内 心 深 处 激 发向他们学习的动机， 并将这种动机逐步内化为自己的实际行动 ，从 而在比赛和训练中自觉地培养顽强拼搏的精神。 务，教练员特别是 基 层 的 教 练 员 应 引 起 足 够 重 视 ，并 有 针 对 性 地 做 出 训练计划安排，结合技、战术训练和实战训练，开展丰富多彩的网球意 识教育教学活动，不断提高我国青少年网球运动员的整体水平。 科 【参考文献】1谭沃杰 .探讨网球教学与训练中的意识培养 J. 体育与科学，1997 ，5 2董天芳 .网球运动员的心理

19、状态 J. 内蒙古民族大学学报，2001 ，6 3王洪 .试论网球运动的战术意识与培养 J. 四川体育科学，2001 ，12 4Robert Weinberg 著 .张忠秋等译 .网球心理训练 M. 北京：中国轻工业出版社， 3 结论 在网球教 学 与 训 练 中 ，加 强 意 识 的 培 养 不 仅 仅 可 行 ，而 且 会 提 高 运动员对网球运动规律的认识程度，尤其在教学中更应极力提倡。 在 加强身体训练与技 、战 术 训 练 的 同 时 强 化 意 识 的 培 养 ，使 运 动 员 在 运 用技术和行动方面更具有目的性，减少盲目性，令球员置于球场使技、 战术运用更具有灵活性。 网球意识

20、是是青少年网球运动员必备的基本 功。 培养青少年网球运动员的意识能力是一项艰巨而又刻不容缓的任 2005 ，10 5余丽桥 .网球单打比赛的心理和制胜策略 J. 中国体育教练员，2002 ，4 责任编辑：张新雷 （上接第 622 页）就需要从以下几个方面入手： 紧抓设计环节，好的设计是桥梁是否成功的基本保证，没 有 好 的 设计方案，就不可能有高水平、现代化的桥梁。 42 组织和管理好施工的各个环节， 因为桥梁质量的 好 坏 不 是 靠 某 个单一施工环节 时 的 好 坏 来 衡 量 ，而 是 环 环 紧 扣 的 ，只 要 一 个 环 节 出 现问题，则引起其他环节病害的发生，因此，施工单位要具有良好的施 工水平和职业道德，同时，监理单位要做好监督管理，认真管理施工单 位。 4.3 加强养护和维修。 要积极做好养护工作，及时发