钢混结构中的钢筋选择

2013-08-15李金涛

中国建筑金属结构 2013年12期

李金涛

（河海大学，江苏南京 210098）

1 我国钢筋产品的发展现状

我国钢筋的发展历程经历了从建国初期低强度的Ⅰ级光面碳素钢Q235，到低合金钢种钢筋、20MnSiⅡ级钢筋、20MnTi 微合金化Ⅲ级钢筋、余热处理Ⅲ级钢筋、V-N 微合金化HRB500高强钢筋，直至21世纪初的热轧微合金带肋钢筋、余热处理带肋钢筋和细晶带肋钢筋，以及我国目前已研制出的HRB400E抗震钢筋。我国的钢筋产业得到了良好的发展，在工艺、技术和品种上取得了重大的进步。

2 混凝土结构对钢筋性能的要求

2.1 规格

钢筋应当具有多样化的规格，以满足不同的建设施工需要。

2.2 强度

钢筋的强度是影响钢混结构承载力的重要因素。一般受力钢筋的强度越高，性能越好，但当强度过高时高应力将会导致钢筋过大的变形和裂缝。故普通混凝土结构中钢筋的设计强度限为360MPa。

2.3 延性

延性代表钢筋的变形能力，影响该指标的因素有很多，材质是主要因素。提高碳的含量虽然可以大大提高钢筋强度，但是延性会降低。热轧低碳钢筋强度很低但延性最好。冷加工和热处理可提高钢筋强度，但延性会大幅降低。抗震钢筋要求具有良好的延性，强屈比≥1.30。

2.4 刚度

钢筋骨架网铺的刚度是影响施工的重要因素。刚度较小，施工现场的踩踏、振捣等扰动会引起钢筋移位，影响钢混结构性能。

2.5 锚固性能

钢筋能够和混凝土共同受力，是因为有锚固的作用。锚固作用由咬合力、胶结力和摩擦力组成，旋扭钢绞线和等高肋钢筋以咬合作用为主，锚固性能高。光面钢筋滑移较大，主要靠胶结力和摩擦力作用，锚固性能低。

2.6 耐久性

耐久性的主要表现是钢筋的抗锈蚀性。要在高应力状态下受力的预应力钢筋，受到的锈蚀影响较大。直径较细的钢筋，易收到锈蚀影响。此外，用于水工、市政、港工及化工的钢筋具有更高的耐久性要求。

2.7 疲劳性能

钢筋的疲劳性能对承受动力荷载的结构有较大影响。表面平滑的钢筋康疲劳性较好，对于表面变化较大的钢筋，疲劳破坏主要发生在容易集中应力的表面突变出。

2.8 冷弯性能

冷弯性是钢筋在加工时的一种表现，钢筋在做弯钩、弯折时，应具有不折断、不裂缝的性能。冷加工钢筋的冷弯性能最差，低强度的热轧钢筋较好。

2.9 焊接性能

焊接性是影响钢筋在应用时的因素。钢筋中碳含量较高时焊接性能较差，超过0.55%则不可焊接。应当注意的是，对于利用冷加工或热处理强化过的钢筋，焊接会导致焊接处强度降低。

2.10 经济性

钢筋的综合性能价格比、材料的价格及后期维护费用都是钢混结构中钢筋经济性的体现。

3 我国钢筋的发展趋势

随着我国综合国力的日益增强，建筑业更加注重结构的安全系数，用钢量显著增加。钢混结构对钢筋性能的要求已由单纯的追求强度到钢筋的综合性能指标。均匀伸长率和强屈比已成为衡量钢筋延性的重要指标。

我国房地产业的蓬勃发展，直径小于12mm的构造筋、分布筋、墙配筋的需求将大幅增加。高层建筑、海洋平台、水坝、桥墩等大型土建工程需要直径40mm以上的粗钢筋，该市场需求也将明显增多。

现代钢混结构趋向大跨重载，高强钢筋能有效节约钢筋用量，减少钢筋加工和物流运输，节约煤、水、土地等能源的消耗。2013年底，我国建筑工程中将淘汰335MPa级钢筋，2015年底，高强钢筋的使用量将大于建筑用钢筋总量的65%。钢筋半成品、防腐技术、链接技术将大大减少现场工作量和维护工作，拥有广阔的市场。

4 钢混结构用钢筋的合理选择

4.1 预应力钢筋

在预应力预制版类结构始终的钢筋中，650级冷加工钢筋的延性和锚固性能都优于冷拔低碳光圆钢丝，但加工费用偏高，并且其强度价格比最低，因此不是最佳的选择。冷轧带肋钢筋的母材为Q235盘条，很难控制质量的稳定性，导致该钢筋的应用受限。在选择预应力预制版类结构中的钢筋时，综合性能和经济效益为考虑的主要因素，在满足每肋至少置一根钢筋、最小配筋率等基本设计要求的情况下，最好选择三股钢绞线或中、高强度的钢丝。

4.2 非预应力钢筋

长期以来，我国不生产φ12 以下的Ⅱ级钢筋，只能用配筋率较高的I 级钢筋。550级的冷拔螺旋钢筋和冷轧带肋钢筋比I 级钢筋的强度大，配筋率低，强度价格比增加了26%，因此应用广泛。新Ⅲ级钢筋的配筋率进一步降低，较 I 级钢筋的强度价格比提高了44%。从综合指标来看，冷加工钢筋提高强度的方法是大幅度降低其延性，综合性能不如新Ⅲ级钢筋。综上，钢筋在非预应力结构中的应用，应以新Ⅲ级钢筋为主。