600MPa級高強鋼筋設計計算實例與經濟性分析

朱 華 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230000）

1 引言

高強鋼筋的使用作為建筑業的一項新技術，在2017年被住房與城鄉建設部列為國家重點推廣的十項新技術之一。本文從結構設計角度，通過分別建立梁、板結構模型，用600MPa級高強鋼筋來代替400MPa級鋼筋在梁、板中的應用，分析鋼筋用量與鋼筋強度的關系，以及600MPa級高強鋼筋的經濟性。

2 計算模型

2.1 梁計算模型

2.1.1 結構布置

通過建立各種跨度的一層模型來對比6m、9m、12m、15m和18m跨的梁，在分別采用HRB400和HTRB600鋼筋時，其鋼筋用量情況。為保證各種跨度梁截面的合理性和分析結果的可比性，梁高均取為梁跨的1/15，梁寬度取為梁高的1/3～1/2，混凝土強度等級均為C30。各模型平面布置圖如圖1所示，各種跨度的梁截面見表1所示。

圖1 各種跨度梁平面布置圖

2.1.2 荷載條件

梁上樓板厚度取120mm計算，樓面恒載（裝修荷載）取1.5kN/m2,樓面活載取2.0kN/m2，次梁間距均取為3m。不考慮地震和風荷載的作用。

2.2 板計算模型

2.2.1 結構布置

通過建立4m～9m跨的板來對比分析分別采用HRB400和HTRB600鋼筋時，板中鋼筋用量的情況。同樣，為保證數據的可比性，板厚統一取為板跨的1/40,混凝土強度等級均為C30。板跨與板厚的對應關系見表2所示。各種跨度板的平面示意圖如圖2所示。

各種跨度板與板厚對應關系 表2

2.2.2 荷載條件

板面荷載條件取兩種工況計算，工況一為樓面恒載（裝修荷載）取1.5kN/m2,樓面活載取2.0kN/m2；工況二為樓面恒載（裝修荷載）取1.5kN/m2,樓面活載取3.5kN/m2。樓板四周均按固支計算。本模型中樓板均以雙向板進行分析計算。

圖2 4m～9m板跨示意圖

3 設計計算分析

3.1 梁計算結果

本模型計算軟件采用PKPM V3.1.6版進行分析計算，PKPM軟件中可直接選取HRB400級鋼筋和HTRB600級鋼筋進行模型的配筋計算，對各種跨度梁分別計算出采用兩種不同強度等級鋼筋時，其支座和跨中的最大配筋率情況，計算結果如表3所示。

3.2 板計算結果

兩種工況下各種跨度樓板按四周固支的雙向板模型進行計算的配筋結果見表4和表5所示，其中當板的計算配筋率不足0.2%時，則取0.2%為其構造配筋率。

4 經濟性分析

4.1 梁經濟性比較

對梁中采用HRB400和HTRB600兩種級別鋼筋時，其用鋼量進行對比，對比結果見表6所示。表中鋼筋節約量計算公式如下：（HTRB600鋼筋用量-HRB400鋼筋用量）/HRB400鋼筋用量×100%。由表6中可知，與HRB400鋼筋相比，采用HTRB600鋼筋后，梁的支座鋼筋與跨中鋼筋的用鋼量均可節約30%～40%之間。

不同跨度梁分別采用兩種級別鋼筋時配筋率計算結果 表3

工況一下板配筋計算結果 表4

工況二下板配筋計算結果 表5

梁鋼筋用量對比表 表6

板鋼筋用量對比表 表7

4.2 板經濟性比較

對于樓板的支座鋼筋而言，支座鋼筋主要為計算配筋。在工況一下，由于活載較小，部分支座處仍為構造配筋，當采用HTRB600級鋼筋后，板支座鋼筋用鋼量相比于HRB400級鋼筋可節約10%～30%，在工況二下，活載較大，支座處都為計算配筋，其用鋼量可節約30%以上。然而對于板底鋼筋而言，無論是采用HRB400級鋼筋還是HTRB600級鋼筋，板底鋼筋均為構造配筋，故板底采用HTRB600級高強鋼筋并不比采用HRB400級鋼筋節省。板鋼筋用量對比見表7所示。

5 結語

本文通過建立34個模型來對比分析采用HTRB600級與HRB400級鋼筋在梁板中其用鋼量的區別。通過對比分析可知，HTRB600級高強鋼筋應用于梁中，可比普通HRB400級鋼筋節約30%左右的用鋼量。在樓板中，用HTRB600級高強鋼筋代替普通HRB400級鋼筋，對于樓板支座處鋼筋鋼用量也可節約10%～30%，而對于樓板板底處鋼筋用量，由于板底鋼筋在采用普通HRB400級鋼筋時，一般已是構造配筋，此時則無需再采用HTRB600級高強鋼筋來代替。