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建筑用鋼筋發(fā)展趨勢的討論工學(xué)論文
摘要： 通過對各種鋼筋性能與經(jīng)濟效益的對比指標(biāo)——強度價格比的分析比較，從技術(shù)與經(jīng)濟角度探討在現(xiàn)澆及預(yù)應(yīng)力預(yù)制板類構(gòu)件中鋼筋優(yōu)化的方向。
關(guān)鍵詞： 鋼筋 建筑材料
如何適應(yīng)市場需求，應(yīng)該發(fā)展什么鋼筋，是建筑、冶金部門共同關(guān)心的問題。在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，以熱軋帶肋新Ⅲ級鋼筋（尤其是小直徑熱軋鋼筋），替代原Ⅰ級、Ⅱ級以及550級冷加工鋼筋作為主導(dǎo)鋼筋是發(fā)展的趨勢。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，以中、高強螺旋肋鋼絲以及三股鋼絞線代替低碳冷拔鋼絲、冷軋帶肋鋼筋及冷拉鋼筋，也是大勢所趨。
1 鋼筋比較的主要特征——強度與價格的比值
衡量鋼筋優(yōu)劣及其競爭力，主要是看其強度與價格的比值，以及其延性、錨固性能和對施工的適應(yīng)性等要求。
2 非預(yù)應(yīng)力板類構(gòu)件鋼筋比較
就非預(yù)應(yīng)力板類構(gòu)件而言，我國長期以來不生產(chǎn)φ12以下的 Ⅱ級鋼筋，所以只能采用I級鋼筋，配筋率較高。550級的冷軋帶肋鋼筋、冷拔螺旋鋼筋強度較I級鋼筋增加，強度價格比提高26%，故配筋率降低，每噸鋼材可節(jié)約432元，因而得到了廣泛的應(yīng)用。如采用新Ⅲ級鋼筋，強度價格比較I級鋼筋提高44%，配筋率進一步降低，每噸鋼材可節(jié)約642元。從綜合性能方面講，冷加工鋼筋是依靠大幅度犧牲延性來提高強度，各方面指標(biāo)自然比不上小直徑的新Ⅲ級鋼筋。經(jīng)濟方面也我支出一筆冷加工費用。由此可見，在非預(yù)應(yīng)力板類構(gòu)件中采用小直徑的新Ⅲ級鋼筋是最佳的選擇。
3 預(yù)應(yīng)力預(yù)制板類構(gòu)件鋼筋比較
就預(yù)制板的預(yù)應(yīng)力鋼筋而言，以表1可以看出650級冷加工鋼筋強度價格比0.172是最差的。從錨固性能、延性（伸長率）方面比冷拔低碳光圓鋼絲有改善，但多費百余元，經(jīng)濟上不是最佳產(chǎn)品。又據(jù)國家建筑鋼材質(zhì)檢中心公布的《第三次冷軋帶肋鋼筋生產(chǎn)許可證檢查工作總結(jié)》，在12個省、市檢測申請生產(chǎn)許可證的73家企業(yè)，有三分之一強的企業(yè)力學(xué)性能不合格。究其原因，除了生產(chǎn)規(guī)模小、裝備水平低、管理不善以外，Q235盤條作為冷加工鋼筋母材，質(zhì)量不穩(wěn)定，不是統(tǒng)一的專用母材難以控制，也是主要原因。正是由于經(jīng)濟與質(zhì)量上的這些問題造成推廣上的阻力。
從表1及上述討論可見，隨著鋼筋強度提高，強度價格比提高，綜合性能及經(jīng)濟效益也相應(yīng)提高，在滿足設(shè)計要求的條件下（如最小配筋率、每肋必須布一根筋），采用中、高強度鋼絲及三股鋼絞線作預(yù)應(yīng)力鋼筋，無疑是較好的選擇。
表3為預(yù)應(yīng)力空心板用鋼量及價格比較。由表3可見，預(yù)應(yīng)力鋼筋采用較高強度的800級明顯優(yōu)于650級，而采用更高強度的1370、1570級將會有更好的效益。
4 優(yōu)化錨固性能是優(yōu)化鋼筋的關(guān)鍵
為了盡可能采用高強度鋼筋，必須從兩方面著手：一方面選好母材，優(yōu)化工藝，嚴(yán)格檢驗，對出廠指標(biāo)留有余地，杜絕不合格產(chǎn)品。另一方面要解決好高強度鋼筋與混凝土錨固共同作用問題，不致使混凝土滑脫、劈裂。
為了加強錨固作用，采用的主要措施有以下幾點：
�。�1） 采用較高強度等級的混凝土以及適應(yīng)高效預(yù)應(yīng)力鋼筋。
（2） 選用錨固性能較好的鋼筋外形——螺旋肋形。
（3） 改變原來先張法驟然放松預(yù)應(yīng)力鋼筋的施工方法，采用緩慢放張預(yù)應(yīng)力的工藝，減少沖擊力，防止構(gòu)件端部裂縫。
關(guān)于鋼筋外表與錨固性能之間的關(guān)系，中國建筑科學(xué)研究院對各類鋼筋做過詳盡的分析研究，并將試驗結(jié)果繪制成粘結(jié)應(yīng)力-滑移（-s）曲線，進行比較。
山東省建筑科學(xué)研究院和山東省建筑設(shè)計研究院1995年也對冷拔螺旋肋鋼絲進行了24組試件錨固性能試驗，得出了類似結(jié)果。
螺旋肋外表比較合理，一方面螺旋肋連續(xù)，基面積削弱較少，肋部面積仍可承受拉力；而帶肋鋼筋因橫肋不能受力，有效面積要損失6% -11%左右。另一方面螺旋肋鋼筋具有較高的錨固強度和剛度，且大滑移時仍具有較大承載力（錨固延性好），有利于抗震。螺旋肋鋼筋表面凸起多條螺旋肋，混凝土咬合齒寬厚且連續(xù)不間斷，不易破碎、剪斷。擠壓面積大，相對肋面積大，劈裂力均勻無方向性，因此早期滑移小而后期大變形時又具有較高的錨固延性，而一般帶肋鋼筋橫肋咬合齒分散易擠碎切斷，大滑移下即失去錨固力，錨固延性差。
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