张亚斌

摘要：钢筋是由碳素钢和合金钢加工制作的线材，一般将直径d≥6mm的线材称为钢筋，而将直径d<6mm的线材称为钢丝。有时根据碳含量和主要合金元素来对钢筋材料命名，按照“平均碳含量万分数、主要合金元素符号、合金含量百分数”的顺序予以标注。本文阐述了钢筋的种类以及钢筋的性能，分析了钢筋混凝土工程对工程结构的加固作用，并论述了钢筋混凝土结构工程中对钢筋性能的要求。

关键词：钢筋；种类；性能；钢筋混凝土；结构工程；要求

一、钢筋的种类以及钢筋的性能分析

1.钢筋的种类。钢筋外形有光面（光圆）、螺旋纹（螺纹）、人字纹以及月牙形等形式。除光圆钢筋外，其他形式的钢筋统称为变形钢筋或带肋钢筋。螺纹钢筋在工地上较常用，所以经常将变形钢筋简称为“螺纹钢”。钢筋根据使用上的不同，可分为普通钢筋和预应力钢筋两类。（1）普通钢筋。用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力钢筋混凝土结构中的非预应力钢筋，称为普通钢筋。普通钢筋由低碳钢、低合金钢热轧而成，又称热轧钢筋。（2）预应力钢筋。预应力钢筋有钢绞线、钢丝和热处理钢筋等种类。第一、钢绞线钢绞线是由多根高强度钢丝扭结而成并经消除应力后的盘卷状钢丝束。常用的钢绞线有3股、7股等，截面以公称直径（钢绞线外接圆直径）度量。钢绞线具有截面集中、比较柔软、盘弯后运输方便、与混凝土黏结性能良好等特点，可大大简化现场成束工序，是一种较理想的预应力钢筋，广泛应用于后张法大型构件。第二、消除应力钢丝由高碳镇静钢光圆盘条钢筋经冷拔制成的钢丝，经回火处理以消除残余应力。其强度高，塑性好，但与混凝土的黏结力差，一般用作预应力筋。根据表面不同，可分为光面钢丝、螺旋肋钢丝和刻痕钢丝三种。预应力钢筋还采用低松弛钢丝。与普通松弛钢丝不同的是，钢丝冷拔后在一定拉力条件下进行回火处理，以消除残余应力。经过这种工艺处理的钢丝，弹性极限和屈服强度提高，应力松弛率大大降低，故称为低松弛钢丝。在预应力钢筋混凝土结构中，低松弛钢丝可使预应力损失降低，提高了构件的抗裂度，综合经济效益较好，目前国际上已大量采用这种钢丝。第三、热处理钢筋由40Si2Mn钢、48Si2Mn钢和45Si2Cr钢等合金钢热轧而成的钢筋，再进行加温、淬火和回火等调质处理，得到的钢筋称为热处理钢筋。热处理钢筋的强度大幅度提高，且塑性降低不多。热处理钢筋的直径有6mm、8.2mm、10mm等几种，它们都以盘条形式供应，无需焊接、冷拉，施工方便，因而作为预应力钢筋广泛应用。

2.钢筋的性能分析。（1）材料伸长率。伸长率是材料塑性好坏的指标，是决定结构或构件是否安全可靠的主要因素之一，它是以拉断试样后的残余变形量来定义的。伸长率愈大，标志着钢筋的塑性性能愈好。这样的钢筋不致突然发生危险的脆性破坏，因为断裂前钢筋有相当大的变形，所以它是有预兆的破坏，损失较小。强度和塑性这两个方面对钢筋都有要求。（2）冷弯性能。拉伸试验所得到的力学性能指标是单一的指标，而且还是静力指标；钢筋的冷弯性能是综合指标。冷弯性能由冷弯试验确定，在材料试验机上按照规定的弯心直径用冲头加压，将钢筋弯曲180度后，再用放大镜检查钢筋表面，如果无裂纹、分层等现象出现，则认为钢筋的冷弯性能合格。冷弯试验不仅能直接检验钢筋的弯曲变形能力或塑性性能，而且还能暴露钢筋内部的冶金缺陷，如硫、磷偏析和硫化物与氧化物的掺杂情况。这些内部冶金缺陷，将降低冷弯性能。所以，冷弯性能合格是鉴定钢筋在弯曲状态下的塑性应变能力和钢筋（钢材）质量的综合指标。

二、钢筋混凝土工程对工程结构的加固作用

钢筋混凝土工程构件是由钢筋与混凝土组成，二者具有互补的作用，从原材料的力学性能而言，钢筋具有较强的抗拉强度，而混凝土则具有较高的抗压强度，而其抗拉强度却很低，这种扬长避短的组合发挥了它们各自的优势性能，共同承担着结构构件所承受的外部荷载。因此，一般在考虑钢筋混凝土的受力条件时，首先考虑的是混凝土的受压应力与钢筋的受拉应力。由于钢筋在工程结构中的结构位置不一定准确，导致其实际的抗压能力和预算中的有一定的偏差，而钢筋混凝土保护层的厚度决定了钢筋位置的准确性，因此在实际的工程结构中应该注重控制钢筋保护层的厚度。钢筋和混凝土之所以能共同工作，是因混凝土硬化并达到一定强度后，两者之间建立了足够的粘结强度，这种相互作用力称为握裹力。而只有钢筋在混凝土中的保护层达到要求的厚度时才能保证二者之间的粘合力达到最佳的结合程度。只有保证二者之间的粘合度才能提高构件的承载力，保护整个的结构体系。钢筋混凝土这种优势互补的组合加固了工程结构的整体结构，它们就像是工程结构中的保护伞，承受着因为自然因素以及人为因素造成的内外压力与拉力。

三、钢筋混凝土结构工程中对钢筋性能的要求

1.钢筋混凝土结构工程对钢筋质量的要求。（1）与混凝土的黏结力。为了保证钢筋与混凝土共同工作，两者之间必须有足够的黏结力。钢筋表面形状对黏结力有明显影响，变形钢筋优于光圆钢筋。（2）具有适当的屈强比。屈服强度与抗拉强度的比值称为屈强比，它代表结构的强度储备。比值小则结构强度储备大，但比值过小会使钢筋的有效利用率太低；比值大则强度储备小，结构安全性能下降，所以需要有适当的屈强比。（3）足够的塑性。要求钢筋在断裂前应有足够的变形，使钢筋混凝土构件在将要破坏时给人们以预兆。另外，在施工时要对钢筋进行各种加工，所以钢筋还有冷弯试验要求。（4）可焊性。要求钢筋具备良好的焊接性能，保证焊接强度，焊接后钢筋不产生过大的变形、不产生裂纹。（5）抗低温性。能在严寒地区的钢筋，对韧性指标有要求，保证在低温下不至于发生脆性破坏。

2.钢筋混凝土结构工程对钢筋抗震性能的要求。地震波按传播方式分为三种类型：纵波、横波和面波。纵波是推进波，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。横波是剪切波，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激發产生的混合波，其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。P波通过建筑物的地基与基础时，会使建筑产生上下震动，由于钢筋混凝土能够承受较大的压应力，所以p波对建筑物的破坏作用较弱。而s波和L波通过建筑物地基与基础时，会使建筑物产生水平摇动，基础会承受极大的剪应力，因此对建筑的破坏较大。钢筋混凝土结构工程中的钢筋抗震性能的要求是当地震时，s波和L波的破坏，使建筑物承受极大的剪应力，这就要求钢筋要具有较强的韧性，即具有较强的抗拉伸性能、抗弯曲性能、抗反复弯曲性能、抗扭曲性能，且具有足够的述延性（伸长率），总之要具有能承受再生塑性变形的外加荷载（地震）的能力。

四、结束语

钢筋是现代建设工程中最主要的基础材料之一，广泛应用于工民建、道路桥梁等工程中。钢筋作为钢筋混凝土结构中的承力构件，其质量优劣直接影响工程建设质量。所以分析钢筋混凝土结构工程中对钢筋性能的要求具有重要的意义。

参考文献：

[1]姜晨光.土木工程概论[M].化学工业出版社.2009

[2]崔涛.康茁.钢筋混凝土保护层厚度对建筑物影响的研究[J].民营科技. 2010

[3]陈铸.建筑钢筋性能对抗震性能影响的探究[J].城市建设理论研究.2013