混凝土结构用钢材的基本要求与制造.pdfVIP

第 章　　混凝土结构用钢材的基本要求与制造 第 节 　　　　基 本 类 别 混凝土结构用钢材是钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构用钢材的总称。钢筋混凝土结 构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋均为普通钢筋，包括由普通碳素钢和低合 金钢经热轧和热轧后再进行冷加工（冷轧、冷拔、冷扭等）制成的光面钢筋、热轧带肋钢筋、冷轧 带肋钢筋等等，一般也称为钢筋混凝土用钢筋；预应力钢筋则主要包括预应力钢丝、预应力钢 绞线和预应力高强度钢筋（钢棒）等，一般也称为预应力混凝土用钢材。两类钢材的主要不同 之处在于性能，因此，国内外具体的钢筋产品名称一般都给出明确的定语，如“钢筋混凝土用” 或“预应力混凝土用”，以免混淆。 混凝土结构用钢材按材质有碳素结构钢（包括普通碳素结构钢和优质碳素结构钢）、低合 金钢之分，个别产品用合金结构钢制造；按生产工艺则有热轧（含轧后余热处理和控制轧制等 在线处理）、冷加工（冷轧、冷拔、冷扭等）和热处理（如淬火一回火、稳定化处理）等方式；成品钢 材的外观形状则有光面、带肋、刻痕、凹槽螺旋、绞线等多种。但无论怎么划分，对于使用来说， 关键在于区别是普通钢筋还是预应力钢筋。 另外，一些特殊混凝土结构用钢材如型钢混凝土用的型钢、钢管混凝土用的钢管等也是混 凝土结构用钢材，但型钢和钢管主要不是用于混凝土结构，不宜列入“钢筋”的范畴。随着混凝 土改性研究的进展，纤维混凝土逐步应用于工程实践。在混凝土中搀入细的短切乱向并均匀 分布的纤维（包括钢纤维、碳纤维和有机合成纤维等），可显著增强或改善混凝土的某些特性， 以满足工程结构或工程局部的特殊需要。同时，以碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维制成的纤维增 强塑料作为混凝土配筋和预应力筋也有了工程实际应用。但上述各种纤维和纤维增强材料除 钢纤维外，都是非金属材料，也不能归于混凝土结构用钢材的范畴。 第 节　　　　对混凝土结构用钢材的性能要求 钢筋混凝土是由混凝土和钢筋两种材料组成的，在两种材料共同工作的前提条件下，可充 分利用混凝土与钢筋不同的物理力学特性来满足结构构件的功能要求。然而，混凝土与钢筋 的物理力学性能的差异又非常明显，例如两者弹性模量呈数量级的差异，要求两种材料共同工 作，相互之间就有匹配和限制的因素。因此，钢筋性能加上混凝土性能不等于钢筋混凝土性 能，两者都只能是钢筋混凝土性能的基本决定因素。 对混凝土用钢材性能的要求一般都已列入产品标准的技术要求之中，有些则作为一个牌 号钢材的属性，通过产品标准和使用规范对该牌号确认的方式予以默认。这些要求主要有以 下方面： 强度 强度是钢筋最基本的性能，是决定钢筋混凝土结构承载能力的关键因素之一，钢筋强度指 标需要直接进入结构设计计算（验算）。在钢筋产品标准中，一般以屈服点（或屈服强度）来表 示普通钢筋的强度级别（牌号），如牌号 钢筋即为屈服点为 的热轧带肋钢筋； 以抗拉强度表示预应力钢材的强度级别，如 级预应力钢绞线。在混凝土结构设计规 范中，上述强度数值称为钢筋强度标准值，在此基础上，考虑钢筋强度的统计变异、结构可靠度 设计要求以及工程使用的历史经验，规定钢筋的材料分项系数（即材料安全系数），便得出钢筋 强度设计值，如普通钢筋的材料分项系数取值为 钢筋的抗拉强度设计值为 ，预应力钢筋的材料分项系数取值为 级钢绞线的抗拉强度设计值为 。这里需要说明的是，预应力钢筋强度设计取值似乎是基于钢筋的抗拉强度，但实际 上是根据预应力钢筋的力学特性，将其屈服强度与抗拉强度的比值规定为 后计算得来 的。也就是说，混凝土用钢材的强度设计取值都基于其屈服点或屈服强度。因此，钢筋的强度 级别高即钢筋的屈服点或屈服强度高，其强度设计取值也高，一般来说，也表示钢筋性能好。 但是，对于钢筋混凝土结构，为了限制结构混凝土裂缝开展过大和限制结构挠度过大，以满足 正常使用极限状态的结构设计要求，必须控制所配钢筋的实际使用应力不能过高。反过来说， 普通钢筋过高的强度在结构构件中不能得到充分利用而且有损于钢筋的延性，因此，普通钢筋 的强度并不是越高越好，而是要有一个限度。这一点不适用于预应