淺析混凝土建筑鋼筋選擇

葉建民

河北大城縣第二建筑工程有限公司（06590 0）

1 混凝土結構對受力鋼筋性能的要求

1）強度是鋼筋最基本的性能。但強度過高時高應力引起的大變形（伸長）將影響正常使用（撓度、裂縫）。故規范中鋼筋設計強度限為360 MPa，強度過高沒有意義。提高強度主要靠改進材質（低合金化）；也可通過熱處理或冷加工提高強度，但延性損失太大。

2）延性是鋼筋的變形能力，通常用伸長率計強屈出來表達。目前以量測斷口區域確定的伸長率（δ5，δ10，δ100）難以真正反映鋼筋的延性。

3）鋼筋質量的穩定性對受力承載十分重要。規模生產的鋼筋產品均質性好，質量穩定，性能可靠。

4）鋼筋的錨固性能是其與混凝土共同受力的基礎。光面鋼筋靠膠結及摩擦受力，錨固性能差；變形鋼筋以咬合作用持力,錨固性能與其外形有關，取決于鋼筋的橫肋高度、肋面積比（橫肋投影面積與表面積之比）以及混凝土咬合齒的形態。

5）承受動力荷載的結構對鋼筋有疲勞性能的要求。表面凹凸變化大的鋼筋易在形狀突變處應力集中而誘發疲勞破壞。

6）焊接性能影響鋼筋的應用。碳當量超過0.55%時不可焊。通過熱處理、冷加工而強化的鋼筋，焊接引起焊區鋼筋強度降低，應予以注意。

7）耐久性影響結構的工作壽命，在港工、水工、化工、市政工程中尤為重要。

8）冷彎性能是為滿足鋼筋加工的要求。在彎折、彎鉤或反復彎曲時，鋼筋應避免裂縫和折斷。延性好的鋼筋弧內徑小，施工適應性強。

9）鋼筋骨架網片剛度對施工影響很大。如剛度小，在施工現場因擾動（沖擊、振搗、踩踏）而造成鋼筋移位，有可能影響結構性能，甚至釀成事故。

10）鋼筋規格應多樣化。長期以來我國缺乏直徑40 mm以上的粗鋼筋及12 mm以下的細鋼筋，后者只能靠地施工單位自行冷加工解決。

2 建筑市場對鋼筋需求的變化

1）對鋼筋性能的要求已由單純追求強度到考慮綜合性能，特別是延性要求。事故和震害調查表明，結構安全穩患往往是延性太差（脆斷）。

2）均勻伸長率和強屈比已成為衡量鋼筋延性的重要指標。若干國際標準中，對鋼筋不僅按強度分級，而且已明確提出延性分級的要求。受力鋼筋的最低要求是δgt≥2%～2.5%，高延性鋼筋δgt≥5%～6%。均勻伸長率的簡易測定方法已列入我國的鋼筋標準；設計規范也對抗震結鋼的鋼筋提出強屈比的要求。

3）對高強鋼筋的要求將明顯增強。現代結構趨向大跨重載,配盤密集難以施工的矛盾日益突出，加上混凝土強度普遍提高，要求受力鋼筋具有更高的強度,發達國家I級鋼筋已淘汰,普遍采用400 MPa。級鋼筋的應用也已開始。而我國的主導鋼筋仍以低強度的 I，II級鋼筋（235,355 MPa）為主，差距甚大。

4）土木工程（水壩、橋墩、海洋平臺等）要求用直徑大于40 mm的粗鋼筋。住宅產業成為建筑市場主體以后，墻、板配及分布筋、構造筋的需求將大幅增加，直徑12 mm以下的細鋼筋市場將明顯擴大。

3 各種鋼筋的發展趨勢

3.1 光面鋼筋

光面（I級）鋼筋延性最好（δgt＞20%），但強度太低（233 MPa），強度價格不足于 0.10 t·MPa/元，故用作受力鋼筋不經濟；且錨固性能差，末端需做彎鉤。

3.2 月牙肋鋼筋

熱軋月牙肋的 II，III級鋼筋延性較好 （δgt＞10%，15%），強度較高（355，400 MPa），強度價格比0.12～0.13 t·MPa/元。 可焊性、抗疲勞性能、冷彎性能、錨固性能均勻優良。其咬舍齒較寬厚，故錨固延性好。通過修訂標準和改進技術,小直徑（6，8，10 mm）鋼筋的規模生產已經實現。因此，這類鋼筋（特別是III級鋼筋）將作為混凝土的主導鋼筋大量應用；而細直徑鋼筋則將廣泛用于住宅建設中。

3.3 高強鋼筋

在工業發達國家，強度500 MPa的鋼筋已開始應用,我國鋼筋標準修訂也以IV級月牙鋼筋形式列入。應用的困難在于高應力條件下大變形（撓曲）和寬裂縫難以解決。使用狀態（撓度、裂縫）將取代承載力（強度）而成為控制設計的主要因素，使其高強度難以發揮。

3.4 冷加工鋼筋

冷加工鋼筋的強度價格比為0.10～0.12 T·MPa/元，相對細直徑的III級鋼筋已無價格優勢。其最致命的弱點是延性太差且質量不穩定。大量缺乏管理的軋機進行作坊式的生產，加上母材質量波動（我國盤條多超粗且不規律）,冷加工后面縮率往往上冷,加工鋼筋不能作預應力鋼筋而只作輔助配筋，且均勻伸長率（95%保證率）不小于2%～2.5%。我國大多冷加工鋼筋尚有不小差距。

4 混凝土結構對鋼筋的合理選擇

1）混凝土結構以400 MPa的III級鋼筋為主導鋼筋；以中高強鋼絲鋼絞線為預應力主導鋼筋。

2）小直徑（6，8，10 mm）的 II，III級鋼筋將取代I級鋼筋及冷加工鋼筋，得到廣泛應用。

3）對500 MPa（IV級）鋼筋可在不引起使用狀態問題的結構和構件中試點應用，以增加安全度。

4）冷加工鋼筋必須嚴格保證質量，且限用于非預應力輔助配筋。

5）盡量選用網片、骨架等工廠化產品；采用各種機械連接；在惡劣環境中的結構應用防腐鋼筋。