1、混凝土結(jié)構(gòu)是我國目前應用最廣泛的建筑結(jié)構(gòu)形式。但與國外相比,我國混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋的強度普遍低1~2個等級,直接造成構(gòu)件配筋密集,施工困難,鋼筋用量過大,相應能源和資源消耗偏高,與我國目前提倡的“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”背道而馳。近年來,我國冶金行業(yè)通過添加釩等微合金元素,新開發(fā)出了強度標準值為500MPa的熱軋HRB500級鋼筋,并又通過控溫控軋技術(shù),開發(fā)出不添加或少添加微量元素的500MPa級超細晶粒鋼筋。其中HRB500級鋼筋已列入我國《混

2、凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋標準》(GB1499-1998),但由于缺乏全面系統(tǒng)的科研工作,尤其基礎(chǔ)性試驗研究嚴重不足,《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50010-2002)尚未列入500MPa級鋼筋,直接影響了500MPa級鋼筋在實際工程中的推廣應用。
　　本文針對500MPa級鋼筋在受壓構(gòu)件中的應用,共進行了32個軸心受壓和9個偏心受壓500MPa級鋼筋混凝土柱受力性能的試驗研究,根據(jù)試驗結(jié)果進行了軸壓柱的混凝土應力應變曲線分析和偏壓柱的數(shù)值模

3、擬,提出了500MPa級鋼筋用于混凝土結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件的設(shè)計建議,并依據(jù)上述建議進行了HRB500級鋼筋的試點工程應用分析。主要內(nèi)容如下:
　　1.通過500MPa級鋼筋混凝土軸壓柱試驗,分析了混凝土強度、縱向鋼筋配筋率、配箍情況和縱筋強度對軸壓受力變形性能的影響,探討了混凝土強度和縱筋配筋率與混凝土受壓峰值應變和峰值應力的變化規(guī)律,研究表明:
　?、匐S著混凝土強度、縱筋配筋率和箍筋體積配箍率的提高,軸壓柱的混凝土峰值應變均有明

4、顯增大并可超過0.002,在常用的受壓構(gòu)件縱筋配筋率范圍內(nèi)以及規(guī)范構(gòu)造配箍條件下,混凝土峰值壓應變在0.0022~0.0026之間,500MPa級鋼筋在受壓構(gòu)件中能充分發(fā)揮其抗壓強度;
　　②當鋼筋和混凝土強度分別取實測平均值(f_y約為524MPa)和標準值時,根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范公式對軸壓承載力進行了計算分析,試驗值與計算值之比分別為1.08和1.24,計算結(jié)果偏于安全,具有一定的安全儲備。
　　2.根據(jù)對軸壓柱混凝土應力應變曲

5、線的試驗結(jié)果,通過對曲線特征點的分析和對規(guī)范附錄C混凝土受壓應力應變曲線的改進,提出了綜合考慮縱筋和配箍影響的混凝土峰值壓應力和峰值壓應變的計算公式和應力應變曲線方程,計算結(jié)果與試驗結(jié)果符合較好,可作為混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件非線性分析的參考。
　　3.通過500MPa級鋼筋混凝土偏壓柱試驗,分析了偏心距和縱筋配筋率對偏壓柱側(cè)向撓度、受壓邊緣混凝土應變和縱向鋼筋應變的影響,其受力性能與普通鋼筋混凝土偏壓柱一致,當鋼筋和混凝土強度取實測平均

6、值(f_y約為516MPa)時,按我國現(xiàn)行規(guī)范公式計算偏壓柱承載力,試驗值與計算值之比為1.18,計算結(jié)果偏于安全,具有一定的安全儲備。
　　4.在偏壓柱試驗研究的基礎(chǔ)上,編寫了基于Matlab的偏壓柱非線性分析程序,進行了縱筋分別采用500MPa級和HRB335級鋼筋的偏壓柱數(shù)值模擬試驗,分析了偏心距、長細比、混凝土強度和縱筋配筋率對二階效應影響,并與中國、美國和歐洲規(guī)范公式計算結(jié)果進行了對比分析,研究表明:500MPa級鋼筋混

7、凝土偏壓柱的二階效應變化規(guī)律與普通鋼筋混凝土柱相同,中國、美國和歐洲規(guī)范的二階效應公式計算結(jié)果與模擬試驗結(jié)果基本一致,500MPa級鋼筋混凝土偏壓柱二階效應可采用我國現(xiàn)行規(guī)范公式進行計算,且與采用HRB335級鋼筋的偏壓柱具有大致相同的安全度。
　　5.基于上述試驗研究和分析,提出了500MPa級鋼筋用于受壓構(gòu)件的設(shè)計強度取值(f_y=f_yk/r_s=500/1.1≈450MPa)和設(shè)計建議,進行了國內(nèi)首個采用HRB500鋼筋的

8、試點工程的設(shè)計,并與采用HRB335和HRB400鋼筋的用量進行了對比分析,研究表明:
　?、俨捎?00MPa級高強鋼筋替代傳統(tǒng)鋼筋在一定條件下可明顯減少鋼筋用量,可改善目前框架結(jié)構(gòu)中梁、柱節(jié)點和框架柱中鋼筋擁擠的現(xiàn)象,提高工程質(zhì)量,取得較好的社會經(jīng)濟效益;
　?、谠诠こ探Y(jié)構(gòu)中要更為有效地推廣應用500MPa級鋼筋,還應改進和完善現(xiàn)行規(guī)范裂縫寬度和最小配筋率的計算方法或規(guī)定,為500MPa級高強鋼筋列入我國《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)