【摘 要】高強(qiáng)材料包括高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)高性能混凝土,是近年來國家大力推廣使用的材料。但是,高強(qiáng)材料的使用是要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行合理選取才能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)框架梁承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)的研究,總結(jié)框架梁選取材料等級(jí)的方法,以供參考。
【關(guān)鍵詞】框架梁;高強(qiáng)材料;強(qiáng)度等級(jí)
一、高強(qiáng)材料的推廣
。ㄒ唬└邚(qiáng)材料的特點(diǎn)
《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010第3.2.1條[1]強(qiáng)調(diào)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)宜采用高強(qiáng)高性能混凝土和高強(qiáng)鋼筋。應(yīng)用高強(qiáng)高性能混凝土和高強(qiáng)鋼筋,可以在提高強(qiáng)度的同時(shí),降低用鋼量以及水泥、砂、石的消費(fèi)量,從而達(dá)到提高結(jié)構(gòu)耐久性,節(jié)約國家資源的目的[2]。
(二)規(guī)范為推廣使用高強(qiáng)材料所采取的措施
為了減小高強(qiáng)材料的缺陷帶來的應(yīng)用限制,國家通過修改相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范,來增加高強(qiáng)材料的使用范圍。具體措施如下:
1、三級(jí)裂縫控制等級(jí)下,鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的最大裂縫寬度和最大撓度計(jì)算,由按荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長(zhǎng)期作用的影響改為按荷載的準(zhǔn)永久組合并考慮荷載長(zhǎng)期作用的影響。規(guī)范對(duì)此的修訂使得對(duì)采用高強(qiáng)鋼筋的梁的裂縫寬度和撓度值大幅減小,不再使正常使用極限設(shè)計(jì)成為高強(qiáng)鋼筋使用的限制條件。
2、對(duì)構(gòu)件最小配筋率的要求往往由混凝土的強(qiáng)度與鋼筋強(qiáng)度的比值大小決定,規(guī)范對(duì)使用高強(qiáng)混凝土的構(gòu)件采用提高最小配筋百分率的方法,從而避免構(gòu)件可能的脆性破壞,對(duì)使用高強(qiáng)鋼筋的構(gòu)件采用降低最小配筋百分率的方法,從而加強(qiáng)高強(qiáng)鋼筋的使用意義。
(三)規(guī)范對(duì)框架梁的材料等級(jí)使用限制要求
梁的縱向受力普通鋼筋應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)為400、500MPa的鋼筋;箍筋可采用的強(qiáng)度等級(jí)為300、335、400及500MPa的鋼筋。當(dāng)鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)為400MPa及以上時(shí),相應(yīng)的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C25;當(dāng)抗震等級(jí)按一級(jí)考慮時(shí),混凝土強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C30。
二、框架梁設(shè)計(jì)
。ㄒ唬┏休d能力極限狀態(tài)
以5跨連續(xù)梁為例,截面尺寸為300mm× 600mm,抗震等級(jí)為三級(jí),梁受到相同的均布恒荷載與活荷載作用,梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)分別采用C30、C40、C50,縱向鋼筋采用HRB400級(jí)、箍筋采用HRB335級(jí)鋼筋,間距200mm。對(duì)不同跨度下的梁配筋見表1、表2。
對(duì)減小配筋面積作用不顯著;當(dāng)跨度較大且內(nèi)力值較大時(shí),提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)可有效減小配筋面積。3、對(duì)于表1中的超筋截面,提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)可以解決超筋的問題,提高構(gòu)件延性。4、按構(gòu)造配筋計(jì)算時(shí),配筋結(jié)果主要由最小配筋率控制,由《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50010-2010[3](以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范”)中表11.3.6-1知框架梁縱向受拉鋼筋最小配筋率的大小與抗震等級(jí)、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼筋強(qiáng)度等級(jí)有關(guān)。因此,當(dāng)構(gòu)件按構(gòu)造配筋計(jì)算時(shí),抗震等級(jí)一定的情況下,降低混凝土強(qiáng)度等級(jí)或提高鋼筋強(qiáng)度等級(jí)都可減小配筋。5、由公式 知,提高鋼筋等級(jí)可成比例的減小配筋面積,采用HRB500級(jí)鋼筋比采用HRB400級(jí)鋼筋可以減少配筋面積17%左右。
(二)正常使用極限狀態(tài)
三、結(jié)論
綜上所述,當(dāng)框架梁配筋按強(qiáng)度控制時(shí),提高混凝土與鋼筋強(qiáng)度等級(jí)可以減小配筋面積;當(dāng)按裂縫控制時(shí),提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)提高配筋率可減小裂縫,鋼筋等級(jí)宜選擇HRB400。
參考文獻(xiàn):
[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程JGJ3-2010[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010
[2]董立坤.2010版規(guī)范修訂對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)配筋影響研究[D].中國建筑科學(xué)研究院,2012