HRB500级高强钢筋偏心受压截面对称配筋设计研究

通过对新GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中增加的HRB500级高强钢筋用于偏心受压构件时的截面对称配筋进行研究,得到HRB500级高强钢筋偏心受压构件大小偏心受压的判别条件,以及对应的截面配筋计算方法;同时,对HRB500级高强钢筋对应的Nu-Mu相关曲线进行讨论。本文研究结论为高强钢筋偏心受压构件对称配筋截面设计提供了具体判别条件和计算方法。     

混凝土结构设计规范几个问题的理解

针对《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)和《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)中钢筋的混凝土最小保护层厚度、钢筋的锚固和连接方式、裂缝与挠度和考虑重力二阶效应的偏心受压构件的计算,以及结构构件的安全性能的异同进行理解,结合工程实例,采用高性能、高强度钢筋(梁、柱、墙受力钢筋采用HRB500级,梁箍筋采用HRB400级,墙构造筋及板中钢筋仍采用HRB335级)的混凝土结构可减少钢筋用量5%左右。     

HRB600钢筋混凝土短柱轴压性能试验研究

通过对6根HRB600钢筋、1根HRB500钢筋混凝土短柱和2根素混凝土短柱进行轴心受压试验,分析不同配筋率、混凝土强度、钢筋强度、长细比对钢筋混凝土柱轴压性能的影响,提出HRB600钢筋的抗压强度设计值,分析GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中关于轴心受压承载力计算公式的适用性。研究结果表明:随着纵筋配筋率、钢筋强度和混凝土强度的提高,轴压短柱的峰值荷载增大;轴压短柱峰值应变随混凝土强度提高而减小,随钢筋强度提高而略有增大,纵筋配筋率和长细比对峰值应变影响较小;HRB600钢筋抗压强度设计值取为500 MPa,HRB600钢筋混凝土短柱与普通钢筋混凝土短柱的受力性能相似,轴心受压承载力可以按照GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》中规定的受压承载力公式进行计算,具有足够的安全储备。     

偏心受压构件对称配筋大小偏心判别及计算

根据《混凝土结构设计规范》（CB50010-2002）中的公式,推导出偏心受压构件对称配筋大小偏心判别公式及判定值。公式概念明确,计算方便、简捷。     

HRB600级钢筋高强混凝土梁受弯性能试验研究

为了解HRB600级钢筋高强混凝土梁的受弯性能,对9根高强钢筋高强混凝土梁和1根HRB400级钢筋梁进行受弯试验,对比分析不同设计变化参数对试验梁的承载力、挠度和裂缝发展变化规律的影响。以试验为基础,探讨了混凝土强度与HRB600级钢筋合理匹配问题,分析国内外现行设计标准对HRB600级钢筋高强混凝土梁承载力、挠度及裂缝宽度计算方法的合理性。研究结果表明:HRB600级钢筋高强混凝土梁的承载力实测值与相关标准推荐算式计算值吻合较好;对于短期最大裂缝宽度,GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》的计算误差相对较小;对于挠度,GB 50010—2010的计算值相对于实测值及美国ACI318-08计算值偏小些,可靠性水平相对低些,但对HRB600级钢筋高强混凝土梁的挠度计算仍具有适用性;HRB600级钢筋与C80—C100混凝土匹配效果较佳。     

HRB600级钢筋高强混凝土柱偏心受压性能试验研究

为研究HRB600级钢筋高强混凝土柱的偏心受压性能,以推动HRB600级钢筋的工程应用,进行了9根截面尺寸为600 mm×600 mm、混凝土强度等级为C60～C100的高强混凝土柱单调偏心加载试验,其中7根柱的纵筋为HRB600级钢筋,2根柱的纵筋为HRB400级钢筋。分析了钢筋强度、混凝土强度、配箍率及偏心距等参数对钢筋高强混凝土柱偏压性能的影响规律。研究结果表明:HRB600级钢筋高强混凝土柱的破坏特征、挠度曲线、截面应变分布规律与普通钢筋混凝土柱基本一致;大偏心受压状态下,HRB600级钢筋高强混凝土柱受压承载力较HRB400级钢筋高强混凝土柱提高了8.55%,且峰值后的荷载-挠度曲线下降平缓;随着混凝土强度、配箍率和箍筋强度的提高,其压弯承载力均有所提高;采用现行混凝土结构设计规范中的相关公式计算HRB600级钢筋高强混凝土柱的压弯承载力、平均裂缝间距与最大裂缝宽度,具有较好的可靠性。     

新规范条件下双筋矩形截面梁计算假定的讨论

通过比较GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》和GB 50010—2002《混凝土结构设计规范》,发现在使用新规范新增的HRB500钢筋计算双筋矩形截面时,原计算假定"x≥2a's"并不能使受压区钢筋应力达到其强度设计值,因此通过计算分析并对此假定提出修改,以更好地适应HRB500钢筋。同时,利用规范中平截面假定的相关公式和条件,完善建筑工程受弯构件有屈服点钢筋配筋时的ξb值,并把上述修改后的假定和补充的ξb值运用到双筋矩形截面正截面承载力计算中,通过实例计算和比较,证明修改后的假定有更好的适应性并且更节省总用钢量。     

不对称配筋纤维混凝土盾构管片正截面配筋计算

采用fib Model Code 2010中纤维对受弯承载力贡献的作用方式,并结合GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中偏心受压构件正截面受力分析,提出了不对称配筋纤维混凝土盾构管片配筋计算方法。以国内某地铁工程管片配筋计算为例,采用该方法计算了纤维混凝土管片正截面配筋并与普通混凝土管片配筋进行对比。同时,计算分析了采用不同等级纤维混凝土时该管片正截面配筋的变化规律。结果表明,纤维的加入可以降低钢筋用量,该方法结合了欧洲规范和国内的钢筋混凝土设计规范,具有较高的可靠性,可用于纤维混凝土盾构隧道管片设计。     

600MPa钢筋混凝土梁裂缝及变形性能试验研究

通过进行1个HRB400钢筋混凝土简支梁、4个HRB500钢筋混凝土简支梁及6个600MPa钢筋混凝土简支梁的受弯性能试验,对比分析HRB500及600MPa钢筋混凝土梁的破坏特征、受力过程、受弯承载力、裂缝宽度及变形等受弯性能。研究结果表明,600MPa钢筋混凝土梁的受力性能和HRB500钢筋混凝土梁、普通钢筋混凝土梁相同;600MPa钢筋混凝土梁的受弯承载力、裂缝宽度、挠度的计算可以采用现行《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)中相关公式计算;计算得出的试验梁挠度能够满足规范限值要求;当600MPa钢筋屈服强度设计值取520MPa时,采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)中受弯承载力计算公式计算600MPa钢筋混凝土梁的受弯承载力具有足够的安全储备。     

HRB500钢筋轻骨料混凝土偏心受压构件二阶效应计算研究

按照我国混凝土规范和美国混凝土规范中偏心受压构件二阶效应的推导方法,分别推导了HRB500钢筋轻骨料混凝土偏心受压构件的二阶效应计算公式。通过推得的公式分别计算考虑二阶效应后HRB500钢筋轻骨料混凝土偏心受压构件的极限承载力,并且与试验结果相对比。研究表明:两种方法推得的二阶效应计算公式各有优缺点,采用我国规范推得的公式所计算的承载力与试验结果较为接近,采用美国规范推得的公式所计算的承载力仅在小偏心受压构件范围与试验结果接近,建议HRB500钢筋轻骨料混凝土偏心受压构件的二阶效应仍按普通混凝土规范的公式计算。