高强钢筋在结构设计裂缝控制应用中的影响.docVIP

高强钢筋在结构设计裂缝控制应用中的影响 　　[摘要]高强度钢筋指的是：HRB400级和RRB400级钢筋，根据混凝土结构设计规范GB50010～2002规定的裂缝计算方法和相应的构造方法措施，对地下和地上结构在受弯条件下的钢筋用量进行控制。在此主要浅介HRB400级钢筋的使用要求。 　　[关键词]高强钢筋；地下工程结构；地上工程结构；裂缝宽控制 　　[中图分类号]TU393.3　[文献标识码]A　[文章编号]1727-5123(2011)03-098-02 　　在建筑结构设计裂缝的控制措施，是根据现行的(混凝土结构设计规范)GB50010-2002规定的裂缝计算方法和相应的构造方法措施，对地下和地上结构在受弯条件下的钢筋用量进行控制。在普通砼结构中提倡使用HRB400级钢筋，作为国内钢筋砼结构的主要用钢，目的是推进在工程应用中提高钢筋强度的等级，做到减少钢材的使用量。但是在工程具体应用中，对于高强度钢筋的应用在某些条件下，是否能够达到规范所提倡的应用还是要做具体分析。所谓高强度钢筋在这里主要指的是：HRB400级和RRB400级钢筋，在此文主要是：HRB400级钢筋的使用。 　　 　　1　地下工程结构钢筋用量控制 　　 　　地下结构主要是指与水和土壤接触的钢筋砼结构，在一般情况下系指建(构)筑物地下室剪力墙，底板及顶板的结构体，此类结构件的受力特征主要是受弯构件或受压(弯)构件。与一般普通钢筋砼结构控制条件相同，地下结构仍然需要满足承载力极限状态和正常使用下的极限状态下的验算要求。在众多的工程实践中，地下工程结构的钢筋配置用量不受承载力极限状态控制，一般是受正常使用极限状态控制。因正常使用极限状态下的裂缝控制应该是重点控制的内容。 　　按照(混凝土结构设计规范)GB50010-2002规定的相关要求，一般地下结构所处的环境类别应是二类或三类环境，在此类环境中地下结构的裂缝控制等级也为三级，结构构件的最大裂缝控制的宽度值均按0.2ram考虑。GB50010-2002的规定是：对于二，三类环境类别下的墙体，其砼的最小保护层厚度为20～30mm。对于相应条件下的梁，其砼的最小保护层厚度为30～40mm；若是按现行(地下工程防水技术规范)GB50108～2001的规定，迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm(且是强制性条文)。对此可以看出不同的规范对同样是地下砼结构钢筋的最小保护层厚度，规定存在着较大差异，这也给设计取值和施工箍筋的制作带来一些不便，存在理解上的不同会产生诸多矛盾。为了确保钢筋不被很快锈蚀，设计中按50mm作为砼的保护层厚度进行分析计算。裂缝的计算方法按规范GB50010～2002中第8.1.2条规定诉方法进行，最大裂缝宽度的计算见相关规范内容。 　　根据规范计算式及地下结构钢筋用量控制条件，及钢筋应力水平进行对比计算，其结果见表1。 　　表1地下结构钢筋用量及钢筋应力计算表 　　 　　从上表可以看出，不论是HRB335级钢筋还是HRB400级钢筋，在承载能力极限状态下，即达到屈服强度时，地下结构的最大裂缝的宽度均超过了规范规定的允许值，而在正常使用极限状态下的裂缝最大宽度为0.2mm，钢筋标准应力一般小于180N/mm2。也即是地下结构在以承载能力极限状态作为控制条件时，将不能满足正常使用极限状态；而满足正常使用极限状态下，一定能够满足承载能力极限状态。很明显，地下结构一般由正常使用极限状态控制设计，在此种情况下HRB335级钢筋已经满足使用要求了(即钢筋设计应力一般不超过189x1.25=225N/mm2。在此使用高强度等级钢筋没有意义也是浪费。 　　 　　2　地上工程结构钢筋用量控制 　　 　　这里的地上结构为地面以上一般正常情况下的普通钢筋砼梁，板构件。由于地面工程所处环境类别比地下工程要好，砼保护层厚度比地下工程薄一些，最大裂缝控制宽度要求略为放松，因此地面上结构的截面钢筋配置量，主要是由承载能力极限状态控制的，钢筋一般会达到屈服强度的，并满足承载能力极限状态下的裂缝和挠度控制的要求。也就是说基于与地下结构同样的分析考虑，地面上结构所处环境类别多数为一类，普通钢筋砼结构裂缝控制为三级，相应最大裂缝控制宽度可取0.3mm。而另一方面砼的保护层厚度一般可取20～30mm，为了便于探讨在这里将保护层厚度一律按25mm考虑。为了方便对比，计算取与地下结构相同的结构截面进行分析，所受力矩也相同。从而对地上结构的钢筋用量控制条件及钢筋应力水平进行对比计算，计算结构见表2示。 　　表2地下结构钢筋用量及钢筋应力计算表 　　 　　从表2可以看出，对于HRB335级钢筋，在承载能力极限状态下即钢筋应力达到屈服强度，地上结构最大裂缝宽度均满足规范规定的允许值，而在正常使用极限状态下即裂缝最大