600MPa级高强钢筋设计计算实例与经济性分析

朱 华 （安徽省建筑科学研究设计院，安徽 合肥 230000）

1 引言

高强钢筋的使用作为建筑业的一项新技术，在2017年被住房与城乡建设部列为国家重点推广的十项新技术之一。本文从结构设计角度，通过分别建立梁、板结构模型，用600MPa级高强钢筋来代替400MPa级钢筋在梁、板中的应用，分析钢筋用量与钢筋强度的关系，以及600MPa级高强钢筋的经济性。

2 计算模型

2.1 梁计算模型

2.1.1 结构布置

通过建立各种跨度的一层模型来对比6m、9m、12m、15m和18m跨的梁，在分别采用HRB400和HTRB600钢筋时，其钢筋用量情况。为保证各种跨度梁截面的合理性和分析结果的可比性，梁高均取为梁跨的1/15，梁宽度取为梁高的1/3～1/2，混凝土强度等级均为C30。各模型平面布置图如图1所示，各种跨度的梁截面见表1所示。

图1 各种跨度梁平面布置图

2.1.2 荷载条件

梁上楼板厚度取120mm计算，楼面恒载（装修荷载）取1.5kN/m2,楼面活载取2.0kN/m2，次梁间距均取为3m。不考虑地震和风荷载的作用。

2.2 板计算模型

2.2.1 结构布置

通过建立4m～9m跨的板来对比分析分别采用HRB400和HTRB600钢筋时，板中钢筋用量的情况。同样，为保证数据的可比性，板厚统一取为板跨的1/40,混凝土强度等级均为C30。板跨与板厚的对应关系见表2所示。各种跨度板的平面示意图如图2所示。

各种跨度板与板厚对应关系 表2

2.2.2 荷载条件

板面荷载条件取两种工况计算，工况一为楼面恒载（装修荷载）取1.5kN/m2,楼面活载取2.0kN/m2；工况二为楼面恒载（装修荷载）取1.5kN/m2,楼面活载取3.5kN/m2。楼板四周均按固支计算。本模型中楼板均以双向板进行分析计算。

图2 4m～9m板跨示意图

3 设计计算分析

3.1 梁计算结果

本模型计算软件采用PKPM V3.1.6版进行分析计算，PKPM软件中可直接选取HRB400级钢筋和HTRB600级钢筋进行模型的配筋计算，对各种跨度梁分别计算出采用两种不同强度等级钢筋时，其支座和跨中的最大配筋率情况，计算结果如表3所示。

3.2 板计算结果

两种工况下各种跨度楼板按四周固支的双向板模型进行计算的配筋结果见表4和表5所示，其中当板的计算配筋率不足0.2%时，则取0.2%为其构造配筋率。

4 经济性分析

4.1 梁经济性比较

对梁中采用HRB400和HTRB600两种级别钢筋时，其用钢量进行对比，对比结果见表6所示。表中钢筋节约量计算公式如下：（HTRB600钢筋用量-HRB400钢筋用量）/HRB400钢筋用量×100%。由表6中可知，与HRB400钢筋相比，采用HTRB600钢筋后，梁的支座钢筋与跨中钢筋的用钢量均可节约30%～40%之间。

不同跨度梁分别采用两种级别钢筋时配筋率计算结果 表3

工况一下板配筋计算结果 表4

工况二下板配筋计算结果 表5

梁钢筋用量对比表 表6

板钢筋用量对比表 表7

4.2 板经济性比较

对于楼板的支座钢筋而言，支座钢筋主要为计算配筋。在工况一下，由于活载较小，部分支座处仍为构造配筋，当采用HTRB600级钢筋后，板支座钢筋用钢量相比于HRB400级钢筋可节约10%～30%，在工况二下，活载较大，支座处都为计算配筋，其用钢量可节约30%以上。然而对于板底钢筋而言，无论是采用HRB400级钢筋还是HTRB600级钢筋，板底钢筋均为构造配筋，故板底采用HTRB600级高强钢筋并不比采用HRB400级钢筋节省。板钢筋用量对比见表7所示。

5 结语

本文通过建立34个模型来对比分析采用HTRB600级与HRB400级钢筋在梁板中其用钢量的区别。通过对比分析可知，HTRB600级高强钢筋应用于梁中，可比普通HRB400级钢筋节约30%左右的用钢量。在楼板中，用HTRB600级高强钢筋代替普通HRB400级钢筋，对于楼板支座处钢筋钢用量也可节约10%～30%，而对于楼板板底处钢筋用量，由于板底钢筋在采用普通HRB400级钢筋时，一般已是构造配筋，此时则无需再采用HTRB600级高强钢筋来代替。