钢筋混凝土框架梁材料等级的合理选取

【关键词】框架梁；高强材料；强度等级 

　　一、高强材料的推广 

　　（一）高强材料的特点 

　　《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010第3.2.1条[1]强调高层建筑混凝土结构宜采用高强高性能混凝土和高强钢筋。应用高强高性能混凝土和高强钢筋，可以在提高强度的同时，降低用钢量以及水泥、砂、石的消费量，从而达到提高结构耐久性，节约国家资源的目的[2]。 

　　（二）规范为推广使用高强材料所采取的措施 

　　为了减小高强材料的缺陷带来的应用限制，国家通过修改相应的设计规范，来增加高强材料的使用范围。具体措施如下： 

　　1、三级裂缝控制等级下，钢筋混凝土受弯构件的最大裂缝宽度和最大挠度计算，由按荷载的标准组合并考虑荷载长期作用的影响改为按荷载的准永久组合并考虑荷载长期作用的影响。规范对此的修订使得对采用高强钢筋的梁的裂缝宽度和挠度值大幅减小，不再使正常使用极限设计成为高强钢筋使用的限制条件。 

　　2、对构件最小配筋率的要求往往由混凝土的强度与钢筋强度的比值大小决定，规范对使用高强混凝土的构件采用提高最小配筋百分率的方法，从而避免构件可能的脆性破坏，对使用高强钢筋的构件采用降低最小配筋百分率的方法，从而加强高强钢筋的使用意义。 

　　（三）规范对框架梁的材料等级使用限制要求 

　　梁的纵向受力普通钢筋应采用强度等级为400、500MPa的钢筋；箍筋可采用的强度等级为300、335、400及500MPa的钢筋。当钢筋的强度等级为400MPa及以上时，相应的混凝土强度等级不应低于C25；当抗震等级按一级考虑时，混凝土强度等级不应低于C30。 

　　二、框架梁设计 

　　（一）承载能力极限状态 

　　以5跨连续梁为例，截面尺寸为300mm× 600mm，抗震等级为三级，梁受到相同的均布恒荷载与活荷载作用，梁的混凝土强度等级分别采用C30、C40、C50，纵向钢筋采用HRB400级、箍筋采用HRB335级钢筋，间距200mm。对不同跨度下的梁配筋见表1、表2。 

　　对减小配筋面积作用不显著；当跨度较大且内力值较大时，提高混凝土强度等级可有效减小配筋面积。3、对于表1中的超筋截面，提高混凝土强度等级可以解决超筋的问题，提高构件延性。4、按构造配筋计算时，配筋结果主要由最小配筋率控制，由《混凝土结构设计规范》GB50010-2010[3]（以下简称“规范”）中表11.3.6-1知框架梁纵向受拉钢筋最小配筋率的大小与抗震等级、混凝土强度等级、钢筋强度等级有关。因此，当构件按构造配筋计算时，抗震等级一定的情况下，降低混凝土强度等级或提高钢筋强度等级都可减小配筋。5、由公式 知，提高钢筋等级可成比例的减小配筋面积，采用HRB500级钢筋比采用HRB400级钢筋可以减少配筋面积17%左右。 

　　（二）正常使用极限状态 

　　三、结论 

　　综上所述，当框架梁配筋按强度控制时，提高混凝土与钢筋强度等级可以减小配筋面积；当按裂缝控制时，提高混凝土强度等级提高配筋率可减小裂缝，钢筋等级宜选择HRB400。 

　　参考文献： 

　　[1]中华人民共和国国家标准.高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010[S].北京：中国建筑工业出版社，2010 

　　[2]董立坤.2010版规范修订对钢筋混凝土结构配筋影响研究[D].中国建筑科学研究院，2012