高强钢筋混凝土构件结构性能试验研究.pdf

江苏建筑 2 0 1 2年第 1 期 总第 1 4 6期 6 7 高强钢筋混凝土构件结构性能试验研究 姜景 ， 邓祖华 ， 唐理 江苏建研建设工程质量安全鉴定有 限公 司， 江苏南京2 1 0 0 0 8 【 摘 要】 以桌楼为工程背景进行荷载试验 ， 研究布置溧阳市万兴特种建材有限公司生产的 7 3 0 级高强钢筋混凝土构件 结构性能 包含钢 筋应 力、 挠度7 2 ． 裂缝 。 【 关键词】 荷载试验； 高强钢筋； 钢筋应力； 挠度； 裂缝 【 中图分类号】 T U 3 7 5 【 文献标识码】 A [ 3 - ] 1 0 0 5 6 2 7 0 2 0 1 2 } 0 1 - 0 0 6 7 0 3 T h e E x p e r i me n t a l S t u d y f o r S t r u c t u r a l P r o p e r t i e s o f t h e C o n c r e t e S t r u c t u r e w i t h Hi g h Te ns i l e Re i n f o r c e me nt Ba r J I ANG J i n D ENG Zu h u a T ANG L i J i a n g s u J i a n y a n C o n s t r u c t i o n Q u a l i t y S a f t y A p p r a i s a l C o ． ， L t d， N a n j i n g J i a n g s u 2 1 0 0 0 8 C h i n a Ab s t r a c t L i y a n g W a n x i n g S p e c i M Bu i l d i n g Ma t e r i a l s C o ． ， L t d p r o d u c e s o n e h i g h t e n s i l e r e i n f o r c e me n t b a r ．I t w e n t t h e l o a d i n g t e s t f o r t h i s r e i n f o r c e me n t b a r c a l l e d 7 3 0 g r a d e o n t h e c o n d i t i o n o f o n e b u l i d i n g ． I t d o e s s o me r e s e a r c h for t h e S t r u c t u r a l p r o p e r t y t h a t c o n t a i n s r e i n f o r c e me n t s t r e s s ， d e fl e c t i o n a n d c r a c k ． Ke y wo r d s l o a d i n g t e s t ； h i g h t e n s i l e r e i nfo r c e me n t b a r ； r e i n f o r c e me n t s t r e s s ； d e fl e c t i o n ； c r a c k 近年来 ， 高强钢筋在结构工 程中的应用有所增加 ． 高强 钢 筋的应用具有如下优点 1 使用高强度钢筋代替低 强度 钢筋 ， 可 以保 证建筑结 构 安全度不变的前提下 ， 减 少钢筋用量。 2 节能与环境效益 ， 减少钢筋用量 ， 可减 少铁矿石 、 煤 电等消耗 ， 同时极 大地减 少废水 、 粉尘 、 废 气等污染 物的排 放 。 溧 阳市万兴 特种 建材有限公 司生产此类高强钢 筋系列 中的一种 高强钢筋 7 3 0 级 。 该高强钢筋屈服强度 7 3 0 M P a ， 断后伸 长率及 弯曲性能均与普通钢筋相近 。 为研究该 7 3 0级 高强 钢筋的力学性能 ，在一建筑 中分 别布置该 高强钢筋和普通钢筋 ， 并测 试钢筋应 力 、 构件挠 度 及裂缝 。 1工程 概 况 本研究工程 背景 为某 5层 现浇钢筋混凝土框架结构 综 合楼 。 在该楼 中分别 配置高强钢筋和普通钢筋 。 其 中， 该楼 3层楼 面梁 1 2 ／ A D、 1 3 ／ A D楼面梁 采用 7 3 0级高 强钢筋 。 1 4 ／ A D、 1 5 ／ A D楼面梁采用钢筋为 HR B 4 0 0 钢筋符号 C ， 相关构 件配筋图见图 1 。 2层 1 2 ／ A、 1 2 ／ I 轴框架 柱纵筋配置 为 l 2 一 1 6 7 3 0级 高强钢筋 ， 1 2 ／ B 、 1 2 ／ C轴 框架柱纵 筋配 置 为 1 2 一 2 O 7 3 0级高强钢筋 ， 1 4 ／ A、 1 4 ／ D轴框架柱 纵筋 配置为 1 2 C 2 0 ， 1 4 ／ B、 1 4 ／ C轴框架柱纵筋 配置为 1 2 C 2 5 。 2测点布 设 2 ． 1 楼面梁应力测 点布设 } ， j 『 - ● l 二][二 L jL| J L -L L_L～ 一 L _L__ } 二 ][ 厂厂 T [][二 [ 工 1 71- l j - I l I 图 l 测试楼面 梁钢 筋配置 根据测试 要求 ，在对 比楼面梁跨 中梁底及 梁端 分别布 置钢 筋的应力测试点 ， 见 图 2 ～ 图 3 。 图 2 1 2轴、 1 4轴楼 面梁 钢筋应力测试点 图 3 1 3轴 、 l 5轴楼面梁钢筋的应力测试点 [ 收稿日 1 1 2 0 1 ． 1 2 - 0 8 [ 作者简介】 姜 景 ， 江 苏 建 研 建 设 工 程 质 量 鉴 定 安 全 有 限 公 司 ， 工 程 师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 68 3层楼 面梁挠度测试点布置位置见图 4 图 5 。 江苏建筑 2 0 1 2年第 1 期 总第 1 4 6期 图 4 1 2轴、 1 4轴楼面梁挠度测试点 一一一一 一]r ～1-广 一L_r ～ ]r 一一一 ～一一一 图 5 1 3轴 、 l 5轴楼面梁挠度测试点 2 ． 3 框架柱应力 测点 布设 边 柱选外侧钢筋 ， 中柱选 2侧对称位置钢筋 。 3 加载方案 加载区域为 1 0 1 6 ／ A D轴 ， 加载分 2个 阶段进行 ， 第 1 阶段在 3层楼面加水 荷载 ， 8级依次加 载 ， 各级荷载 l 一 3级 荷载每级 为 1 ． 5 k N ／ m 2 0 - - 4 ． 5 k N ／ m ， 4 8级荷载 每级为 0 ．7 5 k N ／ m 2 4 ． 5 k N ／ m 2 - 8 ． 2 5 k N ／ m 外加总水荷载与板 自重 之和为板荷载设计值的 1 ．4 4倍 。 第 2阶段在 4层楼面加水荷载 ， 分 4级依次加 载 ， 各级 荷载 1 3级荷载每级为 1 ． 5 k N ／ m 0 4 ． 5 k N ／ m ， 4级荷载每 级 为 0 ． 7 5 k N ／ m 5 ． 2 5 k N ／ m 2 。 4测 试 结 果 第 1阶段对 3层楼面梁的钢筋应力 、挠度及裂缝 进行 跟踪观测 。第 2阶段 对 2层框架柱 的钢筋应力及 裂缝 进行 跟踪观测。 4 ． 1 楼面梁钢筋应力 对楼面梁跨 中及支座处钢筋应力进行测试 ，并对测试 结果进行汇总 ．其中主梁跨中高强钢筋与普通钢筋应力 比 平均为 1 ． 5 0 。 详见图6 ； 主梁支座高强钢筋与普通钢筋应力 比平均 为 1 ． 4 4 ， 详见 图 7 ； 次梁跨中高强钢筋 与普 通钢筋应 力比平均为1 ． 5 1 ， 详见图8 ； 次梁支座高强钢筋专普通钢筋 应 力比平均 为 1 _ 3 2 ， 详见图 9 。 图 6 1 2轴、 1 4轴跨 中梁 底钢 筋应 力比 图 7 1 2轴 、 l 4轴 梁端粱顶钢 筋应力比 图 8 1 3轴、 1 5轴跨 中梁底钢筋应力 比 图 9 1 3轴 、 1 5轴梁端梁顶钢筋应 力比 4 ．2楼面梁挠度 对楼面梁跨中挠度进 行测试 ，布置 高强 钢筋 主梁与布 置普通 钢筋跨中挠度 比平均为 2 ． 0 ， 见 图 1 0 ； 次梁跨 中高强 钢筋与普通钢筋跨 中挠度 比平均为 1 ． 3 2 ， 见 图 1 1 。 ● 图 1 O 1 2轴、 1 4轴楼面粱挠度 比 图 l 1 1 3轴 、 1 5 轴楼 面梁挠 度比 4 ． 3 楼面梁裂缝 加载完毕后 ， 发现加载区域梁体出现开裂现象。 裂缝分 布特 征主要表 现为布置高强钢筋 的楼 面梁裂缝分布 间距与 布置普通钢筋的同类构 件相 比基 本相 同 ， 裂缝条数略多 ， 最 大裂缝宽度略大。 4 ．4框架柱 ． 4 ． 4 ． 1 钢筋应力 对框架 柱纵向钢筋 应力进行 测试 ，并 对测试结果进 行 汇总 ． 其中边柱高强钢筋与普通钢筋应力比平均为 1 ． 5 6 ， 中 柱高 强钢筋 与普通 钢筋应力 比平均为 1 ． 4 9 ， 见图 1 2 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 江苏建筑 2 0 1 2年第 1期 总第 1 4 6期 图 l 2框架柱钢筋应力 比 4 ． 4 ． 2 裂缝 加 载区间未发现框架柱出现开裂现象 。 5结 论 通 过对分别布置 高强钢筋 7 3 0级 和普 通钢筋 的结 构 构 件 梁及柱 在荷 载试 验 中的钢筋应力 、 变 形和裂缝 的测 试结果 进行分析 ， 可提 出如 下结 论 布置高强钢筋和普通钢筋 的对 比梁 、柱构 件在截面尺 寸相 同。外荷载相 同的条件下 ，高强 钢筋 应力较普通钢筋 大 。 钢筋应力 比值基本为钢筋面积 比的倒数 。 2 挠度 布置高强钢筋 的梁 构件挠度 较布置普通钢筋的梁构件 挠度略大 。 其 比值基本为钢筋 面积 比值 的倒数 。 3 裂缝 布置高强 钢筋 和普 通钢筋的对 比梁构件截面尺寸形 式 相 同 。 在最后一级荷载作用下． ， 实测值较理论计算值小或 接 近 ， 且实测值小于按规范计算 的裂缝宽度 限值 ； 布置 高强 钢 筋 的梁构件最 大裂缝 宽度略大。 参考 文献 【 1 】 G B 5 0 1 5 2 9 2混凝土 结构 试验 方法标 准【 S 】 ． 北京 中国 建 筑 工 业 出版 社 ． 1 9 9 2 ． ． f 2 】 G B 5 0 0 0 9 2 0 0 l建筑 结构荷 栽规 范『 S 1 ． 北 京 中 国建 筑 1 钢筋应力 工业 出版 社， 2 0 0 1 } jl } } } } ● j ， I } j j } } } }j j } }坐 j } l 上接第 6 6页 表 4 风荷载标准值 作用下柱 顶位移与柱长的 比值 定 的要求 ， 则结构 的变形可不 限值 ” 。 我 国 门式刚架轻型房 屋钢结构技术规 程 中规定 “ 刚架柱顶位移限值在无 吊车采 用轻 型钢墙板时 为 h ／ 6 0 ， 砌体墙 时为 h ／ 1 0 0 ； 有桥 式 吊车且 有驾驶室时 为 h ／ 4 0 0 ， 吊车由地面操作时为 h ／ 1 8 0 ” 。当无 吊 车 时 ， 在计算 柱顶位 移时 ， 考虑纵 墙 的不利 影响 以及表 4 的计算结果 ，在符合表 4所列 条件 以及 强度和稳定性均 满 足要求的 门式刚架 ， 柱顶位移基本都能满足 。 参考文献 f 1 】 张昭云． 关于门式轻钢结构柱底抗剪键设置的探讨『 J 】 ． 有 色金属设计． 2 0 1 0 2 ． [ 2 】 童骏， 陈以一， 伍益 莹．柱脚 弹性约 束对 门式 刚架侧 移 和 内力的影 响f J 】 ． 结构工程师， 2 0 0 3 f 2 ． 【 3 】 吴炎海． 柱脚嵌 固度 对山形 门式刚架结构分析 的影响 【 J 】 ． 福州大学学报 自然科学版 ， 1 9 9 1 3 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m