[00353608]HRB500高强钢筋开发推广应用及混凝土梁受剪性能试验研究

“HRB500高强钢筋开发推广应用及混凝土梁受剪性能试验研究”课题为河北省建设科学技术研究计划(编号：2006-141)，该项目针对HRB500高强钢筋开发及其在建筑结构中推广应用进行了深入的试验及理论研究。提高建筑安全性和抗震性的关键是提高钢筋的强度和综合性能。HRB500级钢筋具有强度高，节约能源、降低材料消耗、延性好，碳当量低等优点，已广泛应用于国外主要工业化国家；然而中国对HRB500级钢筋的研究起步较晚，缺乏其钢筋混凝土构件试验资料。为尽快推广和使用这种新型钢筋，急需对其性能进行深入研究，形成完整的技术数据，为HRB500高强钢筋混凝土构件的开发及应用提供技术基础。该项目的研究内容及创新点如下：1.配置HRB500级钢筋的混凝土梁受剪性能，包括构件的斜截面破坏形态、构件受剪承载能力、变形及斜裂缝开展特点。对《混凝土结构设计规范》关于受剪承载力计算公式的适用性进行研究。2.研究HRB500级钢筋混凝土梁能否充分发挥强度优势，满足结构适用性和耐久性的要求。3.应用HRB500级钢筋作为抗剪箍筋，可能会导致混凝土构件出现过宽斜裂缝而不能满足裂缝宽度限值要求，试验设计配有蒙皮钢筋的混凝土梁进行对比分析。研究蒙皮钢筋对高强箍筋混凝土梁变形及斜裂缝宽度的控制效果。4.采用用灰关联分析的方法，分析试验梁斜向开裂荷载和斜裂缝宽度的影响因素。找出了斜向开裂荷载影响因素对斜向开裂荷载的影响程度以及影响斜裂缝开展宽度的主要因素和重要因素。5.在试验的基础上，借鉴国内外斜裂缝宽度的计算理论和试验结果，建立合理的理论模型，推导出斜裂缝宽度的计算公式。HRB500级钢筋作为一种新型钢筋，与主要使用的HRB335和HRB400级钢筋相比，在造价增加9.4%和3.8%的情况下可节约用钢量40%和16.7%。根据统计数据，中国每年钢筋混凝土螺纹钢消耗量约占钢材消耗总量的20%。据估算，2010年中国钢材消耗总量将达到1.83亿吨，这样通过推广应用高强钢筋，可节约钢材366万吨，按照国内螺纹钢平均价格约3400元/吨计算，2010年可节省资金约124.44亿元。同时推广应用高强钢筋还可以获得巨大的间接经济效益。另外采用高强材料，可以提高建筑质量，延长使用年限，减少维护使用费用。经以上粗略计算，通过推广应用高强钢筋和高性能混凝土，仅建筑一项所产生的直接经济效益和间接经济效益，到2010年约在677.94-813.21亿元之间。因此采用配有HRB500级钢筋的混凝土结构不仅可以提高结构的承载力，还可以减少钢量用量，具有显著的直接经济效益和间接经济效益。同时推广应用高强钢筋和高性能混凝土，在建设阶段通过节约钢筋和混凝土用量，可以节约土地、煤、水、矿石、沙等能源和资源的消耗量，进而减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体和废渣的排放，据有关专家统计分析，节约1吨钢材可以节省电能300千瓦时，标准煤0.70吨，减少二氧化碳排放0.63立方米；节约1吨水泥，可以节省电能110千瓦时，标准煤0.2吨，减少二氧化碳排放0.18立方米。比照以上数据，2010年，通过推广应用高强钢筋和高性能混凝土，则可节省电能58.56亿千瓦时，标准煤1120.2万吨，减少二氧化碳排放1008.2万立方米。由此可见，推广应用高强钢筋和高性能混凝土，对节约能源，提高环境质量，实现建设行业可持续发展具有重大意义。因此，HRB500钢筋的力学性能、工艺性能和使用性能优良，安全储备大，抗震性能强。HRB500钢筋的推广和使用符合当今建筑钢筋的发展趋势，具有良好的开发和应用前景，其应用与推广将使国内建筑用钢上一个新的台阶。